-
Verwahren und Vorrichtung zur Festsetzung und Aufrechterhaltung einer
vorbestimmten Durchsatzmenge ie Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Regelung chemischer Chargen-Verfahren und Einschritterfahren und dgl, und bezieht
sich insbesondere auf ein vereinfachtes Digitalverfahren und eine Vorrichtung zur
Regelung der Mischungsverhältnisse von zwei oder mehreren, sich miteinander vermischenden
Flüssigkeitsströmen.
-
Es ist bekannt, zur Herstellung eines Produkts verschiedene flüssige
Reaktionsteilnehmer in vorbestimmten Mengenverhältnisssn miteinander zu vermischen,
wobei es bekanntlich äusserst shwierig ist, die Mischungsverhältnisse mehrerer voneinander
verschiedener Eingangs ströme in engen Toleranzen zu eltern. Derzeit stehen digitale
Verfahrenaregler zur Verfügung, welche die Mischungsanteile verschiedener Eingang
ströme in äußerst genauen Grenzen halten vermögen. Derartige regler sind jedoch
kompliziert und ziemlich kostspieso daß sie sich nur für mit großen Volumen arbeitende
Verfahren eignen, die sich ohne derartige komplexe Regelgera#te nicht wirksam steuern
lassen würden, Es gibt zahlreiche Fälle in denn genaue Mischungsverhältnisse
festgesetzt
und beibehalten werden müssen, in denen es jedoch entweder unzweckmäßig oder nicht
ratsam ist, die teueren und Womplizierten Regelgeräte einzusetzen, die für die bekannten
Vorrichtungen und Verfahren charakteristisch sind. Beispielsweise ist es häufig
wünschenswert, ein Material hoher Qualität herzustellen, das nur unter Verwendung
von Präzisions-Mischvorrichtungen hergestellt werden kann, aber nur in begrenzter
Menge erzeugt werden soll und vom wirtschaftlichen Standpunkt die Anschaffung kostspieliger
herkömmlicher Regelgeräte nicht rechtfertigt. Es gibt auch viele Fälle, in denen
Präzisions-Mischvorgänge häufig durchgeführt werden müssen, wobei aber mehrere verschiedene
-Materialien zu verschiedenen Zeitpunkten erzeugt werden sollen. Wenn sich diese
Materialien in der Zahl der verschiedenen, miteinander zu vereinigenden Reaktonsteilnehmer
unterscheiden und wenn die herkömmlichen Regelgeräte eingesetzt werden, müssen Geräte
angeschafft werden, welche die maximale Zahl der verschiedenen Reaktionsteilnehmer
zu handhaben vermögen, und zwar ungeachtet der Tatsache, daß die meisten Gemische
derart hochentwickelte Geräte gar nicht erfordern.
-
Es ist mithin ersichtlich, daß seit langem ein Bedarf für einfachere
Regelverfahren und -vorrichtungen besteht, die wirtschaftlich in Anschaffung und
Unterhalt sind, jedoch auch die Mischungsverhältnisse mit einer Präzision zu regeln
vermögen, welche der durch die bekannten Vorrichtungen und Verfahren gewährleisteten
Präzision praktisch gleichwertig ist, Es besteht somit seit langem ein Bedarf an
Digitalregelverfahren und -vorrichtungen, die alnfacher und wirtschaftlicher sind,
da die geforderte Präzision nur mit Digitalregelverfahren und -vorrichtungen wirksam
erreicht werden kann.
-
Die Verwendung von bigitalgeräten schien sich Jedoch bisher nicht
mit dem Gsdank#en der Einfachheit vereinbaren zu lassen, so daß bisher keine derartigen
Verfahren oder Vorrichtungen zur Verfügung standen. Die genannten und auch andere
Nachteile können durch die Erfindung vermieden werden, welche ein neuartiges Verfahren
und eine neuartige Vorrichtung zur Gewährleistung einer Digitairegelung von Misch-
und ähnlichen Vorgängen auf vereinfachte und wirtschaftlichere Weise schafft.
-
Die Erfindung bezweckt die Schaffung neuartiger Verfahren und Vorrichtungen
zur Digitalregelung für mindestens einen Parameter eines Arbeitssystems als Funktion
entweder eines anderen Parameters des systems oder als punktion eines abstrakten
werts verwandter Charakteristik. In eier bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
bei welcher die Durchsatzmenge einer Pumpe geregelt werden SOll, werden neuartige
Einrichtungen und Verfahren zur Regelung der Pumpen-Durchsatzmenge als Funktion
entweder der kusgangsfrequenz einer Taktfrequenz o.dgl. oder als Funktion der Durchsatzmenge
einer anderen Pumpe verschiedener Art im System angewandt.
