DE2029630C3

DE2029630C3 - Anordnung zum betriebsgünstigen Einschalten von stufenweisen, pilotgesteuerten Pegelreglern für Trägerfrequenzsysteme

Info

Publication number: DE2029630C3
Application number: DE19702029630
Authority: DE
Inventors: Joel Dr.-Ing. 7150 Backnang Korn
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1970-06-16
Filing date: 1970-06-16
Publication date: 1979-01-11
Also published as: DE2029630B2; DE2029630A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum betriebsgünstigen Einschalten von stufenweisen, pilotgesteuerten Pegelreglern für Trägerfrequenzsysteme, bei der die Pilotspannung von einem Pegeldiskriminator geprüft wird, der bei Auftreten eines Unter- oder Überpegels anspricht und eine das SteUerkfiterium eines Stellgliedes einstellende elektronische Einstellvorrichtung mit einem aus einer Anzahl bistabiler Flip-Flops bestehenden Binärzähler in der erforderlichen Richtung fortschaltet, und bei der der Pegeldiskriminator eine Alarmschaltuiig enthält, die beim Abfall der Pilotspannung vom Sollwert um einen gewissen Alarmbetrag (z. B. -0,4 N) Alarm gibt und den Regler arretiert, und

wobei der Regler nach dem Einschalten der Betriebsspannung nach einem Programm selbsttätig in Betrieb genommen wird, derart, daß der Regler zunächst in eine Anfangsstellung voreingestellt wird, von der aus er in Richtung Sollwert regelt, und daß bei vorhandenem Piloten die Alarmschaltung die Einschaltvorrichtung außer Betrieb setzt, sobald die Alarmpegelgrenze überschritten ist, und der Regler auf den Sollwert frei einregelt

Bei solchen Schaltungsanordnungen ist es bekannt, die empfangene, verstärkte und gleichgerichtete Pilotspannung von einem Pegeldiskriminator zu prüfen, der bei Auftreten eines Unter- oder Überpegels anspricht und mittels der Impulse eines Taktgebers eine das Steuerkriterium eines Stellgliedes, z. B. eines Feldeffekttransistors oder eines Heißleiters, stufenweise einstellende elektronische Einstellvorrichtung in der erforderlichen Richtung fortschaltet Die Einstellvorrichtung enthält einen Binärzähler aus einer Anzahl bistabiler Flip-Flops (DE-PS 11 18 831).

Damit der Regier bei Pilotausfoll oder starkem Pilotabfall seine Stellung beibehält wird bekanntlich der Pegeldiskriminator um eine Alarmschaltung erweitert die bei Abweichen der Pilotspannung vom Soliwert am Ausgang des geregelten Verstärkers um z. B. - 0,4 N (Alarmpegelgrenze) Alarm gibt und den Regler arretiert(DE-PS1135 524).

Der Pilotregler hat einen Regelbereich, der definiert ist durch die Fähigkeit des Reglers, einen innerhalb des Regelbereichs liegenden Eingangspilotpegel am Aus- Jo gang auf den Sollwert zu bringen. Liegt der Eingangspilotpegel außerhalb des Regelbereichs, so braucht er durch den Regler nicht ausgeregelt zu werden.

Es ist nun oft so, daß der Abstand des Alarmpegels vom Sollwert (Alarmpegelabstand) kleiner als der halbe Regelbeieich ist Wenn der Ausgangspegel unterhalb der Alarmpegelgrenze liegt wird der Regler arretiert, auch dann, wenn der Eingangspege! sich innerhalb des Regelbereichs befindet

Dieses an sich erwünschte Verhalten des Reglers wird ^o zum Nachteil, wenn der Regler eingeschaltet wird. Wenn keine besonderen Maßnahmen ergriffen werden, kann der Binärzähler der Einstellvorrichtung eine Stellung einnehmen, die einer sehr niedrigen Verstärkung entspricht. Dann kann es passieren, daß der Ausgangspegel unterhalb der Alarmpegelgrenze bleibt, auch wenn der Eingangspegel innerhalb des Regelbereichs liegt. Die dann eintretende Arretierung und Selbstsperrung des Reglers ist aber bei der Inbetriebnahme des Reglers unerwünscht.

Es sind Anordnungen zum Einschalten von stufenweisen Pilotri*glern mit Heißleiter-Stellgliedern bekannt. Da die Heißleiter-Stellglieder träge sind, verläuft der Einschwingvorgang grundsätzlich anders als bei Reglern mit trägheitj/osen Stellgliedern, z. B. Feldeffekttransistoren.

