DE1932051A1 - Analogregeleinrichtung mit einer von Hand bedienbaren Impulsfolgesteuerung - Google Patents

Description

Anwaltsakt· 18 613 MONSANTO Company, St. Louis, Missouri / USA Analogregeleinrichtung mit einer von Hand bedienbar«! Impulsfolgesteuerung

Die Erfindung betrifft eine elektronische Regeleinrichtung und inebeeondere «in· elektroniseh· Aaalogregeleinrichtung, deren Ausgang im Handbetrieb durchgreifend, genau und fein duroh eine Bedienungsperson rerändert werden kann«

Bei der Yerfahreneregelung mittels elektronischer Regeleinrichtungen (z.B. bei chemischen Verfahren) war

es bisher üblich, eine Regeleinrichtung mit einem Verstärkungen« tzwtrk mit hoher Verstärkung zu verwenden, welchem ein Fehlersignal zugeführt wird. Das Fehlersignal stellt die Differenz zwisohen einer gemessenen veränderlichen Verfahrensmeßgröße (nachfolgend immer Meßgröße genannt) und ihrem gewünschten Wert dar. Durch das Anlegen des Fehlereignale an dae Verstärkungsnetzwerk und die Wahl von zweckmäßigen Hüokkopplungsparametern

" für dieses verändert si oh sein Ausgangesignal als Funktion von (1) dem Produkt des Fehlersignals und der Verstärkung dee Verstärkere und/oder (2) der Ableitung des ?ehlersignals und/oder (3) dem Integral des Fehlereignale. Dies wird wiederum zur Schaffung der erforderlichen Änderung der gewöhnlich ale Prozeßarbeitsstrom bezeichneten Größe verwendet. Bieter Strom wird z.B. dazu verwendet, ein Ventil zu öffnen oder zu schließen und daduroh die Differenz zwischen der Meßgröße und dem gewünschten SoIl-

) Wert auf im wesentlichen Hull herabzusetzen.

Bisher wurde in einer derartigen elektronischen Regeleinrichtung ein Verstärker von der Integrationsbauart verwendet, dessen Eingang zwischen Gleichspannungen entgegengesetzter Polarität durch eine Steuer-Bedienungeperson umgeschaltet wird, um den Prozeßarbeitestrom zu heben oder zu senken, wie dies z.B. aus der USA-Patent-

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schrift 5 290 563 :von B. R. Hyer und anderen hervorgeht. Obgleich diese Äändetetierschaltungfür elektronische Regeleinrichtungen ihren Zwecfe erfülltej war öle doch nient unter allen ArMitBbedirigunge'n 'aufriedenetellenäy :;

■λ , .

da der Ausgang des ίntegrätiönsverstärkere einD'- öder^; •Differential''-Verhalten und· nicht ein direkt proportio-, naleis Verhalten in Biezüg auf den Eingriff der Steuer-Bedieniingsperson schafft. ^

liie Erfindung ist allgemein auf die Schaffung einer elektronischen Analogregeleinriöhtung gerichtet* welöhe alle Vorteile von ähnlichen verwendeten elektronischen Regeleinrichtungen aufweist, aber den weiter oben .to·- . schriebenen Nachteil nicht besitzt. Um dies zu erreichen, wird gemäß Erfindung eine besondere Impuleerzeugunge- . schaltung verwendet, welche durch eine Bedienungsperson zur Schaffung einer Folge von Impulsen mit feststehender Energie, welche der Eingangsschaltung· eines Integrations-Verstärkers zugeführt werden, betrieben werden kann. Auf diese Weise entspricht der Ausgang des Integrationsverstärkers· direkt der Anzahl der auf seinen Eingang geführten Eingangsimpulse, wodurch jegliche Neigung eines Überschwingens des Ausgangs über die gewünschte Regelspannung vermieden wird»

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Die Erfindung schafft eine neuartige elektronische Regeleinrichtung, welche gestattet, daß eine Bedienungsperson leicht ein durch die Regeleinrichtung zu überwachendes Verfahren korrigieren oder überwachen kann.

Welter schafft die Erfindung eine elektronische Analogregeleinrichtung, welche es bei ihrem Handbetrieb geetattet, daß eine Bedienungsperson leicht Regelkorrekturen bei einem zu überwachenden Verfahren vornehmen kann.

Weiter schafft die Erfindung eine elektronische Regeleinrichtung, welche eine Handsteuerung durch eine Bedienungsperson erlaubt und sichert, daß der Übergang vom Handbetrieb zum automatischen Betrieb oder umgekehrt "stoßfrei" ausgeführt werden kann, d.h. daß beim Umschalten vom automatischen Betrieb zum Handbetrieb und umgekehrt kein Einschalt stoß auftritt.

