DE2139287C3 - Steuerschaltung für ein Durchflußventil - Google Patents

Description

Nach F i g. 1 umfaßt die erfindungsgemäße Steuer-

schaltung einen Sägezahngenerator, bestehend aus

»5 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 Potenvoneinander 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 gesteu- sator 18 auf und erzeugt dabei einen Spannungsanerte Durchflußregelventile verwendet, bei denen über stieg, über welchem die Basis 20 des Ausgangstransieine mehr oder weniger kompliziere Steuermechanik stors 22 gesteuert wird. Wenn die Spannung am Kondurch Verstellen des Ventilkörpers der gewünschte öensator 18 das Zündpotentiai des Transistors 24 er-Durchflußquerschnitt eingestellt wird. Solche Ventile 35 reicht, entsteht am Widerstand 26 ein NadelimpuK, 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, welches Digitalsignal an den entspre- toi 18 entstehende Sägezahn wird über den Transichenden Digitaieingängen zu diesen parallelgeschal- stör 22 verstärkt und einem Spannungsteiler 28 von leten Ventilen anliegt (Zeitschrift für Messen, Steu- 45 dem an einen Emitterwiderstand 32 liegenden ern und Regeln, 1964, Heft II, S. 18 und 19). Auch Emitteranschluß 30 des Transistors 22 zugeführt. Die diese rein digital arbeitenden Durchflußregelventilc Frequenz des Sägrzahns 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 Aufwand 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 Durchffußquerschnitts 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 erwähnten Art, erfindungsge- aufgeteilt und gelangt dabei über die Widerstände maß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnen- 48, 50 auf die Operationsverstärker 44, 46 mit boden Teils des Hauptanspruches. Eine vorteilhafte hem Verstärkungsgrad. Das Netzwerk aus den Weiierbildung dieser Steuerschaltung 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 Ein-ZAusschaltchaquerschnittes 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 Bern 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 Eingängen züge-

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führt. Damit werden über dem Schwellwertpotential Frequenz des Sägezahnsignals mit einer bestimmten

49 liegende Signale durch den Verstärker 44 und Si- Eigenfrequenz oder Resonanptelle zu vermindern

gnale, die negativer sind als das Schwellwertpotential oder zu beseitigen, oder es seilen andere cimrakteri-

51 durch den Verstarker 46 verglichen. stische Bedingungen der Schaltung, die durch den

Der Ausgang des Verstärkers 44 wird über einen 5 Schaltkreis gemäß Fig. 1 gesteuert werden soll, einWiderstand 66 und eine Diode 68 dem Transistor 64 gehalten werden, Schwebungserscheinungen können zugeführt. Die Transistoren 64 und 70 bewirken eine durch Wobbelung des Sägezahnausgangs beispiels-Stromverstärkung und dienen als Treiber für die weise bei 10 bis 25 Hz mit einer Anderungsgeschwin-Spule 72 des Magneten 74. Der Widerstand 76 und digkeit von I Hz vermindert oder beseitigt werden, die Diode 78 liegen über der Spule 72 parallel, um io Der Sägezahngenerator gemäß F i g. \ erzeugt ein Rücklaufspannungen über der Spule 72 zu dämpfen. solches Ausgangssignal, wenn ein ansteigendes Ein-Ähnlich wird das Ausgangssignal des Verstärkers 46 gangssignal im 1-Hz-Takt zur Steuerung der Transieinem Transistor 80 über einen Widerstand 82 und stören 10 und 12 zugeführt wird. Das I-Hz-Sägeeine Diode 84 zugeführt. Die Transistoren 80 und 86 zahnsignal läßt sich durch den in F i g. 3 gezeigten dienen als Treiber für die Spule 88 des Magneten 90. 15 Schaltkreis erzeugen. Dieser Schaltkreis arbeitet im Der Widerstand 92 und die Diode 94 wirken in glei- wesentlichen in gleicher Weise wie der oben becher Weise wie der Widerstand 76 und die Diode 78. schriebene Sägezahngenerator, wobei die Transisto-Der Magnet 74 arbeitet als Auslaßmagnet, während ren 100 und 102 den Kondensator 104 aufladen, so der Magnet 90 als Zuführmagnet arbeitet, so daß ein daß ein Sägezahneingang an der Basis 106 des Trei-Fluid aus einem System entweder abgelassen oder 20 bertransistors 108 entsteht. Fin Unijunction-Transidiesem zugeführt werden kann, etwa einer Bremse, stör 110 schaltet durch, wenn das Potential am Koneiner Steuer- oder Regelvorrichtung gemäß dem densator 104 das Zündpotentral erreicht, so daß Steuersignal am Eingang36. dann der Kondensator 104 entladen wird und am