-
Da das neuartige Verfahren undie neuartige Vorricfitung nach dem Digitalprqinzip
arbeiten sollen, werden v<#rzugsweise Einrichtungen zür Lieferung einer Impulsreihe
oder einer anderen digitalen Darstellung der Durchsatzmenge der Pumpe oder der Wellendrehzahl
des die Pumpe antreibenden Motors angewandt. Sodann können digitale Vergleichseinrichtungen
zur Lieferung einer Dezimaldarstellung des Verhältnisses von Pumpen-Durchsatzmenge
und Taktsignal oder Durchsatzmenge der anderen Pumpe und zum Vergleich dieser Dezimaldarstellung
mit einer Darstellung bzw. Anzeige des aufrechtzuerhaltenden Verhältnisses eingesetzt
werden, um gegebenenfalls eine Fehleranzeige zu liefern, die durch einen oder mehrere
Impulse bzw. Zahschritte ausgedrückt wird. Die
auf diese Weise erzeugten
Fehlerimpulse stellen ein Digitalsignal dar, das unmittelbar zur Einstellung der
Motordreahl oder der Fördermenge der Pumpe benutzt werden kann, vorausgesetzt, daß
die Zeitbasis des Durchsatz- oder des Wellendrehzahlsignals der Zeitbasis der Taktfrequenz
oder des die Durchsatzmenge der anderen Pumpe wiedergebenden Signals entspricht.
-
Ersichtlicherweise vermag die vorstehend umrissene Vorrichtung vergleichsweise
unabhängig von Jeder zur Regelung anderer Systemparameter vervwendeten Vorrichtung
oder Jedem derartigen Verfahren zu arbeiten und kann das Taktsignal jede beliebige
Zeitbasis besitzen, sofern sie konstant ist. Mithin ist es am zweckmäßigsten, ein
digitales Meßsignal zu liefern, welches unmittelbar für die Drehzahl der Motorwelle
repräsentativ ist, und die Anzahl der Impulse oder andere funktionelle Teilabschnitte
dieses Signals zu zählen, die während der durch das Auftreten einer vorbestimmten
Zahl von Taktimpulsen oder Signaländerungen bestimmten Zeitspanne tiuftreten, um
das angestrebte Verhältnis festzusetzen. Zudem sollte die Zahl der Taktimpulse ein
Vielfaches von zehn sein, damit die Zahl der während dieses Intervalls auftretenden
Maßimpulse eine Dezimaldarstellung des Verhältnisses bilden kann.
-
Beispielsweise kann eine Zeitspanne bzw. Periode durch das Auftreten
von 1000 Taktimpulsen festgelegt sein; wenn dann während dieser Zeit~975 Taktimpulse
auftreten, so beträgt die Dezimalgröße des festzusetzenden Verhältnisses 0,975.
-
Außerdem kann durch Abzählen von 1000 Taktimpulsen zur Festsetzung
der Abtastperiode der Fehler auf drei wichtige Stellen festgelegt werden, Wenn beispielsweise
das aufrechtzuerhaltende Verhältnis 0,979 beträgt, so stellt ein Vergleich einen
Fehler von minus vier Verhältnisimpulsen fest, was
bis auf drei
Stellen genau ist, sofern die Zeitbasis des Meßsignals die gleiche ist wie dieJenige
des Taktsignals.
-
Da das Taktsignal in beliebiger Weise eingestellt werden kann, kann
es stets so gewählt werden, daß seine Zeitbasis die gleiche ist wie diejenige des
Meßsignals bzw. des Istwerts. Außerdem kann die Zahl der zur Bestimmung der Abtastperiode
benutzten Taktimpulse beliebig groß sein, sofern sie ein Vielfaches von zehn beträgt,
so daß die Gesamtzahl der gezählten Impulse eine Dezimaldarstellung des festzulegenden
Verhältnisses bildet. Die Abtastperiode kann folglich jede beliebige, zur Gewährleistung
der erforderlichen Genauigkeit ausreichende Periode bzw. Zeit sein, sofern sie groß
genug ist, damit eine repräsentative Zahl von Meßimpulsen aufgenommen werden kann.
-
Bei vielen Mischverfahren können die Reaktionsteilnehmer åedoch disproportioniert
miteinander vereinigt werden. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, eine spezielle
Komponente des Gemisches in einem Verhältnis von 1:100 oder weniger einzugeben.
Wenn das Mischungsverhältnis des einen Materials dann als disv proportionierte Funktion
des Mischungsanteils eines anderen Materials geregelt werden soll wird die Abtastperiode
unzweckmäßig, sofern nicht auch die Zeitbasen der beiden Signale verschieden sind.
