DE1914346C - Electrical three-position controller with a three-position switch and with a feedback network containing a timing element as a delayed feedback - Google Patents

Electrical three-position controller with a three-position switch and with a feedback network containing a timing element as a delayed feedback

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DE1914346C
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Application number
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German (de)
Inventor
Werner; Strumpf Hans Günter; 4950 Minden Popp
Original Assignee
Schoppe & Faeser Gmbh, 4950 Minden
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Description

<f<f

in einem Kondensator des Rückführnetzwerkes. In Punktes 11 — also die Eingangsgröße xe — der Zeiteiner bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind funktionin a capacitor of the return network. In point 11 - that is, the input variable x e - of the time of a preferred embodiment of the invention are function

ein Verstärker mit vernachlässigbar kleinem Ausgangs- / _ . r \an amplifier with negligibly small output / _ . r \

widerstand, an dessen Ausgang die Regelabweichung xw — (xw + Xrmax) U + e R*Cl ' 'resistance at whose output the system deviation x w - (xw + Xrmax) U + e R * Cl ''

ansteht, und ein Dreipunktschalter mit hohem Ein- 5pending, and a three-point switch with a high on 5

gangswiderstand vorgesehen, zwischen die der Konden- Die Aufladung des Kondensators 7 erfolgt so lange, sator geschaltet ist, parallel zu dem die Reihenschaltung bis das Potential des Punktes 11 die obere Abfalleines Entladewiderstandes und einer Schaltvorrichtung schwelle (xe+)ai> des Dreipunktschalters 1 unterschreitet, angeordnet ist. Zwischen dem Eingang der Rückführ- Dadurch öffnet sich der Kontakt 14 und der Kontakt 13 schaltung und dem Eingang des Dreipunktschalters io schließt sich. Die Verbindung zur Rückführspannung ist eine zweite Schaltvorrichtung vorgesehen, wobei — U1 wird unterbrochen, und der Kondensator 7 entjeweils eine der beiden Schaltvorrichtungen geöffnet lädt sich über den Widerstand 6 nach der Zeitfunktion und die andere geschlossen ist. ,The charging of the capacitor 7 takes place as long as the sator is connected, parallel to which the series connection until the potential of point 11 is the upper drop of a discharge resistance and a switching device threshold (x e +) ai> of the three-point switch 1 falls below, is arranged. Between the input of the feedback, the contact 14 and the contact 13 circuit opens and the input of the three-point switch io closes. The connection to the feedback voltage is provided by a second switching device, where - U 1 is interrupted, and the capacitor 7 in each case one of the two switching devices opened charges through the resistor 6 according to the time function and the other is closed. ,

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand (Xw -,- xrmax) e ~~ ~&c7. An exemplary embodiment of the invention is given ( Xw -, - x rmax ) e ~~ ~ & c7.

der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt 15of the drawings. It shows 15

F i g. I das Prinzipschaltbild eines bekannten elek- Durch das Entladen des Kondensators 7 steigt dasF i g. I the basic circuit diagram of a well-known elec- By discharging the capacitor 7, the increases

irischen Dreipunktreglersmit verzögerter Rückführung, Potent;al des Punktes 11 so lange an, bis die obereIrish three-position controller with delayed feedback, potent ; al of point 11 until the upper

Fig. 2 den Verlauf der Eingangsgröße des Drei- Ansprechschwelle (xfr)an des "rcipunktschalters 1 er-Fig. 2 shows the course of the input variable of the three-response threshold (x f r) at the "rcipunkt switch 1

punktschalters in Abhängigkeit von der Zeit fiu einen reicht ist. Das Relais 2 zieht d:>nn wieder an, diepoint switch depending on the time fiu is enough. The relay 2 picks up d:> nn again, the

Dreipunktregler nach F i g. 1, 20 Kontakte la, Ib, Ic und 14 schließen sich, derThree-point controller according to FIG. 1, 20 contacts la, Ib, Ic and 14 close, the

F i g. 3 das Schaltbild eines elektrischen Dreipunkt- Kontakt 13 öffnet sich. Gleichzeitig beginnt eineF i g. 3 the circuit diagram of an electrical three-point contact 13 opens. At the same time one begins

reglers nach der Erfindung und erneute Aufladung des Kondensators 7.regulator according to the invention and recharging the capacitor 7.

