DE2051719A1

DE2051719A1 - Rechner Zwischenstufe

Info

Publication number: DE2051719A1
Application number: DE19702051719
Authority: DE
Inventors: Stephen Larry Amherst N H Miller jun Edward John Tempe Anz Roberts, (V St A ) M
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1969-10-21
Filing date: 1970-10-21
Publication date: 1971-06-03
Also published as: US3668379A; BE757805A; FR2066264A5; GB1324378A; CA963976A

Description

PATENTANWALT '

DiPL-ING. LEO FLEUCHAUS

8 MDNCHEN 71, 21. Okt. 1970

Melchiorstraße 42

Mein Zeichen: M141P-440

Motorola, Inc. 9401 West Grand Avenue Franklin Park. Illinois V.St.A.

Rechner-Zwischenstufe

Die Erfindung betrifft eine Rechner-Zwischenstufe zur Einschaltung zwischen einen Rechner und einen Verbraucher.

Wenn ein Rechner dazu verwendet wird, um z.B. die Position eines Werkzeugs oder einen Verfahrensablauf zu steuern, wird zwischen dem Rechner und den die Werkzeugsteuerung bzw. Verfahrenssteuerung unmittelbar ausführenden Steuereinrichtungen eine Zwischenstufe vorgesehen, um die Ausgangssignale des Rechners umzuformen. Biese Ausgangssignale bestehen in der Regel aus Einzelimpulsen oder einer Serie von Impulsen, die in ein Signal für die Betätigung der Steuereinrichtung umgewandelt werden. Da Rechner sehr teuer sind, ist es wünschenswert, diese für eine Vielzahl von Aufgaben gleichzeitig im Zeitmultiplexverfahren zu verwenden. Daher treten die vom Rechner an die Zwischenstufe abgegebenen Signale in kurzen, wiederkehrenden

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Perioden auf. Sie Zwischenstufe muss diese Signale speichern und die Steuerspannung auf einen neuen Wert ändern, wenn der nach einer kurzzeitigen Abschaltung erneut angeschaltete Rechner eine solche inderung verlangt. Wenn der Rechner ausfällt oder aus irgendeinem anderen Grund eine automatische oder eine Handsteuerung anstelle des Rechners Verwendung findet, um die Steuerspannung an die Zwischenstufe anzulegen, dann wirkt auf die Zwischenstufe eine stetige Spannung ein anstelle der vom Sechner ,angelegten Impulse. Die Zwischenstufe muss somit auch in der Lage sein, dieser stetigen Spannung zu folgen. Ferner muss die Zwischenstufe kontinuierlich eine Spannung speichern, die dem Istwert-Zustand des gesteuerten Werkzeugs oder des gesteuerten Verfahrensablaufes entspricht, so dass, wenn der Rechner erneut zur Steuerung angeschaltet wird, die vom Rechner geforderte Inderung der in der Zwischenstufe gespeicherten Spannung in der Grössenordnung liegt, die von dem Rechner in der Regel durch aufeinanderfolgende Steuerimpulse ausgelöst wird. Es soll dabei eine grosse Änderung der gespeicherten Spannung vermieden werden, die auftritt, wenn in der Zwischenstufe kein der ersatzweisen Steuerung entsprechendes Signal gespeichert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Rechner-Zwischenstufe zu schaffen, die von einem Rechner im Zeitmultiplexverfahren ansteuerbar ist und kontinuierlich eine Spannung speichert, die dem geregelten Istwert-Zustand bei der Steuerung durch den Rechner entspricht bzw. eine Spannung speichert, die der bei abgeschaltetem Rechner ersatzweise verwendeten Steuerung entspricht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Zwischenstufe Integrationseinrichtungen umfasst, an deren einen Eingang vom Rechner Steuerimpulse anlegbar sind, dass ferner Speichtreinrichtungen vorhanden sind, an welche die von den Integrationseinrichtungen integrierten Impulse anlegbar

- 2 - sind

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sind, und dass Umschalteinrichtungen vorhanden sind, die die Integrationseinrichtungen in eine Spannungsnachlaufstufe umwandeln, welche eine kontinuierliche Spannung an den anderen Eingang der umgeschalteten Integrationseinrichtungen anlegt, wodurch am Ausgang der umgeschalteten Integrationseinriehtungen eine kontinuierliche Spannung erscheint, die an die Speichereinrichtungen anlegbar ist.

Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteranspriichen.