Wenn also das Mischungsverhältnis, wie angegeben, 1:100 beträgt, tritt während des
durch das Eintreffen von 100 Impulsen des die Durchsatzmenge der anderen Pumpe angebenden
Signals nur ein Meßimpuls auf.
-
Es kann sich daher als vorteilhaft erweisen, das Meßsignal für die
zu überwachende Pumpe mit einer anderen Zeitbasis zu erzeugen als das den Haupt-Parameter,
dh. die Durchsatzmenge der anderen Pumpe, wiedergebende Signal. Dies bedeutet, daß
das zu regelnde Meßsignal auf eine Frequenz gebracht werden kann, bei welcher jeder
Impuls ein Zehntel der
Menge des geförderten Materials darstellt,
die durch Jeden Impuls des Haupt-Signals dargestellt wird; infolgedessen besitzt
dasüberwachte Signal dann eine Zeitbasis, die nur ein Zehntel derjenigen des "Haupt"-Signals
beträgt. In diesem Fall bildet die aus einem Verhältnis-Vergleich der vorher beschriebenen
Art abgeleitete Zahl von Fehlersignalen keine genaue Wiedergabe des tatsächlichen
Fehlers bzw. der Regelabweichung, falls ein solcher bzw. eine solche existiert.
-
Demzufolge schafft die Erfindung auch eine neuartige Vorrichtung und
ein neuartiges Verfahren, bei denen die aus dem Vergleich erhaltene Zahl der Fehlerimpulse
stets mit einem zweckmäßigen faktor multipliziert wird, um eine Digitaldarstellung
eines gegebenenfalls vorhandenen echten Fehlers bzw. einer Regelabweichung zu erhalten,
wobei diese Digitaldarstellung auch als Berichtigungssignal bzw. Stellgröße benutzt
werden kann.
-
Es ist jedoch ersichtlich, daß diese abgewandelte Ausführungsform
der Vorrichtung dennoch in der Lage ist, den Durchsatz einer Pumpe ohne Berücksichtigung
der anderen Parameter des die Pumpe enthaltenden oder verwendenden Systems zu überwachen-und
zu reglen. Mithin ist es ersichtlich, daß in den Fällen, in denen das vorliegende
Arbeitssystem zwei oder mehr zu überwachende und zu regelnde Pumpen o.dgl. enthält,
Jede Pumpe einzeln durch eine Vorrichtung der vorstehend umrissenen Art geregelt
werden kann0 Regler dieser Art können somit Je nach der Zahl der Parameter im System
in Bausteinweise hinzugefügt oder herausgenommen werden, so daß auf einfache und
zweckmäßige Weise eine Regelanordnung geschaffen werden kann, welche auf das spezielle
System zugeschnitten ist und die åch leicht zur Verwendung bei anderen Systemen
mit unterschiedlicher Zahl von Betriebsparametern abwandeln läßt.
-
Diese und weitere Ziele und Merkmale der Erfindung ergeben sich noch
deutlicher aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
anhand der Zeichnungen. Es Zeigen: Fig. 1 ein~.vereinfachtes Funktionsschema einer
beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zur Veranschaulichung einer motorgetriebenen
Pumpe mit einer Digital- oder Schrittschalteinrichtung zur Festsetzung der Drehzahl
der Pumpen- oder der Motorwelle sowie mit einem Meß- und Regelabschnitt zur kontinuierlichen
tberwachung und Regelung der Drehzahl der Pumpen- oder Motorwelle als Funktion eines
vorbestimmten Digitalsignals oder der Drehzahl einer anderen Pumpen- oder Motorwelle,
und Fig. 2 ein vereiufachtes Bunktionsschema einer abgewandelten Ausführungsform
der Vorrichtung gemäß Fig. 1, bei welcher sich die Zeitbasis des Meßsignals von
einem Haupt-Digitalsignal unterscheidet und eine Einrichtung zur Lieferung eines
korrigierten Digitalsignals vorgesehen ists welches den echten Fehler bzw. die Regelabweichung
angibt und unmittelbar zur Einstellung der überwachten Drehzahl der Pumpen- oder
Motorwelle herangezogen werden kann.
-
Fig. 1 veranschaulicht ein Funktionsschema, bei welchem eine Pumpe
2 zur Flüssigkeitsförderung in einem nicht dargestellten Flüssigkeits-Mischaystem
angeordnet ist, beispielsweise in einem Einschritt-Polymerschaumerzeugungssystem.
