DE1806765C3 - Anordnung zur Bildung von Aus gangsimpulsen mit einstellbarer Frequenz - Google Patents

Description

Überwachung durch das Bedienungspersonal be-

60 dürfen. Weiterhin soll es gleichgültig sein, wie schnell sich der analoge Frequenzsollwert ändert oder in welcher Weise und wie schnell das Bedienungs-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung personal am Eingabeglied eine Änderung in der zur Bildung von Ausgangsimpulsen mit einstellbarer Frequenzvorgabe vornimmt; Sprünge in der Frequenz Frequenz, insbesondere von Steuerimpulsen für 65 der Ausgangsimpulse sollen dabei nicht auftreten. Stromrichteranlagen, mit einem an einem Frequenz- Schließlich sollen die Ausgangsimpulse, sobald der geber angeschlossenen Frequenzteiler, dessen Aus- neue Frequenzwert erreicht ist, eine hohe Frequenzgangsfrequenz über seinen digitalen Eingabeeingang konstanz besitzen.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung beispielsweise in zwei elektronische Grenzwertmelder von der eingangs genannten Anordnung aus der Zeit- gegeben werden, von denen jeweils einer bei einem schrift »Elektronik« (1966) aus. Die Erfindung be- Vorzeichen der Regelabweichung die eine Zählruht dabei auf der Überlegung, daß die geforderte richtung des Zählers schaltet. Durch den Ansprechhohe Frequenzkonstanz im allgemeinen nur in einem 5 wert dieser Grenzwertmelder kann zugleich ein Uneingeschränkten, vorgegebenen Bereich der Aus- empfindlichkeitsbereich in der Umschaltung des gangsfrequenz erforderlich ist, während der übrige Zählers geschaffen werden. Darüber hinaus kann die Frequenzbereich nur beim Hoch- und Herabsteuern Frequenz der Eingangsimpulsfolge des Zählers zuder Ausgangsfrequenz und bei Störungen wirksam sätzlich in Abhängigkeit von der Steuer- oder Regelist, und daß die bekannte Anordnung zur Lösung to abweichung eingestellt werden, so daß auch Fordeder zuvor genannten Aufgabe unter Beachtung dieser rangen an die Dynamik einer Verstellung der AusÜberlegung angewandt werden kann. Die bekannte gangsfrequenz erfüllt werden können.
Anordnung ist eigentlich für den Komponentenregler Eine besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltung eines digitalen Mischungs-Regelsystems vorgesehen. der Anordnung ergibt sich dadurch, daß während Ein Vor- und Rückwärtszähler ist an den Eingabe- 15 der Regelabweichung Null der Zähler vom voreingang eines Frequenzteilers angeschlossen, der von geschalteten Impulsgeber abgekoppelt und der einem Frequenzgeber gespeist ist. Pas Ausgangs- Zählerstand dem Frequenzteiler zugeführt wird. In signal des Frequenzteilers bestimmt die SoHmenge diesem Bereich bestimmt dann der jeweilige ZähJereiner Flüssigkeitskomponente, die mit anderen stand die Ausgangsfrequenz, welche die Frequenz-Fiüssigkeitskomponenten gemischt wird, in einem ao konstanz des Frequenzgebers erhält.
Ourchflußregelkreis für die betreffende Flüssigkeits Mit der Anordnung nach der Erfindung kann die komponente. Diese Sollmenge wird nicht konstant Abweichung von einem vorgegebenen Frequenzgehalten, sondern in Abhängigkeit von anderen soüwert innerhalb der Größenordnung 10-° gehalten physikalischen Größen, z. B. von der Dichte der werden. Eine derartige Impulsfolge ermöglicht somit Mischung, geführt. Dazu ist ein Regelkreis vorge- 35 eine Steuerung von Umrichtern mit einer ents^ hen, in dem ein an einem Sollwertgeber ab- sprechend genauen Drehzahleinstellung einer ane.gnffener analoger Sollwert für die physikalische geschlossenen Drehfeldmaschine.
Größe mit ihrem gerade vorhandenen Istwert in Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit eiiL-m Differenzverstärker verglichen wird. Die Ver- weiteren Ausbildungen ist in der Figur als Blocksk-llung des Vor- und Rückwärtszählers geschieht in 30 schaltbild schematisch veranschaulicht.
Abhängigkeit dieses Vergleichs. Eine Zählersteuer- Von einem Frequenzgeber 2 mit wenigstens aneuiiieit entscheidet auf Grund des Vergleichs zwi- nähernd konstanter Frequenz, der beispielsweise ein ixlun Soll- und Istwert, ob die in den Vor- und Quarz-Schwinger sein kann, wird eine Impulsfolge Ruckwärtszähler von einem Impulsgeber einlaufen- mit einem festen Frequenzwert einem an sich beden Impulse addiert oder subtrahiert werden. Der 35 kannten Frequenzteiler mit digitalem Eingabelinpulsgeber besitzt vier verschiedene Frequenz- eingang zugefiihrt, dessen Ausgangsimpulse an einer bereiche. Dadurch wird die Verstellgeschwindigkeit Klemme 4 erscheinen. Als Frequenzteiler 3 kann ein des Vor- und Rückwärtszählers variiert. Entspricht solcher mit linearer oder auch hyperbolischer der Istwert der physikalischen Größe ihrem analogen Charakteristik vorgesehen sein, dessen \usgangs-Sollwert, so wird der Einzählvorgang unterbrochen. 40 impulse voneinander äquidistante Zeitabstände be-Um den Vor- und Rückwärtszähler zu Beginn eines :;itzen. Ferner kann dieser Frequenzteiler 3 nach dem Misch Vorganges in eine definierte Anfangsstellung sogenannten Pulsausfallverfahren arbeiten, bei dem bringen zu können, ist zusätzlich eine aus zwei die gewünschte Impulsfolge einer dem Frequenz-Handtasten bestehende Handverstellu.ig (Eingabe- teiler 3 nachgeschalteten und in der Figur nicht darglied) zum Höher- und Tieferstellen des Vor- und 45 gestellten Einrichtung zur Frequenzsubtraktion ent-Rückwärtszählers vorgesehen. nommen wird, der zugleich auch die Impulsfolge des