Dies und anderes wird dadurch erreicht, daß im wesentlichen eine elektronische Regelschaltung mit einer Integrationsschaltung zur Schaffung eines dem Integral der an ihren Eingangsanschluß angelegten Signale proportionalen Auegangssignals vorgesehen wird. An den Eingangsanechluß der Integrationsschaltung wird bei Handbetrieb eine Impulserzeugungsschaltung angekoppelt. Die Impuls-

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erzeugungssohaltung erzeugt Impulse mit einer Polarität und Folgefrequenz entsprechend derjenigen, welohe durch die Bedienungsperson zur Erhöhung oder Herabsetzung des Prozeßarbeitsstroms mit einer gewünschten Geschwindigkeit bestimmt werden. Auf diese Weise bestimmt die Bedienungsperson direkt die Änderung des Prozeßarbeitsstrome in proportionaler Weise und mit einem geringstmöglichen Übersohwingen des geregelten Verfahrens.

Sie Erfindung wird für Paohleute aus der Offenbarung der nachfolgenden Erläuterung einer bevorzugten Ausführungeform der Erfindung« welohe in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist, deutlicher.

fig. 1 zeigt sohematieoh eine bevorzugte Aueführungsform einer elektronischen Analogregeleinrichtung»

fig. 2 seigt eine graphische Sarstellung der an bestiB*- ten Punkten der Regelschaltung auftretenden Signale, wenn die Bedienungsperson sie von ihre« automatischen Betrieb auf Handbetrieb umschaltet, bei welohem die Bedienungeperson die den Yerfahrensvorgang beeinflussende Ausgangsspannung von Hand steuert.

3 zeigt eine aoheaatische Schaltung einer bevorzugten Auaführungafora der Iapuleerzeugungssohaltung gemäS Erfindung.

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Iu Pig. 1 ist ein« in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete elektronisch· Analogregeleinrichtung gezeigt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist die Regeleinrichtung drei in Kaskade geschaltete Verstärkerstufen 12, H und 16 und eine in ihrer Gesamtheit mit 17 bezeichnete Impulserzeugungsschaltung auf. Die Verstärkerstufe 12 weist einen Pifferentialveretärker oder Vergleicheverstärker auf, welcher durch eine Verstärkung von eine gekennzeichnet ist und dessen nicht invertierender (positiver) Eingang an einen nicht gezeigten Meßfühler angeschlossen ist. Ein typischer Meßfühler könnte z.B. ein Strömungsmesser sein, welcher ein den Wert eines Flüssigkeitsstrome eines Verfahrens . angebendes Signal, d.h. die gemessene Meßgröße des Verfahrens, erzeugt.

Der invertierend· (negative) Eingangeanschluß des Vergleichsverstärkere 12 iet, wie au· der Zeichnung er-

) sichtlich, an einen Schieber eine· Sollwertpotentioaetere 18 angeschlossen. Ein Ende dee Sollwertpotentiometere ist an eine Kleaae 20 einer positiven Stromversorgung angeschlossen, während da· ander· End· an Erdpotential

, gelegt ist. Mittels des Sollwertpotentioaetere 18 kann •ine Bedienungsperson einen gewünschten Sollwert für •in gegebenes Verfahren ein·teilen. Die Vergleichsverstärker, wie etwa der Verstärker 12, «ind an sich bekann-

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te Funktionsverstärker, welche an ihrem Ausgangsanschluß ein der Differenz zwischen den an ihre invertierenden und nicht invertierenden Eingangsanschlüsse angelegten Eingangssignale entsprechendes Spannungssignal schaffen. Somit ist einzusehen, daß der Verstärker 12 zur Schaffung eines Fehlersignals (e) an seinem Ausgangeanschluß 22 dient, welches der Differenz zwischen dem Wert der Meßgröße und dem gewünschten Sollwert entspricht.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist ein Heßgerät 24 zwischen den Ausgangsanschluß 22 des Vergleichsverstärkers 12 und Erdpotential geschaltet. Dieses Meßinstrument dient zur Anzeige des Fehlersignals (e). Der Ausgangsanschluß 22 ist auch an einen Kontakt 26 eines Schalters 28 über ein in seiner Gesamtheit mit 30 bezeichnetes Eingangs-Widerstands-Kondensator-Netzwerk angeschlossen.