Eine besonders vorteilhafte Zwischenstufe gemäss der Erfindung ist mit einem Rechner derart verbunden, dass dieser Impulse liefert, die integriert werden, wobei die durch die Integration erhaltene Spannung in einem Kondensator gespeichert wird. Diese gespeicherte Spannung stellt die Steuerspannung dar, welche durch den nächsten angelegten Impuls geändert werden kann. Wenn die Zwischenstufe vom Rechner abgeschaltet wird, wird auch die Integration unterbrochen und in dem Kondensator eine Steuerspannung gespeichert, die einer kontinuierlichen Steuerspannung entspricht, welche von einer anderen, z.B. einer automatischen Steuerung oder einer Handsteuerung an die Zwischenstufe angelegt wird. Um an dem Speicherkondensator die Spannung zwischen zwei vom Rechner aus angelegten Impulsen und ebenfalls zwischen dem Übergang von der Rechnersteuerung auf eine andere Steuerung anliegende Spannung aufrechtzuerhalten, sind Umschalteinrichtungen mit hoher Impedanz vorgesehen, z.B. in Form von Metalloxyd-Feldeffekttransistoren (MOSFET).

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung hervor. Es zeigen:

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Fig. 1 ein Blockdiagramm für eine Rechner-Steuerung eines Werkzeugs oder eines Verfahrens zur Erläuterung der Erfindung}

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Rechner-Zwischenstufe gemäss der Erfindung;

Fig. 5 ein Schaltbild der Rechner-Zwischenstufe gemäss Fig. 2;

Fig. 4 ein Blockdiagramm, aus dem die Verwendung der Rechner-Zwischenstufe gemäss den Fig. 2 und 3 für die automatische Steuerung eines Verfahrens hervorgeht.

In Fig. 1 ist ein Rechner 10 dargestellt, der über einen Verbraucher 12 ein Verfahren 14 unter Zuhilfenahme einer Speichereinrichtung 16 steuert. Der im Zeitmultiplexbetrieb verwendete Rechner liefert diskrete Impulse an die Speichereinrichtung 16, welche eine den Impulsen entsprechende Spannung speichert. Diese gespeicherte Spannung wird über einen Schalter 18 an den Verbraucher 12 angelegt. Der Verbraucher 12 kann aus einer Absperrvorrichtung bestehen, die eine grössere oder kleinere bzw. unveränderte Menge einer unter Druck stehenden Flüssigkeit entsprechend der gespeicherten Spannung einem Zylinder zuführt, um einen Verfahrensschritt zu steuern. Der neue Verfahrenszustand wird als elektrische Spannung zum Rechner 10 über eine Leitung 20 zurückgekoppelt und mit einer Spannung verglichen, die an einer Sollwertstufe 22 des Rechners Io eingestellt ist. Die Abweichung bzw. die Fehlerspannung stellt eines der Eingangssignalβ für den Rechner 10 dar, welche das Anlegen von Impulsen an die Speichereinrichtung 16 veranlassen, um eine optimale Steuerung des Verfahrens zu bewirken. Die Impulse werden an die Speichereinrichtung 16 angelegt, wogegen diese den Verbraucher 12 mit einer gleichförmigen Spannung ansteuert. Es sei nun angenommen, dass für bestimmte Gründe, z.B.

- 4 - bein

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beim Ausfall des Rechners 10, das Verfahren von einer automatischen Steuerung 24 bzw. von einer Handsteuerung 26 aus weitergesteuert werden soll. Für den Fall der automatischen Steuerung wird der Verbraucher 12 über den Schalter 16 mit dieser verbunden, so dass die Fehlerspannung aus dem Vergleich der über die Leitung 20 zugeführten Spannung, die den Istwert-Zustand des Verfahrens kennzeichnet, mit einer Spannung an einem Potentiometer 28 ableitbar ist, um den Verbraucher 12 entsprechend dem gewünschten Verfahrensablauf anzusteuern. Wenn über den Schalter 18 die Handsteuerung 26 eingeschaltet ist, dann wird der Verfahrensablauf durch die Änderung eines Einstellgliedes 30 von einer Bedienungsperson direkt gesteu- ^ ert. Sowohl bei der automatischen Steuerung als auch bei der ™ Handsteuerung kann die in der Speichereinrichtung 16 gespeicherte Spannung durch Entladung langsam auf 0 abfallen oder bestenfalls unverändert bleiben, wodurch bei der Wiedereinschaltung der Regelung über den Computer eine sehr viel grössers Änderung der in der Speichereinrichtung 16 gespeicherten Ladung erforderlich sein kann, als wenn die gespeicherte Spannung kontinuierlich dem Sollwert-Zustand auch bei der automatischen Steuerung bzw. der Handsteuerung gefolgt wäre. Wenn überdies die Speichereinrichtung 16 direkt mit den Verfahrenseinrichtungen über die Leitung 20 verbunden wäre, dann würde im Speicher,der eine Spannung in Abhängigkeit von einem Impuls speichert, eine falsche Spannung aufgrund der Λ kontinuierlichen, am Leiter 20 anliegenden Spannung gespeichert werden. Deshalb wird erfindungsgemäss anstelle der Speichereinrichtung 16 gemäss Fig. 1 eine Rechner-Zwischenstufe gemäss den Fig. 2 und 3 vorgesehen.