F i g. 4 den Verlauf der Eingangsgröße des Drei- T>er Verlauf der Eingangsgröße x, (Potential dt^ punktschalters in Abhängigkeit von der Zeit für den Punktes 11) ist in der F i g. 4 gezeigt. Vor dem Zeit-Dreipunktregler nach F i g. 3. 25 punkt t0 befindet sich die Eingangsgröße x, in derF i g. 4 the curve of the input variable of the three-point curve of the input variable x, (potential dt ^ point switch as a function of the time for point 11) is shown in FIG. 4 shown. Before the time three-position controller according to FIG. 3. 25 point t 0 is the input variable x in which

In F i g. 3, die das Schaltbild des erfinduigsgemäßen Mitte der toten Zone. Im Zeitpunkt t0 verändere sich Dreipunktreglers zeigt, sind die Teile, die mit denen die Eingangsgröße x, durch einen Sprung der Regelder F i g. 1 übereinstimmen, mit den gleichen Bezugs- abweichung Xx um den Betragxwo <(<ί»)α»· Bis zum zeichen versehen. Die Potentiale der verschiedenen Zeitpunkt Z1 lädt sich der Kondensator 7 nach der Schaltungspunkte sind auf ein gemeinsames Bezugs- 30 obengenannten Zeitfunktion auf. Gleichzeitig sinkt potential bezogen. Der Verstärker 8 mit vernach- das Potential des Punktes 11, bis es im Zeitpunkt /, lässigbar kleinem Ausgangswiderstand (Ä< % 0) bildet die obere Abfallschwelle (*,+ )„;, erreicht. Jetzt entlädt di<" Regelabweichung xw (Potential des Punktes 9). sich der Kondensator mit der Machstellzeitkonstanten Der Widerstände dient zum Einstellen der Nach- Tn = R6C1, bis das Potential des Punktes 11 irr. Stellzeitkonstanten Tn, der Widerstand 10 zum Ein- 35 Zeitpunkt/2 die obere Ansprechschwel!** (*«.)„„ erstellen dec Proportionalbereiches xv. Die Eingangs- reicht. V^n nun an wiederholen sich Ladung und tntgrößex, des Dreipunktschalters 1, der einen hoch- ladung des Kondensators 7 periodisch, so lange, wie ohmigen Eingang (R, < 1010 Ohm) besitzt, ist das die Regelabweichung xWo konstant bleibt.
Potential des Punktes 11. In der F i g. 4 wurden für die Größe der Regel-In Fig. 3, which is the circuit diagram of the inventive center of the dead zone. At the point in time t 0 the three-point controller shows a change, the parts with which the input variable x is linked by a jump in the rule of FIG. 1 match, with the same reference deviation Xx by the amount x where <(<ί ») α» · Up to the sign. The potentials of the different points in time Z 1 charges the capacitor 7 according to the circuit points are on a common reference 30 above-mentioned time function. At the same time, potential-related decreases. The amplifier 8 neglects the potential of the point 11 until it reaches the upper drop-out threshold (*, +) ";, at the point in time /, a permissibly small output resistance (λ <% 0) forms. Now discharges di <"control deviation x w (potential of the point 9). The capacitor with the Mach operating time constants of the resistors used to set the demand T n = R 6 C 1, until the potential of the point 11 irr. Parking time constants T n, the Resistance 10 at the point in time / 2 the upper response threshold! ** (* «.)""Create the c proportional range x v . The input range a periodic high charge of the capacitor 7, as long as it has an ohmic input (R, < 10 10 Ohm), the system deviation x W o remains constant.
Potential of point 11. In FIG. 4 were used for the size of the