Das Eingangsnetzwerk 30 weist einen parallel zu einem veränderlichen Widerstand 34 geschalteten Kondensator auf. Obwohl der Widerstand 34 in der Zeichnung als veränderlicher Widerstand gezeigt ist, könnte er selbstverständlich auch (ebenso wie andere als veränderliche Widerstände beschriebene und gezeigte Widerstände) durch eine Mehrzahl von Präzisionsfestwiderständen ersetzt sein, welche in gewünschten Kombinationen zur Schaffung ver-

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schiedener Widerstandswerte in die Schaltung eingeschaltet werden können.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, schließt der Schalter 28 die Verbindung mit einem Eingangsanschluß 36 der Verstärkerstufe 14. Wie weiter aus der Zeichnung ersichtlich ist, kann mit dem Schalter 28 selektiv eine Verbindung zu einem geerdeten Anschluß 38 für weiter unten beschriebene Zwecke hergestellt werden. Die Verstärkerstufe 14 bildet einen Gleichstromverstärker mit hoher Verstärkung. An den Eingangsanschluß 36 des Verstärkers ist mittels des Schalters 28 der Schleifer 44 eines Potentiometers 42 angeschlossen, dessen unteres Ende an Erdpotential angeschlossen ist. Der Schieber 44.des Potentiometers 42 ist an den Eingangsanschluß 36 mittels eines Netzwerks, angeschlossen, welches eine Parallelschaltung eines veränderlichen Widerstands 46 und eines Kondensators 48 aufweist. Diese Kombination liegt wiederum in Reihe zu einem Kondensator 50.

Der Ausgangsanschluß 40 des Verstärkers 14 ist direkt an den nicht invertierenden (positiven) Eingangsanschluß 52 der Verstärkerstufe 16 angeschlossen. Der Verstärker 16 dient als Stromsteuerungsverstärker. Das heißt, er wandelt eine an seinen Eingangsanschluß 52 angelegte

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Spannung in tinen enteproohenden Strom an seinen Auegangaaneohlüssen 54 und 56 Um. Der am Ausgangsanachiuß 54 geschaffene Strom wird zur Steuerung eines Umformers 58, z.B. eines Strom-in-pneumatisohen-Druok-Uniformer, verwendet, um wiederum z.B. ein nicht gezeigtes Ventil zu betätigen. Das Ventil kann wiederum zur Steuerung des Flüssigkeitsstroms verwendet werden, welcher, wie oben erwähnt, die gemessene Heßgröße ist.

Der andere Ausgangsansohluß 56 des Spannung-in-Strom-Umwandlungsverstärkere 16 ist über einen Laetwiderstand 60 an Erde angeschlossen und ist zusätzlich direkt an den nicht invertierenden Eingang 62 des Verstärkere 16 zur Rüokkopplungsstabilisation angeschlossen. Zusätzlich ist der Ausgangsansohluß 56 an das obere Ende dee Potentiometers 42 angeschlossen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist ein Meßinstrument 64 parallel zu dem Laetwiderstand 60 gesohaltet, um den durch den Spannung-in-Strom-Umwandlungsverstärker 16 geschaffenen Prozeßarbeit astron* anzuzeigen.

Die Arbeit dieses Teils des oben beschriebenen elektronischen Verstärkers ist an sich bekannt» Der Vergleicheverstärker 12 vergleicht das den Meßwert P.V. darstellende elektrische Signal mit demjenigen des gewünschten

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Sollwerts S.F. und schafft an seinem Ausgangsanschluß 22 ein Fehlersignal e, welches durch das Heßinstrument angezeigt wird. Das FehDersignal β wird auf den Eingangsanschluß 36 des Grleichstromverstärkers 14 mit hoher Verstärkung mittels des Eingangsnetzwerks 30 geführt. Die Werte des Eingangswiderstands 34_f des Eingangskondensators 32, der Rüokkopplungskondensatoren 48 und 50 und des Rückkopplungswiderstands 46 und der durch das Potentiometer 42 geschaffene Widerstand werden so gewählt, daß sich für das am Ausgangsanschluß 40 erscheinende Spannungssignal folgende Formel in allgemeinen Formelausdrücken ergibt!

. ,-> ,t^R34^C3³+¹> -H₄₆CO^O

dabei iats

*e* das am AuegangsanschluS 22 des Yergleichsverstärkers

12 erscheinende Fehlersignal;
"S* der bekannte Laplaoe-Operator und "K" die proportionale Verstärkung des Verstärkers 14, vie sie durch die Einstellung des Potentiometers 42 bestirnt ist.

Wie aus dieser Formel leicht ersichtlich ist, kann die elektronische Regeleinrichtung 10 zur Schaffung irgendeiner oder irgendeiner Kombination der drei Grundregel-

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arten, d.h. der Verstärkungsregelung, der Integralregelung und der Differentiationsregelung, verwendet werden kann.

Wenn einmal die Parameter der Eingangs- und Rückkopplungswiderstände und -kondensatoren der Yerstärkerstufe 16 gewählt Bind und das System geeicht ist, wird beim automatischen Betrieb die Regelung automatisch durch die Regeleinrichtung 10 ausgeführt.

Die nachfolgend beschriebene Schaltung gestattet es einer Bedienungsperson, den Prozeßarbeitsstrom der elektronischen Regeleinrichtung 10 durchgreifend, genau und fein von Hand während des Handbetriebs zu verändern. Diese Schaltung ist als Impulserzeugungsschaltung 17 bezeichnet und weist ein Impulsrad 66, eine Impulsformungssehaltung 68 und eine Impulspolaritätsbestimmungsschaltung 70 auf.

