DE2139287B2 - Steuerschaltung für ein Durchflußventil - Google Patents

Description

führt. Damit werden über dem Schwellwertpotential 49 liegende Signale durch den Verstärker 44 und Signale, die negativer sind als das Schwellwertpotential 51 durch den Verstärker 46 verglichen.

Der Ausgang des Verstärkers 44 wird über einen Widerstand 66 und eine Diode 68 dem Transistor 64 zugeführt. Die Transistoren 64 und 70 bewirken eine Stromverstärkung und dienen als Treiber für die Spule 72 des Magneten 74. Der Widerstand 76 und die Diode 78 liegen über der Spule 72 parallel, um Rücklaufspannungen über der Spule 72 zu dämpfen. Ähnlich wird das Ausgangssignal des Verstärkers 46 einem Transistor 80 über einen Widerstand 82 und eine Diode 84 zugeführt. Die Transistoren 80 und 86 dienen als Treiber für die Spule 88 des Magneten 90. Der Widerstand 92 und die Diode 94 wirken in gleicher Weise wie der Widerstand 76 und die Diode 78. Der Magnet 74 arbeitet als Auslaßmagnet, während der Magnet 90 als Zuführmagnet arbeitet, so daß ein Fluid aus einem System entweder abgelassen oder diesem zugeführt werden kann, etwa einer Bremse, einer Steuer- oder Regelvorrichtung gemäß dem Steuersignal am Eingang 36.

F i g. 2 a verdeutlicht das Sägezahnsignal für den Fall, daß das Eingangssignal an der Klemme 36 »0« ist. Wie dargestellt, liegt das Signal zwischen den Schwellwerten 49 und 51. Das Referenzschwellwertpotential kann angehoben oder abgesenkt werden, um den verschiedenen Betriebsbedingungen des Ventils angepaßt werden zu können. So bewirkt beispielsweise ein Absenken des Schwell wertpotentials eine Erhöhung des Auftastverhältnisses für die Ventile, während eine Erhöhung des Schwellwertpotentials ein Absenken dieses Tastverhältnisses bewirkt. Die Empfindlichkeit und die Totzone können durch die Einstellung der Schwellwertpotentiale 49 und 51 ebenfalls beeinflußt werden.

Die Fig. 2b bzw. 2c zeigen Fälle, bei denen der Pegel des kombinierten Eingangssignals am Punkt 40 angehoben und abgesenkt wurde, so daß die Spitzen des Sägezahnsignals die Schwellwertpotentiale überschreiten. Die Signalform gemäß F i g. 2 b führt zu einer Beeinflussung des Tastverhältnisses für den Magneten 74, während die Signalform gemäß F i g. 2 c das Tastverhältnis des Magneten 90 beeinflußt. Bei einem praktisch ausgeführten System ändert sich d?»s Eingangssignal am Punkt 36 gemäß den gewünschten Regel- oder Steuerbedingungen des durch die Magneten 74 und 90 betätigten Systems. Das Eingangssignal bei 36 kann ein Analogsignal, ein Wechselstrom- oder Gleichstromsignal oder ein kombiniertes Signal sein.

F i g. 3 zeigt einen Wobbelgenerator, der zur Modulation des Sägezahns bei 40 verwendet werden kann. Es gibt Anwendungsfälle, bei denen es erwünscht ist, Schwebungserscheinunger zwischen der Frequenz des Sägezahnsignals mit einer bestimmten Eigenfrequenz oder Resonanzstelle zu vermindern oder zu beseitigen, oder es sollen andere charakteristische Bedingungen der Schaltung, die durch den S Schaltkreis gemäß F i g. 1 gesteuert werden soll, eingehalten werden. Schwebungserscheinungen können durch Wobbelung des Sägezahnausgangs beispielsweise bei 10 bis 25 Hz mit einer Änderungsgeschwindigkeit von 1 Hz vermindert oder beseitigt werden, ίο Der Sägezahngenerator gemäß F i g. 1 erzeugt ein solches Ausgangssignal, wenn ein ansteigendes Eingangssignal im 1-Hz-Takt zur Steuerung der Transistoren 10 und 12 zugeführt wird. Das 1-Hz-Sägezahnsignal läßt sich durch den in F i g. 3 gezeigten Schaltkreis erzeugen. Dieser Schaltkreis arbeitet im wesentlichen in gleicher Weise wie der oben beschriebene Sägezahngenerator, wobei die Transistoren 100 und 102 den Kondensator 104 aufladen, so daß ein Sägezahneingang an der Basis 106 des Trei- zo bertransistors 108 entsteht. Ein Uüijunction-Transistor 110 schaltet durch, wenn das Potential am Kondensator 104 das Zündpotential erreicht, so daß dann der Kondensator 104 entladen wird und am Widerstand 107 positive Spitzen auftreten. Die Transistoren 100, 102 bleiben leitfähig. Der Transistor 100 bildet eine Temperaturkompensation für die Konstantstromquelle mit dem Transistor 102. Der beschriebene Arbeitszyklus wird wiederholt und die Komponenten lassen sich so wählen, daß die gewünschte 1-Hz-Wiederholungsfrequenz entsteht. Das Ausgangssignal am Emitter des Transistors 108 wird als Wobbelgeneratoreingang der Schaltung nach F i g. 1 am Punkt 114 zugeführt.