Eine Anordnung der eingangs genannten Art mit Heißleiter-Stellglied ist bekannt aus der DE-PS 12 42 706. Der Regler wird nach dem Einschalten der Betriebsspannung nach einem Programm selbsttätig w> derart in Betrieb genommen, daß zunächst für eine kurze Zeit die Einsteilvorrichtung auf die obere Endlage maximaler Verstärkung des zugehörigen Leitungsverstärkers voreingestellt wird, daß nach dem Erreichen des Sollpegels oder des Alarmpegels (- 0,4 N) durch die M Pilotspannung die Voreinstellung der Einstellvorrichtung auf die obere Endlage aufgehoben wird und anschließend der Regler selbsttätig seine Sollstellung einnimmt und daß bei fehlender Pilotspannung oder beim Nichterreichen des Alarmpegels durch die Pilotspannung nach einer bestimmten Zeit die Voreinstellung auf die obere Endlage aufgehoben und die Einstellvorrichtung etwa auf ihre mittlere Stellung voreingestellt wird.

Zunächst ist der Heißleiter noch kalt und hochohmig, die Verstärkung und der Ausgangspegel sind klein, und der Regler ist gesperrt Nach einer gewissen Zeit ist der Heißleiter so weit aufgeheizt, daß der Pilotpegel seinen Sollwert erreichen kann. Der Regler beginnt sofort mit der Verringerung des Stellstromes, bis der Heißleiterwiderstand seinen richtigen Wert einnimmt

Ist mit der Betriebsspannung die Pilotspannung ebenfalls ausgefallen und kehrt die Betriebsspannung bei fehlendem Piloten wieder, so ist es sinnvoll, die Einstellvorrichtung etwa auf ihre Mittellage zu bringen, weil die Wahrscheinlichkeit am größten ist daß die Sollstellung der Einstellvorrichtung in der Mitte liegt Bei Voreinstellung auf die Mittellage ist dann der maximal mögliche Fehler am kleins...:i.

Bei Reglern, bei denen der Abstand c^s Alarmpegels vom Sollpegel kleiner als der halbe Regelbereich ist und die sich beim Einschalten ohne Pilotspannung auf die Mittellage einstellen, ist auch in einem anderen Fall die Gefah; des Selbstblockierens vorhanden. Dann nämlich, wenn der Regler ohne Piloten eingeschaltet wird und sich auf die Mittellage stellt und der wiederkehrende Pilot einen Pegel hat, der außerhalb der Alarmpegelgrenze und innerhalb des Regelbereichs liegt.

Es besteht bei Pilotreglern die Forderung, daß während des Einschaltvorgangs der Ausgangspegel um weniger als den Alarrnpegelabstand überschwingt. Der Grund für diese Forderung besteht darin: wenn ein Überpegel bei einem Einschaltvorgang auftritt wird er vom Regler nach einer gewissen Zeit ausgeregelt. Wenn der Überpegel verschwindet, entsteht zunächst ein Unterpegel, der vom Regler nicht sofort ausgeregelt werden kann. Wenn der Einschaltüberpegel großer als der Alarmpegelabstand war, ist auch der nach seinem Verschwinden auftretende Unterpegel größer als der Alarmpegelabstand; der Regler wird durch die Alarmschaltung arretiert und selbstblockiert. Diese Schwierigkeit wird noch vergrößert, wenn mehrere Regler hintereinandergeschaltet sind.

Die bekannten Anordnungen zum Einschalten von Pilotreglern mit Heißleiter-Stellgliedern kann man deshalb nicht in Pilotreglern mit trägheitslosen Stellgliedern verwenden. Würde man nämlich einen Pilotregler mit trägheitslosem Stellglied auf maximale Verstärkung einstellen, so würde diese maximale Verstärkung wegen der fehlenden Trägheit sofort auftreten, und bei großem Eingangspegel würde die Gefahr eines zu großen Übe.pegels bestehen.

Aber auch bei Pilotreglern mit Heißleiter-Stellgliedern kann ein Überschwingen beim Einschalten auftreten, wenn der Regler nicht schnell genug von der oberen Endlage herunterregeln kann.

Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht darin, eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, bei der der Regler bei Inbetriebnahme nicht fehlerhaft selbst blockiert und kein Überschwingen hervorruft.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnef, daß die Einstellvorrichtung zunächst auf eine Stellung relativ kleiner Verstärkung voreingestellt wird, daß anschließend der Regler von der kleinen Verstärkung anfangend in Richtung wachsender Verstärkung

regelt und daß bei fehlendem Piloten der Regier bis auf eine Stellung regelt, bei der die Verstärkung um etwas mehr als die Differenz des halben Regelbereichs und des Alarmpegelabstandes den Mittelwert überschreitet und anschließend festgehalten wird, wobei die Flip-Flops der Einstellvorrichtung selbst abgefragt werden, um diese Stellung zu erkennen.

Durch das anfängliche Voreinstellen auf eine relativ kleine Verstärkung Und das Außerbetriebsetzen der •.Einschaltanordnung nach dem Überschreiten der Alarmpegelgrenze wird ein unzulässiges Überschwingen des Pilotpegels verhindert. Das Verstellen des Reglers beim Einschalten mit fehlendem Piloten bis auf eine Stellung, bei der die Verstärkung um etwas mehr als die Differenz des halben Regelbereichs und des Alarmpegelabstandes den Mittelwert überschreitet, wird ein Selbstblockieren des Reglers verhindert, ohne daß ein auch nur kurzzeitiges Überregeln auf eine

to Verstärkung gebracht, Und die bistabile Kippstufe wird so voreingestellt, daß der Transistor Ts 2 gesperrt ist und an seinem Kollektor positives Potenzial herrscht. An dem zweiten Voreinstelleingang VE2 des Reglers liegt ebenfalls positives Potential, so daß die Arretierung des Reglers durch die Alarmschaltung auch bei unterschrittener Alarmpegelgrenze Verhindert wird und der Regler in Richtung wachsender Verstärkung weiterregeln kann.

Man muß nun unterscheiden zwischen dem Einschalten bei vorhandenem Piloten und dem bei fehlendem Piloten.

Beim Einschalten bei fehlendem Piloten regelt der Regler bis zum Zeitpunkt, in dem am Ausgang AB negatives Potential auftritt Dann wird die Diode D 4 leitend, das Potential des Kollektors von Ts2 wird ebenfalls auf negatives Potential gezogen, die bistabile Kippstufe kippt um, und das positive Potential am

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Ein Ausführungsbeispiel der Anordnung nach der Erfindung soll an Hand der Figur erläutert werden.

PR ist der Pilotregler mit Einstellvorrichtung, Pegeldiskriminator und Alarmschallung. VEi ist ein Voreinstelleingang, über den die Einstellvorrichtung auf eine Schaltung kleiner Verstärkung, z. B. auf die untere Endlage oder auf die Mitte des unteren halben Regelbereichs eingestellt wird, wenn an VEl negatives Potential angelegt wird. VE2 ist ein Voreinstelleingang. über den die Arretierung des Reglers durch die Alarmschaltung verhindert wird, wenn an VE2 positives Potential angelegt wird. AA ist der Ausgang der Alarmschaltung, an dem negatives Potential anliegt, wenn die Alarmpegelgrenze überschritten ist. AB ist ein Blockierausgang, an dem negatives Potential anliegt, wenn die Stellung erreicht wird, bei der die Verstärkung um etwas mehr als die Differenz des halben Regelbereichs und des Alarmpegelabstandes den Mittelwert überschreitet.

Die Betriebsspannung ist UB. Die Einschaltordnung besteht aus einer Voreinstellstufe mit einem Voreinstelltransistor Tsv. zwei Kondensatoren CX und C2, einer Zenerdiode Dl, den Widerständen Ri und R2 und einer bistabilen Kippstufe mit den Transistoren Ts 1 und Ts 2 und den Widerständen R 3, R 4, R 5, R 6, R 7 und RS. Die bistabile Kippstufe hat eine aktive Lage, in die sie kurz nach dem Einschalten der Betriebsspannung gebracht wird, und eine Ruhelage, in die sie nach Beendigung des Einschaltvorgangs gebracht wird. In der aktiven Lage ist der Transistor Ts 1 leitend und der Transistor Ts 2 gesperrt. In der Ruhelage ist es umgekehrt.