Das Impulsrad 66 weist einen drehbaren Kommutator 72 auf, an dessen Umfang eine Mehrzahl von Kontakten 74· sitzt. Bei einer Drehung des Impulsradkommutators 72 werden die Kontakte 74 mit einem Schleifkontakt 76 mit einer der Drehgeschwindigkeit entsprechenden Folgefrequenz in Berührung gebracht. Die Kommutatorkontakte 74 sind elektrisch an eine Stromquelle (nicht gezeigt) angeschlossen,

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so daß zwischen jedem der Kontakte 74 und dem Schleiferarm 76 ein Ein- und Ausschaltvorgang stattfindet, durch welchen ein Impuls auf den Eingangsanschluß 78 der Impulsformungsschaltung 68 geführt wird.

Die Impulsformungsschaltung 68 kann ein monostabiler Multivibrator sein. Der monostabile Multivibrator wird vorzugsweise von der Hinterflanke eines Impulses von dem Impulsrad 66 getriggert und erzeugt an seinem Ausgangsanschluß 80 in Abhängigkeit davon einen Impuls mit einem konstanten Produkt (v * t) aus der Spannung (v) und der Impulsdauer (t). Diese Impulse mit "konstanter Fläche" werden auf den Eingangsanschluß 82 der Impulspolarität8-bestimmungsschaltung 70 geführt. Ein anderer Eingangsanschluß 84 der Impulepolaritätsbestimmungsschaltung 70 kann selektiv an jeweils einen von zwei bei dem Impulsrad 76 vorgesehenen Kontakten 86 und 88 angeschlossen werden.

Das Impulsrad 66 weist ferner eine bewegliche Kontaktzunge 90 auf, welche an ihrem oberen Ende durch Reibung mit dem Impulsradkommutator 72 gekuppelt ist und mit ihrem unteren Ende frei zwischen den Schaltkontakten 86 und 88 verschwenkbar und mit diesen in Berührung bringbar ist, wenn das Rad in der einen oder der anderen Richtung gedreht wird. Wenn das Impulsrad 72 in Ührzeiger-

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sinn gedreht wird, nimmt die Reibungskupplung die bewegliche Kontaktzunge 90 nach links mit, wenn man fig. 1 betrachtet, so daß mit den Schaltkontakten 88 ein Kontakt hergestellt wird. Wenn umgekehrt der Impulsradkommutator 72 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, wird die bewegliche Kontaktzunge 90 nach rechts gedrückt und mit den Kontakten 86 in Berührung gebracht.

Ein Kontakt von jeder der Gruppen von Schaltkontakten und 88 ist jeweils an einen Stromversorgungeanschluß entgegengesetzter Polarität (nicht gezeigt) angeschlossen. Auf diese Weise wird ein Potential alt entweder positiver oder negativer Polarität an den Eingangeanschluß 84 der Impulspolaritätsbestimmungsschaltung 70 angelegt, wenn das Impulsrad 72 im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Wenn s.B· das Impulsrad 72 im Uhrzeigersinn gedreht wird, werden die Kontakte 88 geschlossen und an den Eingangsanschluß 84 wird ein negatives Potential angelegt. Wenn umgekehrt das Impulsrad 72 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, werden die Schaltkontakte 86 geschlossen und es wird ein positives Potential von der positiven Stromversorgung (nicht geseigt), welche an einen Kontakt der Schaltkontakte 86 angeschlossen ist, an den EingangsanschluB 84 angelegt·.

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Die Impulspolaritätsbestimmungsschaltung 70 ist so ausgebildet, daß ein an den Eingangsanschluß 82 angelegter Impuls im wesentlichen das an den Eingangsanschluß 84 angelegte Signal durchläßt. Das heißt, es wird am Ausgangsanschluß 92 ein negativer Impuls erzeugt, wenn die Schaltkontakte 88 durch das Impulsrad 72 geschlossen wurden, oder es wird ein positiver Impuls erzeugt, wenn die Schaltkontakte 86 durch das Impulsrad 72 geschlossen wurden. Obgleich der eben beschriebene Betrieb auf die Erzeugung eines einzelnen Impulses beschränkt ist, kann in der Praxis die die Richtung und die Geschwindigkeit des Impulsrads 72 steuernde Bedienungsperson selbstverständlich einen oder eine Hehr zahl von Impulsen erzeugen, was ▼on der Regelsituation» welche beeinflußt werden, soll, abhängt·

Der Ausgangsanschluß 92 der Impulspolaritätsbestimmungsschaltung 70 ist an den Eingangsanschluß 36 des Gleichstromverstärkere 14 alt hoher Verstärkung mittels eines zweipoligen Ein- und Ausschalter» 94 verbunden. Der Schalter 94 kann zwischen de» Eingangsanschluß 36 des Verstärkers 14 und dem geerdeten Anschluß 95 hin- und hergeschaltet werden. Er ist hinsichtlich seiner Schaltlage Mit de« Schalter 28 gekuppelt, welcher das ?ehlersignal an den Eingangsanschluß 36 oder an Brdpotential schaltet.