F i g. 4 zeigt ein Magnetventil 122, das durch die Magneten 74 bzw. 90 steuerbar sein kann. Ein pneumatischer oder hydraulischer Eingang ist an der Öffnung 120 vorgesehen, während die Öffnung 124 den Auslaß bildet. Der Magnetkern 126 weist einen Ventilsitz 128 auf, der gegen die Öffnung 132 federvorgespannt ist. Bei Zufuhr eines Stroms zur Spule 134 wird der Kern 126 vom Ventilsitz 128 abgehoben. Die Zufuhr eines pulsierenden Stroms zur Spule 134 bewirkt, daß der Kern 126 und damit der Ventilsitz 128 oszillieren, wobei das Tastverhältnis änderbar ist, so daß sich der Querschnitt der Durchtrittsöffnung 132 wirksam steuern läßt.

In einem praktischen Ausführungsbeispiel, bei dem diese Steuerschaltung eingesetzt wurde, steuerten die Magnetventile 74 bzw. 90 die Auslaß- bzw. Einlaßdrucköffnung einer Bremsvorrichtung, die die Spannung einer Papierzuführrolle für eine Druckpresse zu steuern hat. Die Bremsvorrichtung wird durch die beschriebene Arbeitsweise vom Eingangssignal (Eingang 36) einer Spannungsüberwachungv Vorrichtung, die mit der Papierzuführrolle verbunden ist, gesteuert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

213S287 *λ i 2 konnte. Der mechanische und elektrische Aufwand Patentansprüche: ist auf ein Minimum beschränkt. Es kann beispielsweise nur mit zwei Ein-Aus-Magnetventilen das

1. Steuerschaltung für ein Durchflußventil mit gleiche wie mit zehn oder noch mehr Ein-Aus-Ventimindestens zwei unabhängig voneinander ein- 5 len bei bekannten digital gesteuerten Durcnflußventi- und ausschaltbaren Magnetventilen, ge kenn- len erreicht werden. Die elektrische Steuerschaltung zeichnet durch einen Sägezahngenerator selbst kann in moderner Schaltungstechmk sehr ein-(10 bis 16,18, 22, 24, 26, 32), dessen Ausgangs- fach, billig und gedrungen aufgebaut werden. Trctzsignal (Leitung 114) zusammen mit dem Steuersi- dem kann durch die erfmdungsgemaße Steuerschalgnal (Leitung 36, 38) mindestens zwei auf unter- io tung das Durchflußventil stufenlos und genau eingeschiedliche Spannungsschwellwerte (49, 51) ein- stellt werden. Sowohl eine Analogsteuerung beigestellten Schwellwertschaltern (44, 46) zugeführt spielsweise über eine entsprechende Gleichspannung wird, durch welche beim Überschreiten des je- als auch eine Digitalsteuerung ist m gleich einfacher weils eingestellten Schwellwertes jeweils ein zu- Weise möglich.

geordnetes Magnetventil (74, 90) ein- oder ausge- 15 Die Erfindung wird in folgenden an Hand schemaschaltet wird, tischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch näher erläutert.

gekennzeichnet, daß der Sägezahngenerator (10 F i g. 1 und 3 zeigen Einzelheiten einer erfindungs-

bis 16, 18, 22, 24, 26, 32) einen seine Ausgangs- gemäßen Steuerschaltung;

frequenz modulierenden Wobbelgenerator (100 20 Fig. 2 zeigt die zugehörigen Spannungsverläufe;

bis 112) umfaßt. F i g. 4 zeigt ein hierbei anwendbares Magnetventil.