Der vom Rechner 10 gelieferte Impuls wird an die Eingangsklemme 32 gemäss Fig. 2 angelegt. Diese Eingangsklemme ist über einen veränderbaren Widerstand 3^ und zwei in Serie geschaltete sowie im Ruhezustand offene Schalter 36 und 38 mit der Klemme eines MOSFED-Verstärkers 42 verbunden. Mit Hilfe des Wider-

- 5 - Standes

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Standes 34 wird das Verhältnis der Ausgangsspannung an der Ausgangsklemme 44 eines Gleichstromverstärkers 46 zur Eingangsspannung an der Eingangsklemme 32 eingestellt. Der Verbindungspunkt der beiden Schalter 36 und 38 ist über einen'Koppelwiderstand 48 mit dem anderen Eingang 70 des MOSFET-Verstärkers 42 verbunden. Der eine Ausgang des MOSFET-Verstärkers 42 liegt am einen Eingang 50 des Gleichstromverstärkers 46 über einen im Ruhezustand geschlossenen Wechselschalter 52, wogegen der andere Ausgang des MOSFET-Verstärkers 42 mit dem anderen Eingang 54 des Gleichstromverstärkers 46 über einen im Ruhezustand geschlossenen Wechselschalter 56 verbunden ist. Der Arbeitskontakt des Wechselschalters 52 ist mit einer Klemme 58 verbunden, über welche eine kontinuierliche Spannung angelegt werden kann, die entweder von der automatischen Steuerung oder der Handsteuerung geliefert wird. Der Arbeitskontakt des Wechselschalters 56 ist mit der Ausgangsklemme 44 des Gleichstromverstärkers 46 verbunden. An dieser Ausgangsklemme 44 steht eine veränderliche, den Verbraucher 12 ansteuernde Spannung zur Verfügung. Gewünschtenfalls kann am Gleichstromverstärker 46 eine weitere Ausgangsklemme 57 vorgesehen sein, an welcher ein veränderlicher, für die Steuerung des Verbrauchers verwendbarer Strom abgreifbar ist. Ein Kondensator 64 verbindet die Ausgangsklemme 44 des Gleichstromverstärkers 46 mit der Eingangsklemme 40 des MOSFET-Verstärkers 42. Im Ruhebetrieb der Wechselschalter 52 und 56, d.h. in der in Fig. 2 dargestellten Position, bilden die zwei in Kaskade geschalteten Verstärker 42 und 46 zusammen mit dem Rückkopplungskondensator 64 einen Integrator. Eine Gattersteuerung 60 verursacht das Schliessen der Schalter 36 und 38 nach dem Anlegen eines vom Rechner 10 gelieferten Gatterimpulses an die Eingangsklemme 62 der Gattersteuerung. Die Gattersteuerung 60 ist ferner mib einer Klemme 66 zum Anlegen eines niederen Übersteuerungssignals und einer Klemme 68 zum Anlegen eines hohen Übersteuerungssignals versehen. Wenn an die Klemme 66 Masse bzw. an die Klemme 68 eine hohe Spannung angelegt wird, verursacht dies die Schliessung