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Der Ausgangsanschluß 92 der Impulspolaritätsbestimmungeschaltung 70 ist auch an den Ausgangsanschluß 40 des Funktionsverstärkers 14 mittels eines Koppelkondensators 96 angeschlossen. Eine Zenerdiode 98 koppelt den Ausgangsanschluß 40 an Erdpotential.

Die Arbeitsweise der neuen elektronischen Regeleinrichtung 10 wird am besten deutlich, wenn das Ergebnis ihres Umschaltens vom automatischen Betrieb zum Handbetrieb und der Steuerung des Prozeßarbeitsstroms mittels der Impulserzeugungsschaltung 17 von Hand betrachtet wird.

Nachfolgend wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Es soll angenommen werden, daß die veränderliche Meßgröße P.Y. und der Sollwert S.P. beide zur Zeit to bei z.B. +3 V liegen, wie dies aus Fig. 2a und Fig. 2b ersichtlich ist. Das bedeutet, daß das am Ausgangsanschluß 22 des Vergleichsverstärkers 12 erscheinende Fehlersignal e (bei der Meßeinrichtung 24 angegeben) zur Zeit tO Null ist (Fig.2c). Unter diesen Bedingungen besitzen die Spannung am Ausgangsanschluß 40 des Funktionsverstärkers 14 und der entsprechende Strom am Ausgangsanschluß 54 des Stromsteuerungsverstärkers 16 die .Anfangswerte Va bzw. Ia (Fig.2d und 2e). Die Spannung Va und der Strom Ia besitzen solche

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Wert·, daS der Uaforaer 58 «in pntuvfttitoh*· Druokiignal •rzeugt, welche· die veränderlich* Meßgröße P.T. auf dta Sollwert S.P. von +3 V hält.

Wenn die elektronische Regeleinrichtung 10 in ihrem automatischen Betrieb arbeitet, nehmen die gekuppelten Schalter 28 und 94 die in Fig. 1 gezeigten Schaltlagen ein. Unter dieser Bedingung folgen die Rückkopplungespannung Yfb (Fig. 2f) und die Spannung V96 (Fig. 2g) der Ausgangespannung des Funktionsverstärkers 14 und sind mit dieser im wesentlichen identisch, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Zum Zeitpunkt ti wird die elektronische Regeleinrichtung 10 vom automatischen Betrieb zum Handbetrieb umgeschaltet. Zu einem späteren Zeitpunkt t2 wird der Sollwert S.P. von +3 V auf +2 V verändert, indea der Schieber dee Potentiometers 18 verstellt- wird. Da der Meßwert P.V. sich nicht sofort ändert* führt dies zu einem Fehlersignal e (1 V) am Ausgangsanschluß 22 des Vergleicheverstärkers 12, wie dies aus Fig. 2c ersichtlich ist. Durch das Umschalten der elektronischen Regeleinrichtung 10 in den Handbetrieb wird der Schalter 28 mit dem geerdeten Anschluß 38 geschlossen. Deshalb beeinflußt das erzeugte Fehlersignal den Ausgang des Tunktionsverstärkert 14 nicht. Der Eingang des funktionsverstärkere 14 wurde

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gleichzeitig mittels des Schalters 94 umgeschaltet» so daß sein Ausgang mittels des Kondensators 96 zu seinem Eingangsanschluß 36 rückgekoppelt wird. Dadurch erfolgt das Umschalten vom automatischen Betrieb zum Handbetrieb "stoßfrei¹*;. ·

Es soll nun angenommen werden, daß zum Zeitpunkt 13 eine Bedienungsperson den Kommutator 72 des Impulsrades 66 im Uhrzeigersinn dreht. Dadurch werden die in Fig. 2h gezeigten Impulse mit negativer Polarität erzeugt, welohe zu den Zeitpunkten t3, t4» t5 und t6 auftreten. Biese Impulse besitzen selbstverständlich eint "konstant« Fläche¹¹, d.h. sie besitzen ein konstantes Produkt aus Spannung (v) und Zeitdauer (t). Die Impulse werden auf die weiter oben unter Bezug auf die Arbeitsweise der Impulaerzaugungsschaltung 17 beschriebenen Weist erzeugt. Wenn angenommen wird, daß der Funktionsvtrstärktr 14 eint negative Verstärkung besitzt, lassen diese vier an den Bingangsanschluß 36 des Funktionsverstärkers 14 angelegten Eingangsimpulse alt negativer Polarität stint Ausgangespannung su den Zeitpunkten t3, t4, t5 und t6 schrittweise ansteigen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Dadurch steigen sowohl der ProseßarbeitsstroB Ia als auch die Rückkopplungsspannung Tfb über dem Rückkopplungsnetzwerk des Funktionsverstärkers 14 entsprechend a&u Weiterhin folgt die Spannung über dem Kondensator 96

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der Ausgangsspannung des Funktionsverstärkers 14, wie dies aus Fig. 2g ersichtlich ist.