Ausgehend von dieser Anordnung, die einem Frequenzgebers 2 zugeführt wird,
anderen Anwendungszweck dient, wird die genannte Die Frequenzteilung wird von einer Eingabe-Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der schaltung bestimmt, die einen Voi- und Rückwärtsistwert dieser Größe die Ausgangsfrequenz des 50 zähler 6 enthält, welcher von einem Impulsgeber 8 Frequenzteilers ist und daß der Ausgangswert des mit einer Impulsfolge gespeist wird. Die Zählrichtung digital ausgestalteten Eingabegliedes zusammen mit des Vor- und Rückwärtszählers 6 wird in Abhängigdem in den Frequenzteiler eingegebenen Eingabe- keit vom Vorzeichen der Abweichung der Ausgangssignal einer elektronischen Vergleichsstufe vor- frequenz an der Klemme 4 von einem an einer gegeben ist, deren Ausgangssignal auf den Eingang 55 Klemme 14 vorgegebenen Frequenzsollwert eindes Vor- und Rückwärtszählers einwirkt. gestellt. Dieser Sollwert kann zweckmäßig in Form

Sobald eine Regelabweichung (Frequenzabwei- einer Gleichspannung vorgegeben und zwei Grenzchung) auftritt, wird die vom Impulsgeber ab- wertmeldern 10 und 12 zugeführt werden, denen zugegebene Impulsfolge mit einer der beiden Zähl- gleich auch die Ausgangsfrequenz an der Klemme 4 richtungen in den Zähler eingespeist, bis die Regel- 60 nach einer Umwandlung in einen analogen abweichung wieder verschwindet. Der Zähler zählt Spannungs- oder Stromwert als Frequenzistwert vorsomit so lange, als der am Eingabeglied vorgegebene gegeben wird. Zur Umwandlung ist ein Frequenzdigitale oder der analoge Sollwert nicht erreicht ist. Spannungswandler 16 vorgesehen. Die Grenzwert-Zur Umsteuerung auf einen anderen Sollwert kann meider 10 und 12 können beispielsweise elektronische beispielsweise als digitales Eingabeglied ein ent- 65 Kippstufen, gegebenenfalls mit nachgeschalteten Versprechender Handschalter vorgesehen sein. Ferner stärkerstufen, sein, die vorzugsweise noch mit einer können nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der in der Figur nicht dargestellten trägheitslosen Mit-Erfindung Soll- und Istwert der Ausgangsfrequoz kopplung versehen sein können. Jeweils einer der