Bei der dargestelfi n Ausführungsform kann die Pumpen-Antriebswelle 4 entweder unmittelbar
mit der Abtriebswelle 4A eines Elektromotors 3 oder über ein nicht dargestelltes
Getriebe mit dem Motor 3 verbunden sein. Weiterhin ist ein Stirn-Zahnrad 5,
dessen
Zahnspitzen mit einem magnetischen Material beschichtet sind, konzentrisch entweder
auf der Pumpenantriebswelle 4 oder auf der Motor-Abtriebswelle 4A montiert#, während
ein Magnetabnehmer 6 oder ein anderer zweckmäßiger Fühler vorzugsweise nahe des
Umfangs des Zahnrads 5 angeordnet ist, so daß er jedesmal einen elektrischen Impuls
liefert, wenn ein Zahn des Zahnrads an ihm vorbeiläuft, Der vorzugsweise gleichstrombetriebene
Motor 3 wird mit einer Drehzahl angetrieben, welche durch die Größe einer Steuerspannung
8 bestimmt wird, die durch eine zweckmäßige Spannungsquelle, wie einen siliziumgesteuerten
Gleichrichter 7, geliefert wird. Der Gleichrichter 7 wird seinerseits durch die
Ausgangsspannung 10 eines zehn Windungen auf weisenden Potentiometers 9 o.dgln eingestellt,
welches durch die Abtriebswelle 12 eines Zweirichtungs-Schrittschaltmotors 11 verstellt
wird. Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine vorzugsweise auf Eingangsimpulse
ansprechende Schrittschalt-Treiberschaltung 13 so geschaltet, daß sie dem Schrittschaltmotor
11 Schritt- oder Takt-Ausgangssignale 14 aufprägt, welcher daraufhin den Abgriff
des Potentiometers 9 in dem durch die Zahl der der Schaltung 13 eingegebenen Eingangssignale
bestimmten Ausmaß ändert.
-
Gemäß Fig. 1 erzeugt der Magnet abnehmer 6 eine Impulsreihe 15 mit
einer - abhängig von der Anordnung des Stirnrads 5 - der Drehzahl entweder der Motor-Abtriebswelle
4A oder der Pumperi-Antriebswelle 4 repräsentativen Frequenz. Da der Motor 3 üblicherweise
mit höherer Drehzahl arbeitet als die Pumpe 2, ist es allgemein vorteilhaft, das
Stirnrad 5 an der Motor-Abtriebswelle 4A anzuordnen, so daß die Impulsreihe 15 eine
Frequenz besitzt, die praktisch der Drehzahl des Rotors 3 unmittelbar proportional
ist.
-
Ein Impulszähler 16 kann mit seinem Eingang so geschaltet sein, daß
er-die funktionellen Teilstücke des vom Magnetabnehmer 6 gelieferten Signale 15
empfängt und zählt, während sein Ausgang an einen Komparator 17 angeschlossen ist.
-
Außerdem kann eine zweckmäßige voreinstellung 18 herkömmlicher Bauart
vorgesehen sein, die bewirkt, daß der Komparator 17 einen Ausgangsimpuls 19 oder
eine andere geeignete Anzeige liefert, wenn der Impulszähler 16 eine durch die Voreinstellung
vorbestimmte Anzahl von Eingangsimpulsen erhalten hat. Der Ausgangsimpuls 19 wird
an eine der Eingangsklemmen einer Antikoinzidenzschaltung 20 angelegt.
-
Weiterhin ist vozugsweise eine Taktschaltung 21 zur Erzeugung eines
aus Impulsen vorbestimmter Frequenz bestehenden taktsignals 23 vorgesehen, welches
dem einen Eingang eines einpoligen Zweistellung-Schalters 22 aufgeprägt wird, dessen
Ausgangsleitung 36 an die Eingangsklemme eines BCD-Zählers 24 o.dgl. angeschlossen
ist. Vorzugsweise erzeugt der Zähler 24 jeweils ein Perioden-Impulssignal 25, wenn
die Taktschaltung 21 eine vorbestimmte Anzahl von Takt im pulsen 23 erzeugt hat.
Da die Frequenz des Taktsignals 23 vorbestimmt ist, kommt der Periodenimpuls 25
an der anderen Eingangsklemme der Antikoinzidenzschaltung 20 an, wenn der BCD--bzwo
Periodenzähler 24 eine vorbestimmte Zahl von beispielsweise 100 Taktimpulsen 23
empfangen hat, Wenn das Periodenimpulssignal 25 und der Ausgangsimpuls 19 des Komparators
17 im selben oder praktisch im selben Augenblick an der Antikoinzidenzschaltung
20 ankommen, zeigt dies an, daß die tatsächliche Drehzahl des Motors 3 gleich groß
oder praktisch gleich groß ist wie die durch die Voreinstellung 18 aufrechtzuerhaltende
Drehzahl. Kommen dagegen die beiden Impulse bzw. Signale zu verschiedenen Zeitpunkten
an, so zeigt dies eine Abweichung der tatsächlichen
bzw. Ist-Drehzahl
des Motors 3 von der durch die Voreinstellung 18 festgelegten vorbestimmten Soll-Drehzahl
an, wobei der Zeitunterschied zwischen den beiden eingehenden Signalen der Größe
dieser Abweichung proportional ist.