Selbstverständlich führt eine Zunahme des Porzeßarbeitsstroms Ia₁ wie sie in Fig. 2e gezeigt ist, zu einer Zunähme der veränderlichen Meßgröße P.V., wie dies aus Flg. 2a ersichtlich ist. Wenn die Bedienungsperson wünscht» den Prozeßarbeitsstrom Ia herabzusetzen und deshalb die resultierende veränderliche Meßgröße P.V. herabzusetzen, dann kann sie das Impulsrad im Gegenuhrzeigersinn drehen, wodurch die bei den Zeitpunkten-t? und t8 auftretenden Impulse mit positiver Polarität und "konstanter Fläche¹* erzeugt werden, wie dies aus Fig. 2h ersichtlich ist. Diese Impulse mit positiver Polarität werden mittels des Schalters 94 an den Eingangsanschluß 36 des Funktionsverstärkers 14 angelegt und führen zur Herabsetzung von dessen Ausgangsspannung. Dadurch nehmen der Prozeßarbeitestrom und demzufolge die veränderliche Heßgröße P,?. stufenweise ab, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Wenn die elektronische Segeleinrichtung zum Zeitpunkt t9 in ihren automatischen Betrieb zurückgeschaltet wird, ist die veränderliche Meßgröße P.7. größer als die ursprünglbhen +3 T, da mittels der Impulserzeugungsschaltung 14 mehr Impulse mit negativer Polarität als Impulse

ävi ti,.-.,"; .-ίί",

■it positiver Polarität sugefllhrt wurden, fern«? wird daran erinnert, daß dar Sollwert auf +2 T kurz nach dem Umschalten der elektronischen Regeleinrichtung 10 in den Handbetrieb verändert wurde. Deshalb wird das aus Fig. 2c -ersichtliche Fehlersignal e an den Eingangsanschluß 36 des Funktionsverstärkers 14 zum Zeitpunkt t9 angelegt. Durch dieses Fehlersignal e wird die Ausgangsspannung des Funktionsverstärkers auf einen neuen Wert Vb entsprechend dem neuen Sollwert S.P. von +2 V gesteuert. Der Prozeßarbeitsstrom Ia und die veränderliche Meßgröße P.V. werden entsprechend verändert, bis das Fehlersignal e zum Zeitpunkt tiO auf Null herabgesetzt ist. Die Zeit, welche bei dem System zum Einstellen auf die neuen Regelwerte erforderlich ist und die Größe des überschwingens werden durch die Einstellungen der Eingangs- und Rückkopplungsimpedanzen für den Funktionsverstärker 14 reguliert.

Es wird darauf hingewiesen, daß das Umschalten vom automatischen Betrieb zum Handbetrieb und umgekehrt "stoßfrei¹¹ ausgeführt wird, da die Rückkopplungsspannung für den Funktionsverstärker 14 und die Spannung über dem Kondensator 96 ständig der Ausgangsspannung des Funktionsverstärkers 14 folgen, Weiterhin begrenzt die an den Ausgangsanschluß 40 des Funktionsverstärkers 14 angeschlossene Zenerdiode 98 den Bereich der Ausgangsspannung

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ORIQINAL !NSPSOTED

auf einen für Regelzwecke erwünschten Bereich. Der Wert der Zenerdiode kann beispielsweise so gewählt werden, daß der Bereich dieser Ausgangsspannung zwischen 1 und 5 V begrenzt wird.

Eine mehr Einzelheiten zeigende Schaltung einer bevorzugten Ausführungsform der Impulserzeugungsschaltung 17

* ist in Fig. 3 gezeigt. Anstelle von zwei Gruppen von Schaltkontakten 86, 88 verwendet die Impulserzeugungsschaltung 17' von Fig. 5 einen zweipoligen Ein- und Ausschalter 102, welcher Klemmen 104 und 106 von positiven und negativen Stromversorgungen an Kontakte 108 bzw. 110 anschließt. Der Kontakt 110 ist an die Saugelektrode 112 eines Feldeffekttransistors 114 mittels eines Schalters 116 und eines Widerstands 118 angeschlossen. Der. Kontakt 108 ist in gleicher Weise an die Saugelektrode 112 des Feldeffekttransistors 114 mittels eines Widerstands 120

" angeschlossen.

Zusätzlich ist die Saugelektrode 112 des Feldeffekttransistors 114 über einen Widerstand 122 an Brdpotential angeschlossen.