Die in F i g. 3 gezeichneten Schalterstellungen ent- 40 abweichung xUJ und die Rückfühigröße xTmax diesprechen dem Betriebszustand, in dem die Eingangs- selben Beträge wie in F i g. 2 gewählt Die Gegengröße xe sich innerhalb der totei. Zone des Dreipunki- überstellung der F i g. 2 und 4 zeigt deutlich, daß bei schalters 1 befindet. Überschreitet die Eingangsgröße x, dem erfindungsgemäßen Regler die Rückführung auch die positive Ansprechsc!iwelle(jo+)on, zieht das Relais2 dann noch wirksam ist, wenn sie bei einem üblichen an und die Kontakte la, Ib sowie Ic schließen sich. 45 Dreipunktregler mit verzögerter Rückführung bereits Der Stellmotor 4 bewegt sich in der einen Dreh- unwirksam ist. Durch die Maßnahme, die Regelrichtung. Weiterhin zieht das Relais 12 an, der Ruhe- abweichung zusätzlich zu der Rückführgröße auf die kontakt i3 öffnet und der Arbeitskontakt 14 schließt verzögerte Rückführung zu schalten, wird mit Sichersich. Über den Kontakt la gelangt die Rückführ- I :<x sine Dauereinschaltung vermieden,
spannung an den Widerstand 10. Im folgenden ist mit 50 Der erfindungsgemäße Dreipunktregler ist, bezogen Jirmai das Potential des Punktes 16 (Abgriff des W;der- auf den hochohmigen Eingang des Dreipunktstandes 10) bezeichnet. Der Kondensator? lädt sich schalters 1, brumm-, rausch- una einstreuungsfrei, da über den Widerstand 15 und den vernachlässigbar dei Quellwiderstand für den Dreipunktschalter 1 kleinen Ausgangswiderstand des Verstärkers 8 nach praktisch di»xh den Kondensator 7 und der· Ausder Zeitfunktion 55 gangswiderstand (Rt *> 0) des Summierverstärkers 8The in F i g. 3 drawn switch positions corresponds deviation x 40 UJ and Rückfühigröße x Tm ax diesprechen the operating state in which the input the same amounts as in F i g. 2 chosen The counter size x e is within the totei. Zone of the three-point transfer of the F i g. 2 and 4 clearly shows that switch 1 is located. If the input variable x, the feedback of the controller according to the invention, also exceeds the positive response wave (jo +) on, the relay2 is still effective when it is normally activated and the contacts la, Ib and Ic close. 45 Three-point controller with delayed feedback already The servomotor 4 moves in the one rotation is ineffective. By the measure, the control direction. Furthermore, the relay 12 picks up, the idle deviation in addition to the feedback variable on the contact i3 opens and the normally open contact 14 closes, switching delayed feedback is safe. The feedback I: <x is avoided via contact la,
voltage to the resistor 10. The following is denoted by 50. The three-point controller according to the invention is referred to Jirmai, the potential of the point 16 (tap of the W ; der- on the high-resistance input of the three-point stand 10). The capacitor? Switch 1 charges itself, free of hum, noise and interference, since the resistor 15 and the negligible source resistance for the three-point switch 1 are the small output resistance of the amplifier 8 after practically di »xh the capacitor 7 and the output resistance (Rt * > 0) of the summing amplifier 8

, , > gebildet ist. Durch diese Maßnahme liegt der Eingang,,> is formed. By this measure the entrance lies

(Xw + Xrmax) (l + e ~ "r^cTI des Dreipunktschalters 1 (Potential des Punktes 11) (Xw + Xrmax) (l + e ~ "r ^ cTI of the three-point switch 1 (potential of point 11)

wechselstrommäßig auf dem Bezugspotential.alternating current on the reference potential.

auf. Da der Punkt 9 über den Verstärker 8 auf dem Es ist auch möglich, die mechanischen Schalteron. Since the point 9 via the amplifier 8 on the It is also possible to use the mechanical switch

Potential xw gehalten wird, folgt das Potential des 60 durch elektronische Schalter zu ersetzen.Potential x w is held, the potential of 60 follows to be replaced by electronic switches.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

