DE2005506A1 - Regler mit Gegenkopplungsschaltung - Google Patents

Regler mit Gegenkopplungsschaltung

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DE2005506A1
DE2005506A1 DE19702005506 DE2005506A DE2005506A1 DE 2005506 A1 DE2005506 A1 DE 2005506A1 DE 19702005506 DE19702005506 DE 19702005506 DE 2005506 A DE2005506 A DE 2005506A DE 2005506 A1 DE2005506 A1 DE 2005506A1
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DE
Germany
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negative feedback
feedback circuit
control
discriminator
pole
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Pending
Application number
DE19702005506
Other languages
English (en)
Inventor
Karl Heinz 7570 Baden Baden M Schmall
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SCHMALL M
Original Assignee
SCHMALL M
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Publication date
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Publication of DE2005506A1 publication Critical patent/DE2005506A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B6/00Internal feedback arrangements for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral or differential
    • G05B6/02Internal feedback arrangements for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral or differential electric
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00Control of position or direction
    • G05D3/12Control of position or direction using feedback
    • G05D3/14Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
    • G05D3/1409Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device with dc amplifier chain

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

  • Regler mit Gegenkopplungsschaltung ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Die Erfindung betrifft einen Regler mit Gegenkopplungsschaltung zur Verwendung in einem Regelkreis mit einem gleichstromgespeisten Stellglied, einem Fühler und einem Signalumformer, welche änderungen der Regelgröße in Frequenzänderungen umformen, wobei der Regler einen Diskriminator zur Umwandlung der Frequenzänderungen in proportionale Spannungswerte aufweist.
  • Es ist bekannt, in Regelkreisen mit gleichstromgespeisten Stellgliedern, insbesondere zur Däinpfung des Regelkreises; s eine Gegenkopplung der Betriebsspannung des Stellglieds an den Reglerausgang vorzunehmen. Die bekannte Gegenkopplungsschaltungen haben in erster Linie den Nachteil, daß durch die galvanische Rückkopplung der Betriebsspannung des Stellglieds an den Reglerausgang die Steuereinrichtung und die Betriebsspannung des Stellglieds von verschiedenen Versorgungsleitungen, wie verschiedene Phasen eines Netzes, abgegriffen werden muß, was eine galvanische Verbindung zwischen Regelkreis und Versorgungsspannung des Stellgliedes erfordert.
  • Aufgabe der' Erfindung ist es, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere also einen Regler mit einer Gegenkopplungsschaltung zu schaffen, der ohne Schwierigkeiten zusammen mit dem Stellglied an die selbe Versorgungsleitung angeschlossen werden kann. Dabei soll gleichzeitig auch dne Verbesserung der Konstanz des rückgekoppelten Signals und damit eine Verringerung der Toleranzen des Regelkreises erreicht werden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in erster Linie dadurch gelöst, daß der Steuereingang der Gegenkoplikngs-(-Ruckführung-) /schaltung mit einem Versorgungs-Anschluß des Stellglieds verbunden ist und daß die Gegenkopplungsschaltung derart an den Diskriminator-Schwingkreis gekoppelt ist, daß dessen damit BllndwXderstand und/seine Mittenfrequenz in Abhängigkeit von Polarität und/oder Amplitude der Steuerspannung jeweils im Sinn einer Verringerung des vom Fühlersignal abgeleiteten Stellsignals verstimmbar ist.
  • Eine zuverlässige und exakt justierbare Dämpfung des Reglers läßt sich erreichen, wenn das Fühlersignal in weiterer Ausgestaltung der Erfindung bei Annäherung an den Sollwert durch die Gegenkopplungsschaltung kompensierbar bzw. überkompensierbar ist, wodurch jede Uberschwingneigung der Stellglieder ausgeglichen und damit ein exaktes Erreichen des Sollwerts gewährleistet werden kann.
  • Der erfindungsgemäße Regler läßt sich besonders einfach und wirtschaftlich realisieren, wenn die Gegenkopplungsschaltung eine mit dem Diskriminatorübertrager gekoppelte eine oder Induktivität aufweist, welche durch zwei entgegengesetzt gepolte und in Serie geschaltete Kapazitäts-Variations-Dioden Uberbrttckt ist, wenn zur Vorspannung der Dioden in Sperrichtung eine Hilfsspannungsquelle vorgesehen ist, welche mit einem Pol an einen Anschluß der Induktivität und mit dem anderen Pol an die miteinander verbundenen Elektroden der Dioden angeschlossen ist, wenn der Steuerart eingang der Gegenkopplungsschaltung der/ an den einen Pol der Hilfsspannungsquelle angekoppelt ist, daß die Steuerspannung der Vorspannung Uberlagerbar ist, und wenn bei einer Regelabweichung die Frequenz des Oszillators durch die Elektrode jeweils in gleicher Richtung verstimmbar ist (zunehmend oder abnehmend), wie die Mittenfrequenz des Diskriminators durch die Gegenkopplungsschaltung.