Der Schalter 116 ist mechanisch mit einem Reibungslagerteil 124, welches mit dem Impulsrad 66' in Berührung steht, gekuppelt, wie dies mittels der gestrichelten

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Linie angegeben ist. Das Reibungslagerteil 124 öffnet und schließt den Schalter 116 in Abhängigkeit von der Drehung des Impulsrads 66' im Gegenuhrzeigersinn bzw. im Uhrzeigersinn.

Die in Fig. 3 gezeigte Impulsformungsschaltung 68' weist drei Transistoren 126, 128 und 130 auf. Die Basiselektrode des !Transistors 126 ist mit dem Impulsrad 66* durch einen Kondensator 132 und eine Diode 134» welche in der angegehenefiichtung gepolt ist, gekoppelt. Die Emitterelektroden der Transistoren 126 und 128 sind direkt an Erdpptential angeschlossen. Weiterhin ist jede Seite des Kondensators 132 mittels Widerständen 136 und 138 an Erdpotential angeschlossen.

Die Basiselektroden der Transistoren 128 und 130 sind an eine Klemme 140 eines positiven Bezugspotentials mittels Widerständen 142 bzw. 144 angeschlossen, während die Kollektorelektroden der Transistoren 126 und 128 an dieselbe Klemme mittels der Widerstände 146 und 148 angeschlossen sind. Die Emitterelektrode des Transistors 130 ist direkt an die Stromversorgungsklemme 140 angeschlossen.

Die Kollektorelektrode des Transistors 128 ist an die Basiselektrode des Transistors 126 mittels eines Konden-

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sators 150 mit der Basiselektrode des Transistors 126 gekoppelt und an die Anodenelektrode der Diode 134 mittels eines Widerstands 152 angeschlossen. Die Kollektorelektrode des Transistors 126 ist an die Basiselektrode des Transistors 128 mittels eines Kondensators 154 gekoppelt und an die Basiselektrode des Transistors 130 mittels eines Widerstands 156 angeschlossen. Die Kollektorelektrode des Transistors 130 ist mittels eines Widerstands 160 an die Klemme 153 einer Stromversorgung mit negativem Potential und mittels eines Widerstands 162 an die Steuerelektrode 84' des Feldeffekttransistors 114 angeschlossen. Die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors 114 ist gemäß Fig. 1 an den Schalter 94 und den Kondensator 96 angeschlossen.

Der monostabile Multivibrator 68* ist von herkömmlicher Schaltung, und deshalb wird seine Arbeitsweise nicht im einzelnen erläutert. Er erhält von dem Impulsrad 66' Impulse, formt diese Impulse, so daß sie konstante Fläche besitzen und führt sie auf die Steuerelektrode 84' des Feldeffekttransistors 114. Der zweipolige Bin- und Ausschalter 102 arbeitet mit dem Schalter 11.6 zusammen, um entweder ein positives oder negatives Potential an di· Saugelektrode des Feldeffekttransistors 114 anzulegen. Die Stromversorgungen 104 und 106 und die Widerstände 118, 120 und 122 wurden beispielsweise so gewählt, daß

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an die Saugelektrode des Feldeffekttransistors 114 eine negative Spannung von 1 V angelegt wird, wenn der Schalter 116 offen ist, und eine positive Spannung von 1 V angelegt wird, wenn der Schalter 116 geschlossen ist.

Es ist somit ersichtlich, daß der Feldeffekttransistor 114 als Torelement dient, um einen Impuls mit entweder einer Spannung von +1 V oder -1 V zum Schalter 94 und Kondensator 96 in Abhängigkeit von an seine Steuerelektrode 84' mittels des Impulsrades 66' und der Impulsformungsschaltung 68' angelegten Impulsen durchzulassen* Somit sind die Arbeitsweise und die Ergebnisse der Im- . pulserzeugungsschaltung 17' ähnlich denjenigen der Schaltung 17.

Es sind viele Abwandlungen und Abänderungen der Erfindung unter Beachtung der obigen lehren möglich« Zum Beispiel kann das Impulsrad durch eine Impulsreihe von einem das Verfahren überwachenden Digitalrechner betätigt und nicht durch eine Bedienungsperson mechanisch gesteuert werden. Die Erfindung kann somit auf andere Weise ausgeführt werden, als dies oben im einzelnen beschrieben ist.