Grenzwertmelder 10 und 12 gibt ein Signal auf den Zähler 6, sobald die Soll-Ist-Differenz in positiver oder negativer Richtung einen einstellbaren Grenzwert überschreitet. Durch diese beiden Grenzwerte kann ein Unempfindlichkeitsbereich der Eingabe eingestellt werden. In diesem Unempfiiidlichkeitsbereich kann die Impulsfolge des Impulsgebers 8 vorteilhafterweise vom Vor- und Rückwärtszähler 6 abgekoppelt und der Zählerstand dem Frequenzteiler 3 direkt zugeführt werden. .

Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, am Ausgang der Eingabeschaltung eine Speicherung des Zählerstandes vorzunehmen. Diese Speicherung sollte während einer Änderung des Zählerstandes wirksam sein und somit die digitale Eingabe in den Frequenzteiler 3 mit der Impulsfolge des Impulsgebers 8 synchronisieren. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein elektronisches Speicherglied 18, z. B. ein Gedächtnisgatter, vorgesehen sein. Dieses Speicherglied 18 sperrt den Durchgang zum Frequenzteiler 3, wenn der Zählerstand des Vor- und Rückwärtszählers 6 um eine Einheit geändert wird. Es verhindert somit die Weitergabe von Zwischenstellungen des Vor- und Rückwärtszählers 6 an den Frequenzteiler 3.

Falls Forderungen an die Dynamik der Frequenzverstellung an der Klemme 4 gestellt sind, d. h., falls die Frequenzverstellung nicht mit gleichmäßiger Geschwindigkeit erfolgen soll, so kann zweckmäßig zusätzlich eine Regelung der Ausgangsfrequenz des Impulsgebers 8 vorgesehen sein. Diese Aufgabe kann ein Regler 20 erfüllen, der beispielsweise ein Spannungsregler sein kann. Diesem Regler 20 wird ebenfalls die Soll-Ist-Differenz der Ausgangsfrequenz des Frequenzteilers 3 als Regelabweichung zugeführt, und er verstellt die Eingangsspannung des Impuls- ' gebers 8, der dann vorzugsweise ein Spannungsfrequenzwandler sein kann, entsprechend der Größe der Regelabweichung. Dadurch wird die Frequenz der dem Vor- und Rückwärtszähler 6 zugeführten Impulsfolge geändert.

Die für die Vor- und Rückwärtsfreigabe erforderlichen Schaltelemente können gegebenenfalls auch in einem besonderen Gerät angeordnet sein, das in der Figur nicht dargestellt ist. Dieses Gerät kann beispielsweise zwei elektronische NOR-Gatter enthalten, die jeweils mit dem Au'sgangssignal eines der Grenzwertmelder 10 und 12 und mit der Impulsfolge des Impulsgebers 8 gespeist sind und von denen jeweils eines die Vorwärts- und das andere die Rückwärtsfreigäbe bestimmt Dem Takteingang des Vor- und Rückwärtszählers 6 könnten die Ausgänge der NOR-Stufen über eine weitere gemeinsame NOR-Stufe zugeführt werden.

Damit ein konstanter Wert der Ausgangsfrequenz des Frequenzteilers 3 eingehalten wird, wird ein entsprechender Eingabewert an einem digitalen Eingabeglied 22, z. B. einem Handschalter, eingestellt. Dessen digitaler Ausgangswert wird zusammen mit dem Ausgangswert des Speichergliedes 18 einer elektronischen Vergleichsstufe 24 zugeführt, deren Ausgangssignal den Grenzwertmeldern 10 und 12 einen zusätzlichen Istwert vorgibt und dadurch auf den Eingang des Vor- und Rückwärtszählers 6 einwirkt. Das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 24 wechselt sein Vorzeichen, sobald ihre Eingangswerte gleich sind. Solange die Eingangswerte gleich sind, wird der Vor- und Rückwärtszähler 6 gesperrt. Die Vergleichsstufe 24 kann zugleich ein optisches Anzeigegerät 26 enthalten oder speisen, welches eine leichte Kontrolle der Frequenzübereinstimmung ermöglicht. Die zusätzliche Istwertvorgabe kann neben der Führung der Ausgangsfrequenz über den an der Klemme 14 vorgegebenen Frequenzsollwert vorgesehen und zugleich mit dieser Vorgabe wirksam sein.