  • Durch diese Ausgestaltung wird der zusätzliche Vorteil erzielt, daß durch einfache Justierung der Hilfsspannungsquelle der Regler zuvedSssig abgeglichen werden kann.
  • Die Erfindung ist im folgenden in einem Aus?ührungsbeispiel anhand eines Blockschaltbilds näher erläutert.
  • Die Zeichnung zeigt einen Regelkreis mit einem Motor 2 als Stellglied, welcher durch einen Diskriminator 4 mit entsprechenden Steuersignalen beaufschlagt wird, um den Abstand zwischen einer Fühler-Elektrode 8 und einem Werkstück 10 zu regeln. Die Kapazität zwischen der Elektrode 8 und dem Werkstück 10 bestimmt die Frequenz eines Oszillators 12, dessen Ausgangssignal über einen Verstärker 14 an die Primarseite und an die /Mittelanzapfung 16 des Diskriminator-Übertragers 18 ange-Änderungen legt wird. Der Diskriminator gibt beim Auftreten von/der Frequenz seines Eingangssignals an seinem Differentialausgang 4a, 4b entsprechende Signale an einen Phasenverstärker 3 ab, durch welchen jeweils eine Zündeinheit I oder II angesteuert wird. Die Zündeinheiten I und II steuern jeweils einen zugeordneten Thyristor Th I bzw. Th II an, und steuern dadurch Leistungsaufnahme und Drehrichtung des Motors 2.
  • An einem Anschluß 40 des Motors 2 wird die Motor-EMK abgegriffen und an den 9buereingang 24 einer Gegenkopplungsschaltung 5 angelegt.
  • Die Gegenkopplungsschaltung 5 weist eine Induktivität 20 auf, welche eng mit dem Diskriminator-Ubertrager t8 gekoppelt und durch zwei Kapazitäts-Variations-Dioden (Varactoren) 26 und 28 überbrückt ist, welche entgegengesetzt gepolt und in Serie geschaltet sind. An die zusammengeschalteten Elektroden 26a und 28a wird eine Hilfsspannungsquelle UH angelegt, welcher die Steuerspannung Us am Steuereingang 24 überlagert wird. Eine Anderung der Spannung an den Elektroden 26a und 28a hat eine Änderung der Kapazität der Dioden 26 und 28 zur Folge, wobei der jeweilige Kapazitätswert über die Induktivität 20 in den Diskriminator-Schwingkreis 22 transformiert und dadurch dessen Mittenfrequenz beeinflußt wird. Polarität und Dimensionierung der Hilfsspannungsquelle UH sowie des Abgriffs der Steuerspannung sind dabei so gewählt, daß die Verstimmung des Diskriminator-Schwingkreises 22 durch die Dioden 26 und 28 immer im Sinn einer Dämpfung des durch Verstimmung des Oszillators 12 hervorgerufenen Spannungsausgangs wirkt.
  • Die genaue Wirkungsweise der Anordnung läßt sich an einem ZahleAbeispiel am besten verdeutlichen: Es sei angenommen, daß eine Vergrößerung des Abstands zwischen Elektrode 8 und Werkstück 10 den Oszillator 12 derart verstimmt bzw. seine Frequenz derart erhöht, daß am Differentialausgang 4a ein Signal von 5 V anliegt.
  • Dieses Signal löst die Zündung des Thyristors Th aus, worauf sich der Motor 2 in Drehung versetzt. Gleichzeitig wird jedoch die am Anschluß 40 des Motors 2 anliegende Spannung abgegriffen und an den Widerständen 30,, 71 und 32 der Hilfsspannung UH Uberlagert, was wiederum eine Verringerung des Kapazitätswerts der beiden Dioden 26 und 28 und somit eine derartige Anhebung der Mittenfrequenz des Diskriminator-Schwingkreises 22 bewirkt, daß sich das abgegebene Differentialsignal beispielsweise auf 4 V verringert.
  • Der Motor 2 wird jedoch durch dieses Signal weiterhin angesteuert, bis sich der Abstand zwischen der Elektrode 8 und dem Werkstück 10 soweit dem Sollwert angenähert hat, daß die änderung der Frequenz des Oszillators 12 ohne Einfluß der Gegenkopplung nur mehr eine Differentialspannung von 1 V am Diskriminator hervorrufen würde. Zu diesem Zeitpunkt wird durch die Gegenkopplungsschaltung das von der Stellung der Elektrode 8 abgeleitete Signal kompensiert - bzw. bei der gewählten Dimensionierung der Gegenkopplung -kurz darauf überkompensiert, was die Abgabe eines Signals am Differentialausgang 4b des Diskriminators und somit die Zündung des Thyristors ThII 2ur Folge hat. Dadurch wird die.Versorgungsspannung am Motor 2 umgepolt,, so daß dieser kurz vor dem Erreichen des Sollwerts abgestoppt und dann ohne Über--schwingen exakt bei Erreichen des Sollwerts zum Stillstand gebracht wird.
  • Durch Veränderung der Spannung der Hilfsspannungsquelle UH bzw. durch entsprechende' Dimensionierung der Widerstände 30 bis 32 kann die Gegenkopplungsschaltung in weiten Grenzen an das Übertragungsverhalten von Regler, Stellglied und Fühler angepasst werden.
  • Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich ist,-wird der durch den Erfindungsgegenstand erreichte Fortschritt nicht nur durch die erfindungsgemäßen Einzelmerkmale, sondern insbesondere auch durch die Kombination aller Verwendung findenden Merkmale gewährleistet.