-
Wenn demnach das Periodenimpulssignal 25 vor dem Ausgaisignal des
Komparators 17 an der Antikoinzidenzschaltung 20 ankommt, zeigt dies an, daß die
tatsächliche Drehzahl niedriger ist als die festzulegende und aufrechtzuerhaltende
Drehzahl. Kommt dagegen das Periodenimpulssignal 25 später an als das Ausgangssignal
19, so übersteigt die tatsächliche Drehzahl der Motor-Abtriebswelle 4A die aufrechtzuerhaltende
Drehzahl.
-
Gemäß Fig. 1 ist die Antikoinzidenzschaltung 20 außerdem so angeordnet,
daß sie ein Tast-Signal 26 liefert, dessen Dauer dem gegebenenfalls vorhandenen
Zeitintervall zwischen dem Auftreten des Periodenimpulssignals 25 und des Komparator-Ausgangsimpulses
19 entspricht. Das Signal 26 öffnet seinerseits ein herkömmliches UND-Gatter 28
o.dgl. Vorrichtung, das daraufhin ein Korrektursignal 29 durchläßt, welches -s der
Zahl von Impulsen entspricht, die im Signal 15 während der Dauer des Tastsignals
bzw. -impulses 26 auftreten. Die Zahl der im Korrektursignal 29 enthaltenen Impulse
ist daher eine unmittelbare Darstellung des Unterschieds zwischen der Ist-Drehzahl
der Antriebswelle 4 und der durch die Voreinstellung 18 vorbestimmten bzw. Soll-Drehzahl
dieser Welle. Wie weiterhin ersichtlich ist, spricht die Treiberschaltung 13 unmittelbar
auf die Impulse im Korrektursignal 29 an und ist ihr Ausgangssignal#demzufolge für
die Zahl der das Korrektursignal 29 bildenden Impulse unmittelbar repräsentativ.
-
Da die Ist-Drehzahl größer oder kleiner sein kann als die
Aoll-Drehza4;
muß der Schrittschaltmot.>or 11 im richtigen Drehsinn angetrieben werden. Zu
diesem Zweck liefert die Antikoinzidenzschaltung 20 ein Steuersignal 27 passender
Pslaritätw welches die Drehrichtung des Schrittschaltmotors 11 durch die Treiberschaltung
13 bestimmt. In einer zwesokmäßigen Ausführungsform der Erfindung kann das Polaritatrr
Steuersignal 27 nur dann erzeugt werden, wenn der Periodenimpuls 25 vor dem Auftreten
des Komparator-Ausgangssignals 19 ankommt, worauf das Ausgangssignal 14 der Treiberschaltung
13 eine bestimmte Pobarität; besitztt und den Schrittschaltmotor 11 in Rückwärtsrichtung
antreibt. Kommt dagegen der Periodenimpuls 25 entweder gleichzeitig mit oder nach
dem Komparator-Ausgangssignal 19 an, so wird kein Polarität-Steuersignal 27 geliefert
und das Ausgangssingal 14 der Treiberschaltung 15 besitzt normalerweise die entgegengesetzte
Polarität.
-
Ersichtlicherweise ist die Vorrichtung vorzugsweise so ausgebildet,
daß sie nach jedem Abgreif- und/oder Korrekturzyklus wieder in ihren ursprünglichen
Zustand zurückkehrt.
-
Die Antikoinzidenzschaltung 20 erzeugt daher vorzugsweise ein Rückstellsignal
20#A zum Rückstellen des Impuls-Zählers 16 auf Bezugs-- oder ~1#ull"-Zählung, wenn
die Korrekturimpulse 29 zur Treiberschaltung 13 übertragen worden sind. Da die Aufgabe
des BCD- bzw. Perioden-Zählers 24 lediglich darin besteht, eine vorbestimmte Zahl
von Impulsen des Schalters 22 zu zählen, kann er so ausgelegt sein, daß er sich
bei Erzeugung des Periodenimpulses 25 automatisch selbst zurückstellt. Das Rückstellsignal
2OA kann jedoch auch zum gleichzeitigen Rückstellen beider Zähler 16 und 24 geschaltet
sein. In jedem Fall ist es ersichtlich, daß sich die Vorrichtung ständig von Abgreifperiode
zu abgreifperiode durchschaltet und eine kontinuierliche Überwachung und Berichtigung
der Drehzahl der Motor-Abtriebswelle
4A gewährleistet, da bei
jeder Rückstellung des Perioden-Zählers 24 eine weitere Abgreifperiode eingeleitet
wird.