- 6 - des

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des Schalters 38, wenn der Schalter 36 im offenen Zustand verbleibt. Ferner wird durch die Betätigung des Wechselschalters 52 die Klemme 58 mit der Eingangsklemme 50 des Gleichstromverstärkers 46 und durch die Betätigung des Wechselschalters 56 die Ausgangsklemme 44 des GleichstromVerstärkers 46 mit der Eingangsklemme 5^ dieses Verstärkers verbunden. Durch diese Umschaltung wirken der MOSFET-Verstärker 42 und der Gleichstromverstärker 46 nicht mehr als Integrator, so dass die an der Ausgangsklemme 44 auftretende Spannung der Spannung an der Klemme 58 folgt. Der Kondensator 64, der direkt mit der Eingangsklemme 40 des MOSFET-Verstärkers 42 und über den geschlossenen Schalter 38 sowie den Widerstand 48 mit dem Eingang 70 des MOSFET-Verstärkers 42 verbunden ist, erfährt eine Aufladung auf eine Spannung, die gleich der Spannung an der Ausgangsklemme 44 ist, die ihrerseits wiederum der Spannung an der Klemme 58 folgt. Eine Klemme 72 ist über den Koppelwiderstand 48 und den Schalter 38 mit dem Kondensator 64 verbunden und stellt einen Spannungsbezugspunkt für den Rechner 10 dar. Wenn die Steuerung durch den Rechner 10 wieder aufgegriffen wird, und die verschiedenen Schalter bzw. Umschalteinrichtungen die in Fig. 2 dargestellten Positionen einnehmen, ist für die Entladung des Kondensators 64 kein Strompfad mehr vorhanden, so dass dieser die vor der Umschaltung besessene Ladung aufrechterhält. Dies ist insbesondere deshalb der Fall, da die Eingangsklemmen 50 und 54· entsprechend mit der Klemme 58 bzw. der Ausgangsklemme 44 verbunden sind. Wenn daher die Zwischenstufe gemäss Fig. 2 vom Rechner 10 angesteuert wird, wirken der MOSFET-Verstärker 42, der Gleichstromverstärker 46 und der Kondensator 64 als Integrator, wobei die am Kondensator 64 sich ausbildende Spannung von dem Impuls bestimmt wird, der vom Rechner 10 aus an der Klemme 32 wirkt. Wenn dagegen die Zwischenstufe gemäss Fig. 2 vom Rechner 10 nicht angesteuert wird, nimmt die Spannung am Kondensator 64 den Wert der Spannung an der Klemme 58 an und behält diesen, wobei diese Spannung ein Mass für den Prozessverlauf ist, wie er aufgrund der

- 7 - Schaltung

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Schaltung gemäss Fig. 1 abläuft. So kann z.B. die Klemme 58 mit dem Ausgang der automatischen Steuerung 24 oder der Handsteuerung 26 verbunden sein. Eine detaillierte Beschreibung des Aufbaus und der Wirkungsweise der Schaltung gemäss Fig. ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Schaltung gemäss Fig. 3. In Fig. 4 ist die Schaltung gemäss Fig. 1 dargestellt, bei der die Speichereinrichtung 16 durch die Zwischenstufe gemäss Fig. 2 bzw. Fig. 3 ersetzt ist. Gleiche Teile bzw. Funktionen in den Figuren sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Eingangsklemme 32 ist über einen Widerstand 74 (Fig. 3) mit der Klemme 72 verbunden. Die Schalter 36 und 38 sind vorzugsweise aus Feldeffekttransistoren hergestellt, wobei die Eingangsklemme 32 über den veränderbaren Widerstand 34 mit der Senke D des Feldeffekttransistors 36 verbunden ist. Die Quelle dieses !Transistors 36 ist mit der Senke D des Feldeffekttransistors 38 verbunden, wobei dessen Quelle S mit der Klemme 40 des MOSFET-Verstärkers 42 in Verbindung steht. Der Verbindungepunkt der beiden !Transistoren 36 und 38 liegt über den Koppelwiderstand 48 am Eingang 70 des MOSFET-Verstärker8 42.

Die Eingangskiemme 62 liegt an der Kathode einer Diode 76, die Teil der Gattersteuerung 60 ist. Die Anode dieser Diode 76 steht über einen Widerstand 78 mit der Basis eines FNP-Tran-Bistors 80 in Verbindung. Die Basis dieses Transistors ist ferner mit dem Anschlusspunkt 82 eines gegenüber Nasse positiven Potentials über einen Widerstand 84 verbunden. Der Emitter des Transistors 80 liegt über einen Widerstand 86 am Anschlusspunkt 82 und ist ferner über einen Widerstand 88 mit Hasse verbunden. Der Kollektor des Transistors 80 ist einerseits an die Torelektrode des Feldeffekttransistors 56 und andererseits über einen Widerstand 90 an Hasse angeschlossen. Ferner steht die Anode einer Diode 92 mit dem Kollektor des

- 8 - Transistors

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Transistors 80 in Verbindung. Die Kathode dieser Diode 92 liegt an der !Torelektrode des Feldeffekttransistors 38 und ausserdem über einen Widerstand 94· an Masse bzw, über einen Widerstand 97 an der Kathode einer Diode 96. Die Klemme 66 ist über einen Widerstand 98 mit der Basis eines PNP-Transistors 100 verbunden. Die Basis dieses Transistors liegt über einen Widerstand 102 am Anschlusspunkt 82 der positiven Spannung, mit welchem auch der Emitter dieses Transistors verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 100 steht mit der Klemme 68, der Anode der Diode 96 sowie der Kathode der Diode 103 in Verbindung. Die Anode dieser Diode liegt an Hasse. Ferner ist die Klemme 68 über ein Beiais 105 mit Hasse verbunden, das die Wechselschalter 52 und 56 betätigt. Der Eingang des MOSFET-Verstärkers 4-2 ist auch direkt mit der Klemme 72 verbunden.