Bei Regelabweichung Null und in dem durch die Hysterese der Grenzwertmelder 10 und 12 bestimmten Bereich arbeitet die Anordnung mit sehr hoher Konstanz der Ausgangsfrequenz. Es wurde nämlich erkannt, daß die Hysterese der Grenzwertmelder 10 und 12 die analogen Soll- und Istspannungen auskoppelt, die auf Grund ihrer Welligkeit und Temperaturabhängigkeit eine Inkonstanz der Ausgangsfrequenz erzeugen können.

Im Ausführungsbeispiel sind zur Einstellung der Zählrichtung des Vor- und Rückwärtszählers 6 zwei getrennte Grenzwertmelder 10 und 12 vorgesehen: diese beiden Geräte können aber auch durch ein einziges geeignetes Schalt- oder Steuerelement, beispielsweise einen Dreipunktregler, ersetzt werden.

Das elektronische Speicherglied 18 bewirkt bei geänderter Einstellung am digitalen Eingabeglied 22 und/oder bei geändertem Frequenzsollwert an der Klemme 14 einen stetigen Übergang der Ausgangsfrequenz des Frequenzteilers 3 in eine andere Ausgangsfrequenz. Dadurch werden unbeabsichtigte Zwischenfrequenzen während der Umschaltung vermieden. Falls jedoch von einer solchen kurzzeitigen Zwisclienfrequenz keine nachteiligen Folgen zu erwarten sind, beispielsweise bei der Steuerung von Werkzeugmaschinen mit jeweils getrennten Steuervorgängen bei den verschiedenen Frequenzen, so kann das Speicherglied 18 entfallen. In solchen Fällen mit geringen Anforderungen an die Frequenzeingabe kann auch eine Steuerung oder Regelung der Ausgangsfrequenz von Hand ohne den geschlossenen Regelkreis ausreichend sein. Dann kann als Impulsgeber 8 auch jede Art Frequenzgeber, beispielsweise auch eine astabile Kippstufe, vorgesehen sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

mittels eines Vor- und Rückwärtszählers einstellbar Patentansprüche: ist. Solche Anordnungen können beispielsweise bei der Steuerung von Werkzeugmaschinen, Strom-

1. Anordnung zur Bildung von Ausgangs- richieranlagen oder auch bei Zeitmessungen verimpulsen mit einstellbarer Frequenz, insbeson- 5 wendet werden. Eine solche Anordnung ist in de^ dere von Steuerimpulsen für Stromrichteranlagen, Zeitschrift »Elektronik« (1966), H. 10, Seiten 3ül mit einem an einen Frequenzgeber ange- bis 306, beschrieben.

schlossenen Frequenzteiler, dessen Ausgangs- Zur Bildung von Ausgangsimpulsfolgen mit verfrequenz über seinen digitalen Eingabeeingang änderbarer Frequenz können bekanntlich Spannungsmittels eines Vor- und Rückwärtszählers einstell- io frequenzwandler verwendet werden, die eine verbar ist, der aus einem Impulsgeber mit einer änderbare Eingangsgleichspannung in eine Aus-Eingangsimpulsfolge gespeist ist und dessen Zähl- gangsimpulsfolge umwandeln, deren Frequenz der richtung vom Vorzeichen der Abweichung zwi- Eingangsspannung proportional ist. Diese Spanschen dem gemessenen Istwert 3iner Größe und nungsfrequenzwandler enthalten im allgemeinen dem vorgegebenen Sollwert dieser Größe be- i₅ ÄC-Glieder. Solche Elemente, insbesondere die stimmt ist, und mit einem zusätzlichen Eingabe- Kapazitäten, sind temperaturabhängig und bewirken glied zum Verstellen des Zählerinhalts, da- deshalb Abweichungen der Frequenz-Proportionalität durch gekennzeichnet, daß der Istwert im Falle einer Temperaturänderung. Weitere dieser Größe die Ausgangsfrequenz des Frequenz- Frequenzabweichungen sind durch Einstreuungen in teilers (3) ist und daß der Ausgangswert des 20 der Eingangsspannung möglich. Es ist deshalb bedigital ausgestalteten Eingabegliedes (22) zu- reits ein verhältnismäßig großer Aufwand erf order sammen mit dem in den Frequenzteiler (3) ein- Hch, wenn diese Frequenzabweichungen 10~^s der gegebenen Eingabesignal einer elektronischen Nennfrequenz nicht überschreiten sollen. Vergleichsstufe (24) vorgegeben ist, deren Aus- Frequenzgeber, die einen Quarz-Schwinger ent gangssignal auf den Eingang des Vor- und Rück- »5 halten, geben dagegen eine Impulsfolge mit einer wärtszählers (6) einwirkt. Frequenzabweichung von höchstens etwa 10~^e ab