-
In Fig. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform des Systems gemäß
Fig. 1 dargestellt, bei welcher Vorkehrungen zur Regelung des Verhältnisses von
Massendurchsatzmenge des tatsächlich durch die Pumpe 2 geförderten Materials zur
Massendurchsatzmenge des tatsächlich durch eine andere Pumpe 30 geförderten Materials
getroffen sind. Bei dieser Anordnung empfielt es sich, Anzeigesignale zu liefern,
die aus die Massenfördereinheiten unmittelbar anzeigenden Impulsen zusammengesetzt
sind. Zu diesem Zweck wird die vom Magnetabnehmer 6 erzeugte Impulsreihe 15 der
Eingangsseite eines Frequenzwandlers 40 aufgeprägt, dessen Ausgangssignal 41 sich
aus Impulsen einer Frequenz zusammensetzt, welche praktisch die Durchsatzmenge der
Pumpe 2 anstelle der Drehzahl der Pumpen-Antriebswelle 4 und der Motor-Abtriebawelle
4A angibt. Auf ähnliche Weise wird eine Impulsreihe 35 von einem Magnet abnehmer
34 vorzugsweise an einen anderen Brequenz-Wandler 44 derselben Konstruktion angelegt,
der ein Ausgangssignal 45 liefert, dessen Frequenz eher direkt die Massendurchsatzmenge
des von der Pumpe 30 geförderten Materials als die Drehzahl der Welle 32 anzeigt,
Ein zweipoliger Zweistellung-Schalter 46 ist vorzugsweise so angeordnet, daß sein
einer Schaltarm 48 entweder das Ausgangssignal 45 des Wandlers 44 oder das Taka
Pgnat 23 der Taktschaltung 21 auszuwählen vermag, während sein anderer, mit dem
Schaltarm 48 gekoppelter Schaltarm 49 das Ausgangssignal 45 des Wandlers 44 über
eine Leitung 50 dem einen Eingang eines UND-Gatters 52 aufprägt, jedoch nur, wenn
der erste Schaltarm 48 den Wandler 44 ausgewählt hat.
-
Wie im folgenden noch deutlicher werden wird, kann der Motor
3
somit selektiv entweder als Bunktion des Verhältnisses aus Ist-Massendurchsatzmenge
der Pumpe 2 (bzw. der Drehzahl des Motors 3, wenn der Wandler 40 weggelassen oder
umgangen ist) und Periodenfrequenz bzw. Takt signal oder als Funktion des Verhältnisses
aus Massendurchsatzmenge der Pumpe 2 und derjenigen der Pumpe 50 geregelt werden.
-
Gemäß wig. 2 ist außerdem das Ausgangssignal 41 des ersten Wandlers
40 an den Eingang eines geeigneten Impulszählers 16A angeschaltet, welcher der Drehzahl-Zähler
16 gemäß Fig. 1 sein kann, in Fig. 2 aber mit t'Verhältnis-Zähler" 16A bezeichnet
ist. Wenn die Voreinstellung 18 zur Festsetzung des aufrechtzuerhaltenden Verhältnisses
eingestellt ist, gibt der Komparator 17 auf vorher in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene
Weise ein Ausgangssignal 19 an die Antikoinzidenzschaltung 20 ab. Auf ähnliche Weise
erzeugt diese Schaltung 20 ebenfalls ein Fehler- bzw. Tastsignal 26, dessen Dauer
für das ggf. vorhandene Zeitintervall zwischen der Ankunft des Periodenimpulses
25 des Perioden-Zählers 24 und dem Ausgangssignal 19 des Komparators 17 repräsentativ
ist, und zusätzlich ein Polarität-Steuersignal 27 zur Anzeige oder zum Festsetzen
der Priorität dieser beiden Betätigungssignale.