Der Eingang 40 des MOSFET-Verstärkers 42 liegt an der Torelektrode eines MOSFET 104, dessen Senke D über einen Lastwiderstand 106 an Masse liegt. Diese Senke des MOSFET 104 stellt auch die Ausgangsklemme des MQSFET-Veafcärkers 42 dar. Die Quelle dieses MOSFET 104 ist mit der einen Seite eines Potentiometers 108 verbunden, dessen andere Seite an der Quelle eines MOSFET 110 liegt. Die Torelektrode dieses MOSFET 110 ist der andere Eingang 70 des MOSFET-Verstärkers 42. Die Senke D des HOSFET 110 liegt über einen Widerstand 112 an Maas« und stellt den zweiten Ausgang des MOSFET-Verstärkers 42 dar. Die Versorgung der beiden MOSFET 104 und 110 mit einem konstanten Strom erfolgt über einen PNP-Transistor 114, dessen Kollektor mit dem Schleifer des Potentiometers 108 verbunden ist. Di· Bails dieses Transistors 114 liegt über einen Widerstand 116 en Masse sowie über einen Widerstand 120 an tintm Anschlueapuokt 118 für tine konstant· Spannung. Mit diesem Anschlusspunkt 118 ist der Emitter dts Transistors

_ Über «!asu Widerstand 122 verbunden. Wenn ein· Ttndtnz zu ·, tlnsr imderung dss Stromes durch den Widerstand 122 btsttht, , . vird der sich an dem Widerstand ausbildend· Spannungsabfall mn

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ORIGINAL FfcCTEO

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der Basis-Emitterstrecke des Transistors 14 wirksam und hält den über den Transistor 114 fliessenden Strom konstant, so dass dem Potentiometerabgriff ein konstanter Strom zugeführt wird. An dem Anschlusspunkt 118 bildet sich eine konstante Spannung aufgrund der' Tatsache aus, dass einerseits dieser Anschlusspunkt 118 über einen Widerstand 124 an die am Anschlusspunkt 82 liegende positive Spannung angeschlossen ist und andererseits der Anschlusspunkt 118 über eine Zenerdiode 126 an Masse liegt.

Der Vechselschalter 52 ist als Doppelschalter aufgebaut, wobei die Kontakte 128 mit einem Schaltarm 130 zusammenwirken, der die Kontakte im Ruhezustand nicht miteinander verbindet· Der zweite Teil des Doppelschalters umfasst Kontakte 132, die im Ruhezustand durch den Schaltarm 134- miteinander verbunden sind. Die Kontakte 132 sind ferner mit einem Widerstand 136 überbrückt. Die Klemme 38 ist mit dem einen Kontakt 128 verbunden, wogegen der andere Kontakt 128 am Eingang 50 des Gleichstromverstärker 46 liegt. Die Senke D des MOS*ET 104 steht mit dem einen Kontakt 132 in Verbindung, wogegen der andere Kontakt ebenfalls an den Eingang 30 angeschlossen ist.

Der Wechselschalter 36 besteht ebenfalls aus einem Doppelschalter mit zwei im Ruhezustand von einem Schaltarm 140 nicht miteinander verbundenen Kontakten 138, sowie zwei im Ruhezustand vom Schaltarm 144 miteinander verbundenen Kontakten 142. Die Eingangsklemme 40 des MDSFET-Verstärker· 42 ist über den Kondensator 64 mit dem einen Kontakt 138 und ferner mit dem Emitter eines NPN-Transistors 148 verbunden, der Teil des Gleichstromverstärker· 46 ist. Der andere Kontakt 138 liegt an der Eingangeklemme 54 dea Gleichetromverstärkere 46. Die Senke des MOSTET 110 ist an den einen Kontakt 142 angeschlossen, wogegen der ändert Kontakt 14-2 direkt mit der EingangBklemme 34 in Verbindung stent.