Patentansprüche s

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Claims (7)

1. Patentansprüche:

   Elektronische Regelschaltung zur Erzeugung eines elektrischen Signals zur Regelung eines veränderlichen Verfahrens mit einer elektronischen Integrationsschaltung mit einem Verstärker mit einem Eingangs- und einem Ausgangsänschluß und einem Kombinations-Widerstands-Kondensator-Netzwerk, welches den Ausgangsanschluß mit dem Eingangsanschluß koppelt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen entgegengesetzter Polarität elektrisch an die Eingangsanschlüsse der elektronischen Integrationseinrichtung angeschlossen ist, daß die Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen entgegengesetzter Polarität von Hand steuerbar ist, um eine ausgewählte Zahl von Impulsen einer gewählten Polarität und Folgefrequenz zu erzeugen, wodurch bei Handbetätigung der Impulserzeugungseinrichtung Impulse gewählter Polarität und Frequenz der Integrationsschaltung zugeführt werden, um selektiv die Spannung an ihrem Ausgangsanschluß zu steuern.
2. 2. Elektronische Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt (V*t) von Spannung (V) und Impulsdauer (t) jedes der dem Singangsanschluß der Integrationsschaltung zugeführten Impulse Im wesentlichen konstant ist.

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3. 3. Elektronische Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulserzeugungseinrichtung folgende Einrichtungen aufweist: eine Multivibratorschaltung mit Eingangs- und Ausgangsanschlussen, um in Abhängigkeit von einem auf ihren Eingangsanschluß geführten Triggersignal Impulse mit einem im wesentlichen konstanten Produkt (V^#t) der Spannung (V) und der Impulsdauer (t) am Ausgangsanschluß zu erzeugen, eine ImpulspolaritatsbeStimmungseinrichtung mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß, deren erster Eingangsanschluß an den Ausgangsanschluß der Multivibratorschaltung angeschlossen ist, und deren Ausgangsanschluß elektrisch mit dem Eingangsanschluß des Verstärkers gekoppelt ist, eine von Hand steuerbare Kommutatoreinrichtung, welche elektrisch an den Eingangsanschluß der monostabilen Multivibratorschaltung angeschlossen ist, um selektiv dieser Triggersignal e zuzuführen, wobei die Kommutatoreinrichtung weiter elektrisch an den zweiten Eingangsanschluß der Impulspolaritätsbestimmungseinrichtung angeschlossen ist, wodurch bei Betätigung der Kommutationseinrichtung von Hand sowohl die Polarität als auch die Frequenz von an den Integrationsverstärker angelegten Impulsen gesteuert wird.

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4. 4. Elektronische Regeleinrichtung zur Schaffung eines elektrischen Signals zur Steuerung eines veränderlichen Verfahrens mit einer Integrationsschaltung mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß, dadurch gekennzeichnet, daß eine"Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen entgegengesetzter Polarität elektrisch an den Eingangsanschluß der Integratorschaltung angeschlossen ist und daß die Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen entgegengesetzter Polarität zur Erzeugung einer ausgewählten Anzahl von Impulsen gewählter Polarität und Folgefrequenz betreibbar ist, wodurch die Impulserzeugungseinrichtung zur Veränderung einer an ihrem Ausgangsanschluß geschaffenen Steuerspannung betreibbar ist.
5. 5. Elektronische Regelschaltung nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, daß die Impulserzeugungseinrichtung selektiv an den Eingangsanschluß der Integrationsschaltung mittels eines Schalters anschließbar ist.
6. 6. Elektronische Regeleinrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt (V*t) der Spannung (V) und der Impulsdauer (t) von jedem der an den Eingangsanschluß der Integratorschaltung angelegten Impulse im wesentlichen konstant ist.

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7. 7. Elektronische Analogregeleinrichtung eur Schaffung eines elektrischen Signals zur Steuerung einer Verfahrensgröße, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Vergleichen eines ersten für eine Verfahrensgröße repräsentativen Signals mit einem zweiten Signal ent- * sprechend-einem gewünschten Verfahrens-Sollwert vorgesehen ist, daß die Vergleichseinrichtung ein Fehlersignal entsprechend der Differenz zwischen dem Wert des Meßwert-(Verfahrensgrößen-)Signals und dem Sollwertsignal erzeugt, daß ein Funktionsverstärker mit hoher Verstärkung vorgesehen ist, dessen Eingangsanschluß selektiv so gekoppelt ist, daß er das Fehlersignal von der Vergleichseinrichtung erhält, wobei der Funktionsverstärker Eingangs- und Ausgangsanschlüsse und zwischen ihnen eine Rückkopplungsschaltung aufweist, um am Ausgangsanschluß ein dem Integral des an seinen Eingangsanschluß angelegten Signals proportionales elektrisches Signal zu erzeugen, daß eine Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen entgegengesetzter Polarität vorgesehen ist, daß eine Einrichtung zum Sehalten des Eingangsanschlusses des Verstärkers von der Vergleichseinrichtung an die Impulserzeugungseinrichtung vorgesehen ist und daß die Impulserzeugungseinrichtung zur Erzeugung einer ausgewählten Zahl von Impulsen gewählter Polarität und Folgefrequenz betreibbar ist, wodurch der Funktionsverstärker zur Steuerung der Spannung an dem Ausgangsanschluß in Abhängigkeit von seinem Eingangsanschluß zugeführten Impulsen verwendbar ist.

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