Nach Fig. 1 umfaßt die erfindungsgemäße Steuer-

schaltung einen Sägezahngenerator, bestehend aus

25 den Transistoren 10 und 12, einem Ladekondensator 8, einem diesem zugeordneten Unijunction-Tran-

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für ein sistor 24 sowie einen Ausgangstransistor 22. Sind die

Durchflußventil mit mindestens zwei unabhängig Transistoren 10 und 12 leitende, so steigt das Poten-

voneinander ein- und ausschaltbaren Magnetventilen. tial am Widerstand 16 (Schaltungspunkt 14) an, der

In der Strömungsmittel-Regeltechnik werden bis- 30 Kollektorstrom des Transistors 12 lädt den Kondenher meist rein analog arbeitende, mechanisch gesk j- sator 18 auf und erzeugt dabei einen Spannungsanerte Durchflußregelventile verwendet, bei denen über stieg, über welchem die Basis 20 des Ausgangstransieine mehr oder weniger kompliziei te Steuermechanik stors 22 gesteuert wird. Wenn die Spannung am Kondurch Verstellen des Ventilkörpers der gewünschte densator 18 das Zündpotential des Transistors 24 er-Durchflußquerschnitt eingestellt wird. Solche Ventile 35 reicht, entsteht am Widerstand 26 ein Nadelimpuls, können durch Vorschalten eines Digital-Analog- und der Kondensator 18 wird entladen. Die Transi-Wandlers auch in Abhängigkeit von digitalen Steuer- stören 10 und 12 bleiben leitend. Der Transistor 10 Signalen eingestellt werden. Es sind auch schon rein dient zur Temperaturkompensation des Transistors digital arbeitende Durchflußregelventile bekannt, bei 12, der als Stromquelle dient. Dieser Arbeitszyklus denen ähnlich wie bei einer Dekade mehr oder weni- 40 wiederholt sich, wenn das Potential am Schaltungsger viele von parallelgeschalteten Ventilen vollstän- punkt 14 ausreichend negativ wird und die Transidig eingeschaltet oder vollständig ausgeschaltet sind, stören 10 und 12 leitend werden. Der am Kondensaje nachdem, we'~hes Digitalsignal an den entsprc- tor 18 entstehende Sägezahn wird über den Transichenden Digitaleingängen zu diesen parallelgeschal- stör 22 verstärkt und einem Spannungsteiler 28 von teten Ventilen anliegt (Zeitschrift für Messen, Steu- 45 dem an einen Emitterwiderstand 32 liegenden ern und Regeln, 1964, Heft II, S. ¹S und 19). Auch Emitteranschluß 30 des Transistors 22 zugeführt. Die diese rein digital arbeitenden Durchflußregelventile Frt^uenz des Sägezahns wird entsprechend der gesind im mechanischen Aufbau noch relativ aufwen- wünschten Charakteristik des Durchlaßventils angedig und benötigen eine Vielzahl von einzelnen Ein- paßt.

Aus-Ventilen. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine 50 Die eigentlichen Steuersignale für das Ventil wer-

Steuerschaltung zu schaffen, die mit geringem me- den über die Klemmen 36 und 38 zugeführt. Die

chanischen Autwand auf rein elektrischem Wege die Klemme 38 liegt an Masse und das Eingangssignal

einem elektrischen Eingangssignal analoge Größe des bei 36 wird der über den Widerstand 34 zugeführten

Durchflußquerschnitts eines Ventils nachzubilden er- Sägezahnspannung am Verbindungspunkt 40 des

laubt. 55 Spannungsteilers 28 über den Widerstand 42 überla-

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Steuer- gert. Das kombinierte Signal wird auf zwei Kanäle

schaltung der eingangs erwphnten Art, erfindungsge- aufgeteilt und gelangt dabei über die Widerstände

maß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnen- 48, 50 auf die Operationsverstärker 44, 46 mit ho-

den Teils des Hauptanspruches. Eine vorteilhafte hem Verstärkungsgrad. Das Netzwerk aus den

Weiterbildung dieser Steuerschal tu ag ergibt sich aus 60 Widerständen 52, 54, 56, 58, 60, 62 legt bestimmte

dem Unteranspruch. Schwellwertpotentiale 49, 51 für jeden der Verstär-

Die erfindungsgemäße Steuerschaltung ermöglicht ker 44 bzw. 46 fest. Damit wirken die Verstärker 44,

die Nachbildung eines vorbestimmten Durchfluß- 46 als Schwellwertschalter mit Iiin-/Ausschaltcha-

querschnittes eines Durchflußregelventils auf rein rakteristik. Der positive Eingang des Verstärkers 44

elektrischem Wege, was bisher nur mit relativ gro- 65 ist auf das Schwellwertpotential 49 abgestimmt und

ßem mechanischen Aufwand durch mehr oder weni- der negative Eingang des Verstärkers 46 auf das

ger weit geöffneten Ventilkörper eines mechanisch Schwellpotential 51. Das kombinierte Eingangssignal

verstellbaren Durchflußventils erreicht werden wird den negativen und positiven tingängen züge-