Claims (4)

  1. Patent ansprüche
    ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 1. Regler mit Gegenkopplungsschaltung zur Verwendung in einem Regelkreis mit einem gleichstromgespeisten Stellglied, einem Fühler und einem Signalumformer, welche Anderüngen der Regelgröße in Frequenzänderungen umformen, wobei der Regler einen Diskriminator zur Umwandlung der Frequenzänderungen in proportionale Spannungswerte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingang (24) der Gegenkopplungsschaltung mit einem Versorgungs-Anschluß (40) des Stellglieds (2) verbunden ist und daß die Gegenkopplungsschaltung derart an den Diskriminator-Schwingkreis (22) gekoppelt ist, daß isten Blindwiderstand und S Mittenfrequenz in Abhängigkeit von Polarität und/oder Amplitude der Steuerspannung jeweils im Sinn einer Verringerung des vom Fühlersignal abgeleiteten Stellsignals verstimmbar ist.
  2. 2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlersignal bei Annäherung der Regelgröße an den Sollwert durch die Gegenkopplungsschaltung kompensierbar bzw. überkompensierbar ist.
  3. 3. Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkopplungsschaltung eine mit dem Diskriminator-Übertrager (18) gekoppelte Induktivität 20 aufweist, welche durch zwei entgegengesetzt gepolte und in Serie geschaltete (26,28) Kapazitäts-Variations-Dioden/uberbrückt ist, daß zur Vorspannung der Dioden in Sperrichtung eine Hilfsspannungsquelle (UH) vorgesehen ist, welche mit einem Pol (-) an einen Anschluß der Induktivität und mit dem anderen Pol (+) an die miteinander verbundenen Elektroden (26a, 28a)angeschlossen ist, daß der Steuereingang (24) der Gegenkopplungsschaltung derart an den einen Pol der Hilfsspannungsquelle (UH) angekoppelt ist, daß die Steuerspannung der Vorspannung überlagerbar ist und daß bei einer Regelabweichung die Frequenz des Oszillators (12) durch die Elektrode (8) jeweils in gleicher Richtung verstimmbar ist (zunehmend und abnehmend), wie die Mittenfrequenz des Diskriminators (4) durch die Gegenkopplungsschaltung.
  4. 4. Regler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einen Pol (+) der Hilfsspannungsquelle (UH) und die miteinander verbundenen Elektroden (26a, 28a) der Dioden (26, 28) eine Serienanordnung von Widerständen (30, 31, )2) geschaltet ist und daß der Steuereingang (24) der Gegenkopplungsschaltung zwischen zwei Widerstände (30, )1) der Serienanordnung geschaltet ist.
    Leerseite
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