1 2 findet; die Relais 2 und 3 sind nicht erregt, die Patentansprüche: Kontakte 2a, 2b, 3a und 36 sind geöffnet. Über schreitet die Eingangsgröße xe die obere Ansprech-1 finds 2; the relays 2 and 3 are not energized, the claims: contacts 2a, 2b, 3a and 36 are open. If the input variable xe exceeds the upper response 1. Elektrischer Dreipunktregler mit einem Drei- schwelle (xe+)an des Dreipunktschalters 1, so zieht das punktschalter und mit einem ein Zeitglied ent- 5 Relais 2 an, die Kontakte 2a und 26 schließen sich, haltenden Rückführnetzwerk als verzögerte Rück- Unterschreitet dagegen die Eingangsgröße xe die führung, dessen Eingang eine konstante Rückführ- untere Ansprechschwelle (xe-)an des Dreipu,:ktschalspannung zugeführt ist, dadurch gekenn- ters 1, so zieht das Relais 3 an, die Kontakte 3« und 36 zeichnet, daß auf das Rückführnetzwerk zu- schließen sich. Über die Kontakte 26 und 36 wird ein sätzlich zu der Rück'ührspannung die Regel- io Stellmotor 4 an die Spannung + U2 bzw. — U2 anabweichung so geschaltet ist, daß ihre Summe über geschlossen und dadurch entweder auf Rechtslauf das Zeitglied wirksam ist.· oder auf Linkslauf geschaltet. Die Kontakte 2a und 3a1. Electrical three-point controller with a three-point (x e +) on the three-point switch 1, the point switch and a timer containing a relay 2 picks up, contacts 2a and 26 close, holding feedback network as a delayed return on the other hand, the input variable x e , the input of which a constant feedback lower response threshold (x e -) is applied to the three-pole switching voltage, identified by 1, the relay 3 picks up, the contacts 3 «and 36 draws that close to the feedback network. Via the contacts 26 and 36, in addition to the return voltage, the control motor 4 is connected to the voltage + U 2 or - U 2 deviation so that their sum is closed and the timer is effective either in clockwise rotation . · Or switched to counterclockwise rotation. Contacts 2a and 3a 2. Elektrischer Dreipunktregler nach Anspruch 1, scaalten je nach dem Vorzeichen der Eingangsgröße xe dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der eine konstante Rückführspannung — U1 bzw. + U1 Summe aus der Regelabweichung und der Rück- 15 auf den Eingang des Rückfühmetzwerks, das aus dem führspannung in einem Kondensator des Rückführ- Widerstand 5 zur Einstellung des Propoitionalbenetzwerkes erfolgt. reiches χμ. dem Widerstand 6 zur Einstellung der2. Electrical three-point controller according to claim 1, scaalten depending on the sign of the input variable x e, characterized in that the formation of a constant feedback voltage - U 1 or + U 1 sum of the control deviation and the return 15 to the input of the feedback network, which takes place from the lead voltage in a capacitor of the feedback resistor 5 for setting the Propoitionalbenetzwerkes. rich χ μ . the resistor 6 for setting the 3. Elektrische· Dreipunktregler nach Anspruch 2. Nachstellzeitkonstanten Tn und dem Kondensator 7 dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (8) besteht.3. Electrical · three-point regulator according to claim 2. Reset time constants T n and the capacitor 7, characterized in that there is an amplifier (8). mit vernachlässigbar kleinem Ausgangswiderstand, 20 Im Gegensatz zu stetigen Reglern mit verzögerterwith negligibly small output resistance, 20 In contrast to continuous controllers with delayed an dessen Ausgang (9) die Regelabweichung (xw) Rückführung kommt es bei einem Dreipunktreglerat its output (9) the control deviation (x w ) feedback occurs with a three-point controller ansteht, und ein Dreipunktschaltcr(l) mit hohem mit verzögerter Rückführung vor, daß die Rück-pending, and a three-point switch (l) with high with delayed feedback before that the feedback Eingangswiderstand vorgesehen sind, zwischen die führung unwirksam ist. Das ist insbesondere beiInput resistance are provided between the guide is ineffective. That is especially with der Kondensator (7) geschaltet ist, parallel zu dem kleinem Proportionalbereich (große Verstärkung) derthe capacitor (7) is connected in