-
Wie eingangs erwähnt, ist es häufig notwendig, das Verhältnis der
asenfördermenen stark voneinander unterschiedlicher Mengenanteile zu regeln, wobei
die Zahl der Impulse des Ausgantssignals 41 Massenförder-Einheiten angeben, welche
von den durch die das Ausgangssignal 45 des anderen Wandlers 44 bildenden Impulse
dargestellten Einheiten verschieden sind. In diesem Fall sind die Zeitbasis des
Ausgangssignals 41, welche eine Sekunde beträgt, und die durch das Ausgangssignal
45 festgelegte Abgreifperiodendauer verschieden, so daß die Zahl der Impulse des
Wandler-Ausgangssignals
41, d.h. die Zahl der Meßimpulse, die während
des Vorhandenseins des Tastsignals 26 durch einen Zweirichtung-Fehlerzähler 28A
gesammelt werden, funktionell einen Unterschied im Verhältnis anstelle des echten
Unterschieds zwischen der Ist-Massenfördermenge der Pumpe 2 und der aufrechtzuerhaltenden
bzw. Soll-Menge anzeigt Wenn die reiberschaltung 13 auf die in Verbindung mit Fig.
1 beschriebene Weise betätigt werden soll, ist es daher notwendig, den durch das
Ausgangssignal 29A des Zweirichtung-Fehlerzählers 28A bestimmten oder dargestellten
"Scheinfehler" in ein den "echten Fehler" darstellendes Digitalsignal umzuwandern.
Allgemein gesagt, kann dies dadurch geschehen, daß die Zahl der im Fehlerzähler
28A enthaltenen Impulse mit einem Faktor multipliziert wird, welcher gleich dem
Verhältnis der Zeitbasis des Ausgangssignals 4.5 des Wandlers 44 zur Länge der Abgreifperiode
ist, um die richtige Zahl der für die Betätigung der Treiberschaltung 13 zu verwendenden
Korrekturimpulse zu bestimmen Bei dem in Fig. 2 dargestellten System geschieht diese
Multiplikation durch eine Multiplikatorschaltung 51, welche nur dann in die Vorrichtung
eingeschaltet ist, wenn der Schalter 46 zur Auswahl der durch den Wandler 44 gelieferten
"HauptSrequenz" geschaltet ist, da die Zeitbasis des BOD-Zählers 24, wenn er mit
der Perioden-Taktschaltung 21 verbunden ist, vorzugsweise gleich der Zeitbasis des
Ausgangssignals 41 des ersten Wandlers 40 ist.
-
Der Multiplikator 51 gemäß Fig. 2 kann eine Abgreifperioden-Taktschaltung
53 zur Lieferung eines Taktimpulses 54 vorbestimmter Dauer, beispielsweise einer
Zehntelsekunde, enthalten, Der Taktimpuls 54 wird an eine Steyerschaltung 55 angelegt,
die daraufhin dem UND-Gatter 521Tast- bzw. Gatesignal 56 aufprägt, so daß dieses
durchschaltet und die ihm über Leitungen 47 und 50 zugeführten Impulse der Hauptfrer
quenæ"
an einen Impuls-Zähler 59 weiterleitet. Nach Beendigung des Taktimpulses 54 unterbricht
die Steuerschaltung 55 die Tastimpulse 56 zum UND-Gatter 52 und gibt ein Befehissignal
57 an einen Haltespeicher bzw. Magnet abnehmer 58 an, um diesen zu veranlassen,
die während des AuDtens des durch die Abgreif-Taktschaltung 53 gelieferten Taktimpulses
54 durch den Zähler 59 gesammelte Impulszählung zu speichernd Vorzugsweise ist ein
Schrittschalt-Oszillator 62 vorgesehen, der kontinuierlich Impulse 63 konstanter
Frequenz lieferte welche an den Eingang einer Teilerschaltung 64 sowie an den Zähler
59 angelegt werden. Nachdem beide Impulse 25 und 19 an die Antikoinz 9 enzschaltung
20 angelegt worden sind, gibt diese ein Befehlssignal 39 an die Steuerschaltung
55 und wird ein Komplement der dann im Halteregister 58 befindlichen Zählung zui##
Zähler 59 übertragen. Gleichzeitig aktiviert die Steuerse ltun,g #5 die Teilerschaltung
64 für die Einleitung der Übertragung von Oszillatorimpulsen 65 zur Treiberschaltung
13 mit einer Frequenz, die einen vorbestimmten Dividenden der Frequenz der eingehenden
Oszilistor-Impulæe 63 darstellt. Gleichzeitig beginnen die gleichen, an die Teilerschaltung
64 angelegten Impulse, in den Zähler 59 zu laufen. Wie erwähnt, enthält der Zähler
59 das Komplement der im Haltespeicher gespeicherten Impulszählung, so daß jeder
in den Zähler 59 eintretende Oszillator-Impuls 63 die im Zähler 59 enthaltene Gesamtzahl
an Impulsen um einen Impuls erhöht, bis der Zähler 59 die Grenze seines Äufnahmevermö
gens erreicht.