Der Einschaltvorgang geht folgendermaßen vor sich: Über das ßC-Glied Al, Cl und die Zenerdiode Dt erhält der Voreinstelltransistor Tsv nach dem Einschalten verzögert Basisstrom und wird nach dem Aufladen v> des Kondensators Cl leitend. Die Zenerdiode Ό1 sorgt dafür, daß auch bei langsamem, stetigen Anstieg der Betriebsspannung der Voreinstelltransistor plötzlich leitend wird. Beim Leitendwerden des Voreinstelltransistors wird über den Differenzierkondensator C2 ein m> negativer Impuls auf den Voreinstelleingang VEl des Reglers PR und über die Diode D 2 auf den Kollektor des Transistors 7s 1 der bistabilen Kippstufe gegeben. Der Regler wird auf die Stellung relativ kleiner

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der Alarmschaltung auf den Regler wird nicht mehr unterbunden, und der Regler wird arretiert.

Beim Einschalten bei vorhandenem Piloten wird mit dem Überschreiten der Alarmpegelgrenze der Ausgang AA negativ, über die Diode D 3 wird die Kippstufe in die Ruhelage gebracht und der Eingriff der Einschaltanordhung auf den Regler aufgehoben.

Es gibt Regler, insbesondere solche mit Heißleiter-Stellgliedern, bei denen zwischen der Stellung der Einstellvorrichtung und der Verstärkung kein linearer Zusammenhang besteht. Vielmehr ist schon bei der Mittelstellung der Einstellvorrichtung die Verstärkung größer als ihr mittlerer Wert. Bei solchen Reglern kann man auch in dem Fall, daß der Alarmpegelabstand kleiner als der halbe Regelbereich ist, die Einstellvorrichtung auf die Mittellage stellen, ohne in die Gefahr der Selbstblockierung zu gelangen. In diesem Fall genügt es, den Ausgang AB nur mit dem Ausgang des letzten Flip-Flops der Einstellvorrichtung zu verbinden. Bekanntlich hat das letzte Flip-Flop in der unteren Hälfte des Zählbereichs der Einstellvorrichtung den einen Zustand und in der anderen Hälfte des Zählbereichs den anderen Zustand. In der Mitte des Zählbereichs ändert das letzte Flip-Flop seine Lage, und sein Ausgang wird negativ.

Hat z. B. die Einstellvorrichtung 64 Stufen, einen Regelbereich von ±0,5 N, einen Alarmpegelabstand von 0,4 N, so muß der Regler nach dem Einschalten ohne Piloten auf einer Stellung angehalten werden, bei der die Verstärkung um mindestens 10% den Mittelwert überschreitet Wenn zwischen der Stellung der Einstellvorrichtung und der Verstärkung des gertgelten Verstärkers ein linearer Zusammenhang besteht, muß in diesem Fall die Einstellvorrichtung nach dem Einschalten ohne Piloten auf der Stufe 40 angehalten werden, bei der die Verstärkung um 124% den Mittelwert überschreitet Betrachtet man die Stellungen der einzelnen Flip-Flops bei den verschiedenen Stufen der Einstellvorrichtung, so erkannt man, daß beim Erreichen der vierzigsten Stufe beim Zählen von kleineren Werten die Ausgänge des vierten und sechsten Flip-Flops ihre Zustände in gleicher Richtung ändern und das Abfragen dieser beiden Flip-Flops ausreichende Information über den Zeitpunkt des Erreichens der vierzigsten Stufe liefert

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zum betriebsgünstigen Einschalten von stufenweisen, pilotgesteuerten Pegelreglern für Trägerfrequenzsysteme, bei der die Pilotspannung von einem Pegeldiskriminator geprüft wird, der bei Auftreten eines Unter- oder Überpegels anspricht und eine das Steuerkriterium eines Stellgliedes einstellende elektronische Einstellvorrichtung mit einem aus einer Anzahl bistabiler Flip-Flops bestehenden Binärzähler in der erforderlichen Richtung fortschaltet, und bei der der Pegeldiskriminator eine Alarmschaltung enthält, die beim Abfall der Pilotspannung vom Sollwert um einen gewissen Alarmbetrag (z.B. — 0,4N) Alarm gibt und den Regler arretiert, und wobei der Regler nach dem Einschalten der Betriebsspannung nach einem Programm selbsttätig in Betrieb genommen wird, derart, daß ihr Regler zunächst in eine Anfangsstellung voreingestellt wird, von der aus er in Richtung Sollwert regelt, und daß bei vorhandenem Piloten die Alarmschaltung die Einschaltvorrichtung außer Betrieb setzt, sobald die Alarmpegelgrenze übertchritten ist, und der Regler auf den Sollwert frei einregelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung zunächst auf eine Stellung relativ kleiner Verstärkung voreingestellt wird, daß anschließend der Regler vor. der kleinen Verstärkung anfangend in Richtung wachsender Verstärkung regelt und daß bei fehlendem Piloten der Regler bis auf eine Stellung regelt, bei der die Verstärkung um etwas mehr als die Differenz des halben Regelbereichs unü d-ss Alarmpegelabstandes den Mittelwert überschreitet und anschließend festgehalten wird, wobei die Flip-Flops der Einstellvorrichtung selbst abgefragt werden, um diese Stellung zu erkennen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Pilotregler, der die Einstellvorrichtung, den Pegeldiskriminator und die Alarmschaltung enthält, einen ersten Voreinstelleingang besitzt, über den die Einstellvorrichtung auf eine Stellung relativ kleiner Verstärkung, z. B. auf die untere Endlage oder auf die Mitte des unteren halben Regelbereichs eingestellt wird, wenn am Voreinstelleingang negative Potential angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einschalten der Versorgungsspannung (UB) über ein RC-Ghed (Ri, Ci) und eine Zenerdiode (DX) ein Voreinstelltransistor (Tsv) verzögert Basisstrom erhält, verzögert leitend wird und über einen Differenzier-Kondensator (C2), der zwischen den Kollektor des Voreinstelltransistors und den Voreinstelleingang (VEi) geschaltet ist, einen kurzen negativen Impuls in den Voreinstelleingang liefert