- 10 -

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Der Gleichstromverstärker 46 enthält zwei PNP-Transistoren und 152, deren Basiselektroden den Eingang 50 bzw. 54 bilden. Die Emitter sind über ein Potentiometer 154 miteinander verbunden. Der Kollektor des Transistors I50 liegt an Masse, wogegen der Kollektor des Transistors 152 mit Masse über einen Widerstand 156 und eine in Serie geschaltete Diode 158 verbunden ist. An den ScHeifer des Potentiometers 154 wird über einen PNP-Transistor 160 ein konstanter Strom angelegt. Der Kollektor dieses Transistors ist zu diesem Zweck mit dem Schleifer des Potentiometers 154 verbunden. Die Basis des Transistors 160 steht über einen Widerstand 162 mit Masse in Verbindung und ist andererseits über einen Widerstand 166 in derselben Weise wie der Emitter dieses Transistors über den Widerstand 164 an den Anechlusspunkt 118 für die konstante Spannung angeschlossen. Die Funktion des Transistors 160 zur Erzeugung eines konstanten Stromes entspricht der Funktion des Transistors 114. Der Kollektor des Transistors 152 ist mit der Basis eines HPH-Transistors 168 verbunden, wogegen der Emitter dieses Transistors 168 über einen Widerstand I70 und einen dazu parallel geschalteten Kondensator 172 an Masse liegt. Der Kollektor des Transistors 168 steht mit der Basis einen PNP-Tran sistors 174 in Verbindung, dessen Basis über einen Widerstand 176 und einen dasu parallel liegenden Kondensator 178 am Anschlusspunkt 118 fur die konstante Spannung liegt. Der Emitter des Transistors 174 liegt über einen Widerstand 180 ebenfalls am Anschlusspunkt 118 und ferner über eine Zenerdiode 182 an Masse. Der Kollektor des Transistors 174 ist mit der Basis des Transistors 148 über einen Widerstand 184 verbunden. Dagegen liegt der Kollektor des Transistors 148 über einen Kondensator 186 an Masse und ferner an der Ausgangsklemme 57 des Gleichsttfomverstarkers 46. Der Emitter des Transistors 148 ist über einen Widerstand 188 und einen dazu parallel geschalteten Kondensator 190 mit Haste verbunden, ferner verbindet ein Widerstand 192 die Ausgangsklemme 44 mit dem Emitter des Transistors 148.

- 11 - Die

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Die Wirkungsweise der Schaltung gemäss Fig. 3 ist wie folgt: Wenn man annimmt, dass der Rechner 10 gemäss Pig. I Steuerimpulse im Zeitmultiplexbetrieb an die Schaltung gemäss Fig. anlegt, dann wird in periodischen Abständen für dieselbe Zeitdauer eine Auftastspannung an die Eingangsklemme 62 angelegt. Diese Auftastspannung kann Massepotential sein und macht den Transistor 80 leitend, wodurch an die Torelektroden der beiden Feldeffekttransistoren 36 und 38 eine Spannung übertragen wird, die diese Transistoren leitend macht. Während eines bestimmten Teils dieser periodischen Intervalle überträgt der Rechner 10 zur Steuerung des Verfahrens einen Steuerimpuls an die Klemme 32. Dieser Steuerimpuls ist von konstanter Dauer, wobei er nach dem Beginn der Auftastspannung anfängt und vor dem Ende der Auftastspannung aufhört. Der Steuerimpuls kann sowohl negativ als auch positiv sein und besitzt eine Amplitude, die von der an den Verbraucher gemäss Fig. 1 anzulegenden Steuergrösse bestimmt wird. Da die Kontakte 132 sowie 142 von dem zugehörigen Schaltarm überbrückt sind, wird das Ausgangssignal des MOSFET-Verstärkers 4-2 an den Eingang des Gleichstromverstärkers 46 angelegt, dessen Ausgangsspannung über den Kondensator 64 auf den Eingang 40 des MOSFET-Verstärkers 42 zurückgekoppelt wird. Aufgrund dieser Schaltungskonfiguration bilden der MOSFET-Verstärker 42, der Gleichstromverstärker 46 und der Kondensator 64 einen Integrator, so dass die Spannung an der Ausgangsklemme 44 und damit am Kondensator 64 mit den an die Klemme 32 angelegten Steuerimpulsen entsprechend der Polarität ansteigt bzw. abfällt. Die Spannung am Kondensator 64 ändert sich in einem Verhältnis, das von der Amplitude der an die Eingangsklemme 32 angelegten Impulse bestimmt wird. Die Spannung an der Ausgangsklemme 44 bleibt aufgrund der Tatsache konstant, dass sich der Kondensator 64 nicht entladen kann, da dessen eine Seite mit der Torelektrode des MOSFET 104 und der Quelle des nicht leitenden Feldeffekttransistors 38 verbunden ist.