-
Wenn der Zähler 59 seine Aufnahmegrenze erhöht, gibt er einen Impuls
37 an den Fehlerzähler 28A ab, um dessen Gesamt-Fehlerimpulszahl um einen Impuls
zu reduzieren. Gleichzeitig wird der Zähler 59 veranlaßt, ein Befehlssignal 69 an
die Steuerschaltung 55 abzugeben, welche daraufhin wiederum das
Komplement
der ursprünglich im Zähler 59 gespeicherten Impulszahl vom Nalteregister 58 zum
Zähler 59 zurück überträgt. Sodann laufen die Oszillator-Impulse 63 weiter in den
Zähler 59 ein, bis dessen Kapazität erreicht ist, worauf sich der Zähler 59 wieder
entlädt bzw. auf Null zurückstellt und die gesamte, zu diesem Zeitpunkt im Fehlerzähler
28A enthaltene Verliältnisfehler-Impulszahl um eins reduziert. Diese Folge wiederholt
sich ständig bis der Fehlerzähler 28A Null erreicht,- worauf ein Befehlssignal des
Fehlerzählers 28A die Steuerschaltung 55 veranlaßt, einen Sperrimpuls 29b an ein
UND-Gatter 70 abzugeben, das daraufhin den Durchlauf der Oszillator-Impulse 63 in
die Teilerschaltung 64 und in den Zähler 59 unterbricht.
-
Wenn die aufgrund des Wandler-Ausgangssignals 41 im Fehlerspeicher
28A gespeicherten Impulse wie in Fig. 1 unmittelbar an die Schrittschalt-Treiberschaltung
13 angelegt werden würden, und wenn beispielsweise die Abgreifperiode nur einen
Bruchteil der Zeitbasis des Ausgangssignals 41 des Wandlers 40 betragen würde, so
würde der Schrittschaltmotor 11 ersichtlicherweise nur um einen Bruchteil der Zahl
von Digitaländerungen bzw. -abschnitten angetrieben werden, die zur Berichtigung
des tatsächlichen Unterschieds zwischen der durch die Einstellung der Voreinstellung
18 bestimmten Fördermenge und der tatsächlichen, durch das Ausgangssignal 41 dargestellten
Massenfördermenge der Pumpe 2 erforderlich sind. Es ist jedoch ersichtlich, daß
die Zahl der von der Teilerschaltung 64 zur Treiberschaltung 13 übertragenen korrigierenden
Oszillatör-Impulse 65 ein Vielfaches der Zahl von Impulsen im Fehlerzähler 28A beträgt
und daß dases Vielfache#dem vorher genannten Multiplikationsfaktor entspricht.
-
Die Multiplikatorschaltung 51 ist selbstverständlich so ausgelegt,
daß
sie stets die richtige Zahl von Impulsen 65 liefert, und zwar unabhängig von der
jeweiligen Frequenz des Ausgangssignals 45. In gewissen Fällen kann die Abgreif-bzw.
Abtastperiode sogar der Zeitbasis des zu regelnden Ausgangssignals 41 gleich sein.
In einem solchen Fall ist es jedoch offensichtlich daß, obgleich die Multiplikatorschaltung
51 durch die Jeweilige Stellung des Schalters 46 in die Vorrichtung eingeschaltet
wird, die an die Treiberschaltung 13 angelegten Oszillator-Impulse 65 bezüglich
ihrer Zahl den im Fehlerzähler 28A gesammelten oder gespeicherten Impulsen gleich
sind.
-
Zusammenfassend schafft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Regelung des Fluidumstroms in einem Strömungssystem als Funktion der Drehzahl
einer Pumpenwelle und als Funktion der Massenfördermenge eines anderen Materials.
-
In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Impulsreihe erzeugt
deren Frequenz die Drehzahl der Pumpenwelle anzegt.
-
Diese Frequenz wird mit einer vorbestimmten Frequenz verglichen und
jeder Unterschied wird in eine in Funktionsbeziahung dazu stehende Zahl von Fehler-
oder Korrekturimpulsen umgewandelt. Der Pumpenmotor ist mit einer Schrittschalt-Einstellschaltung
versehen, welche die Drehzahl der Motor-und der Pumpen-Antriebswelle in Abhängigkeit
und als Funktion der Zahl von Fehlerimpulsen korrigiert.
-
Selbstverständlich sind zahlreiche Änderungen und Abwandlungen der
vorstehend dargestellten und beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen möglich.
Aus diesem Grund sollen die dargastellten und beschriebenen Ausführungsformen in
Jeder Hinsicht nur als erläuternd und keinesfalls die Erfindung einschränkend angesehen
werden.