parallel to the small proportional band (large gain) of the die Reihenschaltung eines Entladewiderstandes (6) 25 Fall. Es kommt dann zu einer Dauereinschaltung,the series connection of a discharge resistor (6) 25 case. There is then a permanent switch-on, mit einer Schaltvorrichtung (13; angeordnet ist d. h.. der Dreipunktregler arbeitet so. als wenn keinewith a switching device (13; is arranged, i.e. the three-point controller works as if none und daß zwischen dem Eingang (16) der Rückführ- Rückführung vorhanden wäre. Dieser Fall ist inand that there would be feedback-feedback between the input (16). This case is in schaltung und < r.n Eingang (11) des Dreipunkt- F i g. 2 am zeitlichen Verlauf der Eingangsgröße x,, circuit and <rn input (11) of the three-point F i g. 2 on the temporal course of the input variable x ,, schalters (1) eine zweite Schaltvorrichtung (14) vor- die sich im Zeitpunkt >.o um den Betrag x,co der Regelgesehen ist, von denen jeweils eine geöffnet und 30 abweichung ändert, gezeigt. In dem Zeitraum / < .'->switch (1) a second switching device (14) in front of the time >. o by the amount x, co the rule is shown, of which one is open and 30 deviation changes. In the period / <.'-> die andere geschlossen ist. sei .v, = 0 und das Ausgangssignal des Dreipunktschalters ebenfalls gleich Null, also die Relais 2 und 3 nicht erregt. Im Zeitpunkt I0 überschreitet die Ein-the other is closed. let .v, = 0 and the output signal of the three-position switch also equals zero, i.e. relays 2 and 3 are not energized. At time I 0 , the input gangsgröße xe die obere Ansprechschwelle {x,^)an desoutput variable x e the upper response threshold {x, ^) to des 35 Dreipunktschalters 1, das Relais 2 zieht an, die Rückführgröße Xr wird nach einer e-Fuukiion wirksam und35 three-point switch 1, the relay 2 picks up, the feedback variable Xr becomes effective after an e-Fuukiion and Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen verringert dadurch die Eingangsgröße xc. Da derThe invention relates to an electrical thereby reducing the input variable x c . Since the Dreipunktregler mit einem Dreipunktschalter und mit größtmögliche Wert xrmaz der "Rückführgröße jedochHowever, three-point controller with a three-point switch and with the greatest possible value x rm az of the "feedback variable" einem ein Zeitglied enthaltenden Rückführnetzwerk kleiner als die Regelabweichung λ«o ist, wird die oberea feedback network containing a timing element is smaller than the control deviation λ « o , the upper als verzögerte Rückführung, dessen Eingang eine 40 Abfallschwelle nicht unterschritten. Es kommt somitas delayed feedback, the input of which has not fallen below a 40 dropout threshold. So it comes konstante Rückführspannung zugeführt ist. zu einer Dauereinschaltung des Dreipunktschalters 1.constant feedback voltage is supplied. for a permanent activation of the three-point switch 1. Der Ausgang eines Dreipunktreglers kann nur drei Um diese Dauereinschaltung zu vermeiden, ist esThe output of a three-position controller can only have three To avoid this permanent activation, it is verschiedene Werte in Abhängigkeit von seiner Ein- bekannt, im Reglereingang eine Begrenzungsschaltungdifferent values are known depending on its input, a limiting circuit in the controller input gangsgröße annehmen. Um trotzdem ein stetig vorzusehen, welche die Regelabweichung so begrenzt,assume transition size. In order to still provide a constant which limits the control deviation so ähnliches Verhalten des Dreipunktreglers zu erreichen, 45 daß sie nicht größer werden kann als der Wert xrmai, to achieve a similar behavior of the three-point controller, 45 that it cannot become larger than the value x rm ai, >ir<i die Ausgangsgröße auf den Eingang zurück- den die Rückführgröße bei dem kleinsten einstellbaren> ir <i returns the output variable to the input - the feedback variable for the smallest that can be set geführt. Im Gegensatz zu stetigen Reglern mit ver- Proportionalbereich höchstens annehmen kann. Drei-guided. In contrast to continuous