- 12 - Wenn

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Wenn man davon ausgeht, dass vom Rechner 10 keine Steuerung vorgenommen werden soll, dann wird Massepotential mit Hilfe nicht dargestellter !Einrichtungen an die Klemme 66 bzw. ein hohes Potential an die Klemme 68 angelegt. In jedem der beiden Fälle erscheint ein hohes Potential an der Torelektrode des Feldeffekttransistors 38, wodurch dieser leitend wird, jedoch liegt aufgrund der Diode 92 ein niederes Potential an der Torelektrode des Felaeffekttransistors 36, wodurch dieser im nicht leitenden Zustand verbleibt. Zur gleichen Zeit wird das Relais 105 erregt, wodurch der von den Kontakten 128 und 138 jeweils gebildete Schalter geschlossen und der von den Kontakben 132 und 142 jeweils gebildete Schalter geöffnet wird. Die die Kontakte 132 und 142 überbrückenden Widerstände 136 und 146 verhindern, dass im Basiskreis der Transistoren I50 und 152 während des Umschaltvorganges kurzzeitig ein offener Schalbkreis auftritt. Sobald die von den Kontakten 132 und 142 gebildeten Schalber offen sind, wird das Ausgangssignal des MOSFET-Verstärkers 42 nicht mehr zum Gleichsbromversbarker 46 übertragen, so dass diese beiden Verstärker und der Kondensator 64 nicht mehr als Integrator wirksam sind. Durch das Schliessen des von den Kontakten 128 gebildeben Schalters wird die Spannung von der Klemme 58, welche ein Mass z.B. für die Position eines Werkzeugs oder eines Verfahrensschrittes in dem zu regelnden Prozess ist, an den Eingang 50 des Gleichstromverstärkers 46 angelegt. Durch das Schliessen des von den Kontakten 138 gebildeten Schalters wirkt die an der Ausgangsklemme 44 liegende Spannung auf den Eingang 54 des GleLchsbromverstärkers 46 zurück und bewirkb, dass dieser Gleichstromverstärker als Operationsvers barker wirksam ist, wobei die Spannung an der Ausgangsklemme 44 gleich der Spannung an der Eingangsklemme 58 gehalten wird oder dieser folgb. Die eine Seite des Kondensators 64 ist mit der Ausgangsklemme 44 verbunden. Wenn der Feldeffekttransisbor 38 leitend wird, wird die andere Seite dieses Kondensabors 64 mit dem Eingang 70 des MOSFET- Verstärkers 42 über den Koppelwiderstand 48 verbunden. Der

- 13 - Kondensator

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Kondensator 64 erfährt eine Umladung, die der Spannung an der Eingangsklemme 58 entspricht, wobei diese Spannung aufrechterhalten wird, da die andere Seite des Kondensators mit den Torelektroden der MOSFET 104 und 110 verbunden ist. Durch die Verbindung des Eingangs 70 mit der Klemme 72 wird vom Rechner 10 ein Bezugspotential über den leitenden Feldeffekttransistor 38 und den Koppelkondensator 4-8 an diejenige Seite des Kondensators 64 angelegt, welche nicht direkt mit der Ausgangsklemme 44 verbunden ist. Wenn somit der Rechner 10 keine Steuerung für die Position des Werkzeugs oder des Verfahrensablaufes liefert, folgt die Ladung des Kondensators 64 dem Istwert-Zustand, wobei diese Änderung am Kondensator 64 festgehalten wird, da dieser keine Entladung durch Leckströme erfährt. Wenn der Rechner anschliessend wieder eine Steuerfunktion übernimmt, braucht die am Kondensator 64 liegende Spannung nur geringfügig geändert zu werden im Vergleich zu der Änderung, welche notwendig wäre, wenn die Ladung des Kondensators 64 dem Istwert-Zustand nicht gefolgt wäre, oder wenn die Ladung aufgrund von Leckströmen zwischen den Steuerimpulsen vom Rechner oder während der Wartezeit abgenommen hätte.

Wenn es wünschenswert ist, kann die Eingangskiemme 58 mit der Eingangsklemme 32 bzw. mit einer Klemme 194 für das Anlegen einer Sollwert-Grösse verbunden werden, damit die Spannung des Kondensators 64 entweder auf den Wert der Ausgangsspannung des Rechners oder auf die Sollwert-Spannung für den Beginn einer Regelung von einem beliebigen Sollwert aus gebracht werden kann.