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- Es ist bekannt, an einen solchen Frequenzgeber kennzeichnet, daß Soll- und Istwert der Aus- einen Frequenzteiler mit digitalem Eingabeeingang gangsfrequenz des Frequenzteilers (3) zwei Grenz- anzuschließen (SEL-Nachrichten 15 [1967], Heft 1. wertmeldern (10 und 12) vorgegeben sind, von 30 Seiten 24 bis 27). Durch Verstellung am digitalen denen jeweils einer eine der Zählrichtungen des Eingabeeingang läßt sich das Frequenzunterteilungs Vor- und Rückwärtszählers (6) bestimmt. verhältnis und damit die Ausgangsfrequenz des

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- Frequenzteilers einstellen. Üblicherweise wird zur kennzeichnet, daß zur Vorgabe der Zählrichtung Einstellung der Frequenzunterteilung als Eingabedes Vor- und Rückwärtszählers (6) ein einziges 35 glied ein mehrstelliger Zahlenschalter verwendet, der Schalt- oder Steuerelement mit Dreipunkt- mit dem digitalen Eingabeeingang des Frequenz verhalten, vorzugsweise ein Dreipunktregler, vor- Verteilers verbunden ist. Damit ist jedoch verknüpft, gesehen ist. daß sich bei einer plötzlichen Änderung der Ein-

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, stellung am Zahlenschalter eine ebenso schnelle dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der 40 Änderung der Ausgangsfrequenz ergibt. Weiterhin Eingangsimpulsfolge des Vor- und Rückwärts- muß vom Bedienungspersonal darauf geachtet werzählers (6) in Abhängigkeit von der Frequenz- den, daß bei einer Änderung der Zahlenvorgabe abweichung selbsttätig veränderbar ist. nicht benötigte Zwischenstufen vermieden werden.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch ge- Außerdem können solche Zahlenschalter nicht in kennzeichnet, daß als Impulsgeber (2) zur 45 geschlossenen Regelkreisen verwendet werden. Speisung des Vor- und Rückwärtszählers (6) mit Der Erfindung liegt die Aufgabe zugtvnde, eine der Eingangsimpulsfolge ein Spannungsfrequenz- Anordnung zur Bildung von Ausgangsimpulsen mit wandler vorgesehen ist, dessen Eingangsspannung einstellbarer Frequenz, insbesondere von Steuerin Abhängigkeit von der Frequenzabweichung impulsen für Siromrichteraiüagen, zu schaffen, bei geführt ist. 50 der ebenfalls ein Eingabeglied zur Vorgabe einer ge-

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 wünschten Frequenz der Ausgangsimpulse und dabis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vor- neben noch ein Eingabeeingang zur Eingabe eines und Rückwärtszähler (6) ein elektronisches analogen Frequenzsollwertes vorgesehen sind, jedoch Speicherglied (18) nachgeschaltet ist, welches die soll sich bei einer Änderung in der Frequenzvorgabe digitale Eingabe in den Frequenzteiler (3) mit der 55 die Frequenz der Ausgangsimpulse nicht sprunghaft, Impulsfolge des Impulsgebers (8) synchronisiert. sondern stetig auf den neuen Wert ändern. Die

Frequenzänderung soll automatisch beendet werden, wenn der neue Wert erreicht ist, und somit keiner