controllers with a proportional range at most. Three- zögerter Rückführung ist der Proportionalbereich xP pui.ktregler mit dieser Begrenzungsschaltung ver-delayed feedback, the proportional range x P pui.ktroller with this limiting circuit is des Dreipunktreglers mit verzögerter Rückführung halten sich jedoch stark degressiv. Da bei Γreipunkt-of the three-point controller with delayed feedback are, however, strongly degressive. Since at three-point jedoch nicht konstant, sondern eine Funktion der 50 reglernmit verzögerter Rückführung aber ein möglichsthowever not constant, but a function of the 50 controllers with delayed feedback but as much as possible Regelabweichung x«. Verringert sich z. B. der Pro- stetig ähnliches und lineares Verhalten angestrebtControl deviation x «. If z. B. the Pro- steadily similar and linear behavior is sought portionalbereich des Reglers mit wachsender Regel- wird, soll die Abhängigkeit des Proportionalbereichesproportional range of the controller with increasing regulation, the dependency of the proportional range should abweichung. so spricht man von progressivem Ver- von der Größe der Regelabweichung so gering wiedeviation. so one speaks of progressive ver of the size of the control deviation as small as halten, vergrößert sich dagegen der Proportionalbereich möglich sein.hold, however, the proportional range increases. mit wachsender Regelabweichung, so spricht man von 55 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beiwith increasing control deviation, one speaks of 55. The object of the invention is to be degressivem Verhalten (G. P ress ler, Regclungs- einem elektrischen Dreipunktregler mit einer ver-degressive behavior (G. P ressler, Regcl- an electrical three-point controller with a technik, Bibliographisches Institut, Mannheim, 1964, zögerten Rückführung den Regler so auszugestalten,technik, Bibliographisches Institut, Mannheim, 1964, hesitated feedback to design the controller so, S. 284). daß eine Dauereinschaltung mit Sicherheit vermiedenP. 284). that a permanent switch-on is avoided with certainty Das Prinzipschaltbild eines Dreipunktreglers mit wird und das degressive Verhalten des Reglers auf einThe basic circuit diagram of a three-point controller with and the degressive behavior of the controller on verzögerter Rückführung, wie es z. B. aus der deut- 60 Minimum verringert wird.delayed repatriation, as it is e.g. B. from the German minimum is reduced. sehen Auslegeschrift I 223 030 entnommen werden Diese Aufgabe wird bei einem Regler der eingangssee Auslegeschrift I 223 030. This task is performed with a controller of the initially introduced kann, ist in Fig. 1 gezeigt. Die Eingangsgröße .ve des genannten Art dadurch gelöst, daß auf das Rückführ-is shown in FIG. 1. The input variable .v e of the type mentioned is solved in that the feedback Drcipunktschaltcrs ! ist die Differenz aus der Regel- netzwerk zusätzlich zu der Rückführspannung diePoint switches! is the difference from the control network in addition to the feedback voltage abweichung xw und der Rückführgröße a>. In der Regelabweichung so geschaltet ist, daß ihre Summedeviation x w and the feedback variable a>. In the control deviation is switched so that their sum F i g. 1 ist der Fall dargestellt, daß sich die Eingangs- 65 über das Zeitglied wirksam ist.F i g. 1 shows the case that the input 65 is effective via the timer. größe Xf innerhalb der toten Zone, also /.wischen der Bei einem Schaltmittel einsparenden Dreipunktreglersize Xf within the dead zone, i.e. /. between the three-point controller that saves a switching device oneren Ansprechschwellc (xe{)a>, und der unteren nach der Erfindung erfolgt die Bildung der SummeOne response threshold (x e { ) a >, and the lower one according to the invention is the formation of the sum Anvrechschwelle (xe-)an des Dreipunktschalters 1 be- aus der Regelabweichung und der RückführspannungActivation threshold (x e -) a n of the three-position switch 1 based on the control deviation and the feedback voltage

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