In Fig. 4 ist die Zwischenstufe gemäss den Fig. 2 und 3 durch einen Block 200 dargestellt:, der anstelle der Speichereinrichtung 16 gemäss .Fig. 1 Verwendung findet. Die Zwischenstufe gemäss den Fig. 2 und 3 besitzt in der Tat ebenfalls üpeichereigenschaften. Die Klemme 58 kann, wie bereits erwähnt, mit der Klemme 194 oder mit der Klemme 32 verbunden sein, über

- 14 - welche

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welche die. Steuerimpulse vom Rechner aus zugeführt werden. Die Auftastimpulse werden vom Rechner IO an die Klemme 62 angelegt, wogegen der Sollwert des Rechners über die Klemme 72 zugeführt wird. Ferner können Schaltereinrichtungen vorgesehen sein, um die Klemmen 66 und 68 entweder mit Masse oder mit einer hohen Spannung zu verbinden.

- 15 - Pat ent ansprüche

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Claims

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Patentansprüche

(Y/ Rechner-Zwischenstufe zur Einschaltung zwischen einen Rechner und einen Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenstufe Integrationseinrichtungen umfasst, an deren einen Eingang vom Rechner Steuerimpulse anlegbar sind, dass ferner Speichereinrichtungen vorhanden sind, an welche die von den Integrationseinrichtungen integrierten Impulse anlegbar sind, und dass Umschalteinrichtungen vorhanden sind, die die Integrationseinrichtungen in eine Spannungsnachlaufstufe umwandeln, welche eine kontinuierliche Spannung an den anderen Eingang der umgeschalteten Integrationseinrichtungen anlegt, wodurch am Ausgang der umgeschalteten Integrationseinrichtungen eine kontinuierliche Spannung erscheint, die an die Speichereinrichtungen anlegbar ist.
2. Zwischenstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Integrationseinrichtungen einen Verstärker aufweisen, zwischen dessen Eingang und Ausgang die Speichereinrichtungen geschaltet sind.
3. Zwischenstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umgeschalteten Integrationseinrichtungen einen Verstärker umfassen, zwischen dessen Eingangs- und Ausgangsanschluss ein Gleichstromanschluss vorhanden ist.
4. Zwischenstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Integrationseinrichtungen zwei in Kaskade geschaltete Verstauter umfassen, und dass die

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Speichereinrichtungen aus einem Kondensator bestehen, der zwischen den Eingang am einen Verstärker und den Ausgang am anderen Verstärker geschaltet ist.
5. Zwischenstufe nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verstärker zumindest einen Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode aufweist, und dass der Eingang dieses Verstärkers die Torelektrode des Feldeffekttransistors ist.
6. Zwischenstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode in Serie zwischen einen weiteren Eingang und einen Eingang der Integrationseinrichtungen geschaltet ist, und dass Einrichtungen vorhanden sind, um den Feldeffekttransistor abwechselnd leitend und nicht leitend zu machen.
7. Zwischenstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Feldeffekttransistoren mit isolierten Torelektroden in Serie zwischen eine weitere Eingangsklemme und den einen Eingang der Integrationseinrichtungen geschaltet sind, dass Einrichtungen vorhanden sind, um diese Feldeffekttransistoren gleichzeitig leitend oder nicht leitend zu machen, und dass weitere Einrichtungen vorhanden sind, um einen der Feldeffekttransistoren leitend zu machen, während der andere im nicht leitenden Zustand verbleibt.
8. Zwischenstufe nach den Ansprüchen 1 und 71 dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtungen aus einem Kondensator bestehen, dessen eine Seite mit dem Verbindungspunkt der beiden Feldeffekttransistoren verbunden ist und gleichzeitig am einen Eingang der Integrationseinrichtungen liegt, und dass die andere Seite des

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M141P-440

Kondensators mit dem Ausgang der Integrationseinrichtungen verbunden ist.
9. Zwischenstufe nach den Ansprüchen l.und 7» dadurch g ekennzeichnet, dass die Integrationseinrichtungen einen ersten und zweiten, in Kaskade geschalteten Verstärker umfassen, dass die Speichereinrichtungen zwischen den Ausgang des zweiten Verstärkers und den Eingang des ersten Verstärkers geschaltet sind, und dass die Umschalteinrichtungen zur Umschaltung der Integrationseinrichtungen in einer Spannungsnachfolgestufe Schalteinrichtungen enthalten, die zwischen dem ersten und zweiten Verstärker angeordnet sind, um die Kaskadenschaltung zu unterbrechen und den Ausgang des zweiten Verstärkers an den Eingang, des zweiten Verstärkers anzuschliessen.