F i g. 2 a verdeutlicht das Sägezahnsignal für den Widerstand 107 positive Spitzen auftreten. Die Tran-Fall, daß das Eingangssignal an der Klemme 36 »0« 35 si toren 100, 102 bleiben leitfähig. Der Transistor ist. Wie dargestellt, liegt das Signal zwischen den 100 bildet eine Temperaturkompensation für die Schwellwerten 49 und 51. Das Referenzschwel !wert- Konstantstromquelle mit dem Transistor 102. Der potential kann angehoben oder abgesenkt werden, beschriebene Arbeitszyklus wird wiederholt und die um den verschiedenen Betriebsbedingungen des Vcn- Komponenten lassen sich so wählen, daß die getils angepaßt werden zu können. So bewirkt bei- 30 wünschte 1-Hz-Wiederholungsfrequenz entsteht. Das spielsweise ein Absenken des Schwellwirtpotentials Ausgangssignal am Emitter des Transistors 108 wird eine Erhöhung des Auftastverhältnisses für die Ven- als Wobbelgeneratoreingang der Schaltung nach tile, während eine Erhöhung des Schwellwertpoten- Fig. 1 am Punkt 114zugeführt,
tials ein Absenken dieses Tastverhältnisses bewirkt. Fig.4 zeigt ein Magnetventil 122, das durch die Die Empfindlichkeit und die Totzone können durch 35 Magneten 74 bzw. 90 steuerbar sein kann. Ein pneudie Einstellung der Schwellwertpotentiale 49 und 51 matischer oder hydraulischer Eingang ist an der Öffebenfalls beeinflußt werden. nung 120 vorgesehen, während die Öffnung 124 den

Die ^pi g. 2 b bzw. 2 c zeigen Fälle, bei denen der Auslaß bildet. Der Magnetkern 126 we.st einen Ven-Pegel des kombinierten Eingangssignals am Punkt 40 tilsitz 128 auf, der gegen die öffnung 132 federvorangehoben und abgesenkt wurde, so daß die Spitzen 40 gespannt ist. Bei Zufuhr eines Stroms zur Spule 134 des Sägezahnsignals die Schwellwertpotentiale über- wird der Kern 126 vom Ventilsitz 128 abgehoben, schreiten. Die Signalform gemäß Fig.2b führt zu Die Zufuhr eines pulsierenden Stroms zur Spule 134 einer Beeinflussung des Tastverhältnisses für den Ma- bewirkt, daß der Kern 126 und damit der Ventilsitz gneten 74, während die Signalform gemäß F i g. 2 c 128 oszillieren, wobei das Tastverhältnis änderbar das Tastverhältnis des Magneten 90 beeinflußt Bei 45 ist, so daß sich der Querschnitt der Durchtriltsöffeinem praktisch ausgeführten System ändert sich das nung 132 wirksam steuern läßt.
Eingangssignal am Punkt 36 gemäß den gewünschten In einem praktischen Ausführungsbeispiel, bei Regel- oder Steuerbedingungen des durch die Ma- dem diese Steuerschaltung eingesetzt wurde, steuergneten 74 und 90 betätigten Systems. Das Eingangs- ten die Magnetventile 74 bzw. 90 die Auslaß- bzw. signal bei 36 kann ein Analogsignal, ein Wechsel- 50 Einlaßdrucköffnung einer Bremsvorrichtung, die die strom- oder Gleichstromsignal oder ein kombiniertes Spannung einer Papierzuführrolle für eine Druck-Signal sein. presse zu steuern hat. Die Bremsvorrichtung wird

F i g. 3 zeigt einen Wobbelgenerator, der zur Mo- durch die Seschriebene Arbeitsweise vom Eingangs-

dulation des Sägezahns bei 40 verwendet werden signal (Eingang 36) einer Spannungsüberwachungs-

kann. Fs gibt Anwendungsfälle, bei denen es er- 55 vorrichtung, die mit der Papierzuführrolle verbunden

wünscht ist. Schwebungserscheinungen zwischen der ist, gesteuert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

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konnte. Der mechanische und elektrische Aufwand

Patentansprüche: ist auf ein Minimum beschrankt, Es kann beispielsweise nur mit zwei Ein-Aus-Magnetventilen das

L Steuerschaltung für ein DurchflpßvenU! mit gleiche wie mit zehn oder noch mehr Ein-Aus-Venlimindestens zwei unabhüngig voneinander ein- S fen bei bekannten digital gesteuerten Durchflußventiitnd ausschaltbaren Magnetventilen, gekenn- !en erreicht werden. Die elektrische Steuerschaltung zeichnet durch einen Sägezahngenerator selbst kann in moderner Schaltungstechnik sehr ein-(10 bis 16, 18, 22, 24, 26, 32), dessen Ausgangs- fach, billig und gedrungen aufgebaut werden. Trotzsignal (Leitung 114) zusammen mit dem Steuersi- dem kann durch die erfindungsgemäße Steuerschalgnal (Leitung 36, 38) mindestens zwei auf unter- i<> tung das Durchflußventil stufenlos und genau eingeschiedliche Spannungsschwellwerte (49, 51) ein- stellt werden. Sowoh! eine Analogsteuerung beigestellten Schwejiwertschaftern (44, 46) zugeführt spielsweise über eine entsprechende Gleichspannung wird, durch weiche beim Überschreiten des je- als auch eine Digitalsleuerung ist in 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 Fig. 1 und3 zeigen Einzelheiten einer erfindungs-

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

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

bis 112) umfaßt. Fig.4 zeigt ein hierbei anwendbares Magnetventil.