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß eine bistabile Kippstufe, bestehend aus zwei Transistoren (Ts 1 und Ts 2) und sechs Widerständen (R3. «4, RS. R6, RT, RS) vorgesehen ist, die beim Leitendwerden des Voreinsteütransistors (Tsv) vom durch den Differenzierkondensator (Cl) differenzierten VöreinstelHmpuls, der über eine Diode (D 2) an den Kollektor des ersten Transistors (Ts 1) der Kippstufe gelangt, in die aktive ^h5 Lage voreingestellt wird, bei der der erste Transistor (Ts 1 der Kippstufe leitend und der zweite Transistor (Ts 2) gesperrt ist.

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¹⁵

²⁰

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4. Anordnung nach Anspruch 3, wobei der Pilotregler einen Alarmausgang besitzt, an dem negatives Potential anliegt, wenn die Alarmpegelgrenze überschritten wird, und der einen Blockierausgang aufweist, an dem negatives Potential anliegt, wenn die Stellung des Reglers erreicht wird, bei der die Verstärkung um etwas mehr als die Differenz des halben Regelbereichs und des Alarmpegelabstandes den Mittelwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Alarmausgang (AA) und der Blockierausgang (AB) über je eine Diode (D 3, D 4) mit dem Kollektor des zweiten Transistors (Ts 2) verbunden sind, so daß beim Auftreten negativen Potentials am Alarmausgang (AA) oder am Blockierausgang (AB) die bistabile Kippstufe in die Ruhelage zurückkehrt, bei der der erste Transistor (Ts i) gesperrt und der zweite Transistor (Ts 2) leitend ist

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4. wobei der Pilotregler einen zweiten Voreinstelleingang besitzt, über den die Arretierung des Reglers durch die Alarmschaltung verhindert wird, wenn an diesen Voreinstelleingang positives Potential anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Voreinstelleingang (VE2) mit dem Kollektor des zweiten Transistors (Ts 2) der bistabilen Kippstufe verbunden ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, wobei im Regler kein linearer Zusammenhang zwischen der Stellung der Einstellvorrichtung und der Verstärkung besteht, vielmehr die Verstärkung schon bei der Mittelstellung der Einstellvorrichtung den Mittelwert um etwas mehr als die Differenz des halben Regelbereichs und des Alarmpegelabstandes überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Blockierausgang (AB) im Inneren des Reglers nur mit dem Ausgang des letzten Flip-Flops der Einstellvorrichtung verbunden ist.

7. Anordnung nach einem de·· Ansprüche 1 bis 5. wobei im Regler ein linearer Zusammenhang zwischen der Stellung der Einstellvorrichtung und der Verstärkung besteht, der Regler einen Regelbereich von ± 0,5 N und einen Alarmpegelabstand von 0,4 N hat und die Einstellvorrichtung 64 Stufen von 6 Flip-Flops aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschalten ohne Piloten die Einstellvorrichtung bis auf die Stufe 40 regelt und dann angehalten wird, wobei das Abfragen des vierten und sechsten Flip-Flops der Einstellvorrichtung ausreichende Information über den Zeitpunkt des Erreichens der vierzigsten Stufe liefert.