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Schaltung zur Beeinflussung der Steuerkennlinie von Turbulenzverstärkern,
insbesondere bei sich langsam ändernden Eingangasignalen Die Erfindung betrifft
eine Schaltung zur Beeinflussung der Steuerkennlinie von Turbulenzverstärkern, insbesondere
bei sich langsam ändernden Eingangssignalen, wobei das zu verarbeitende Steuersignal
auf mehrere Steuerkanäle eines Turbulenzverstärkers geleitet ist und gleiohzeitig
an einem Steuerkanal eines weiteren Turbulenzverstärkeres anliegt, nach Patentanmeldung,
Registrier-§r. P 20 20 495.
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Die den Zusammenhang zwischen Steuer- und Ausgangsdruck von Turbulenzverstärkern
beschreibende Steuerkennlinie besitzt weder Schaltverhalten mit Hysteresis noch
einen analogen Charakter. Zwischen den Bereichen des 0- und L-Signales weist die
Kennlinie einen undefinierten Bereich des Ausgangsdruckes auf, in welchem der Ausgangsdruck
mit hoher Frequenz alle beliebigen Druckwerte zwischen 0- und L annimmt.
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Diesen undefinierten Zustand bezeichnet man als Rauschen des Turbulenzverstärkers.
gndert sich das Steuersignal langsam, bringt das beschriebene Rauschen die gesamte
nachfolgende Logik in diesen undefinierten Zustand, während bei sprungartigen Steuersignaländerungen
diese Erscheinung nicht auftritt, da die gesamte Steuerkennlinie momentan durchfahren
wird.
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Bs sind i'urbulenzverstärker bekannt, deren Anordnung mehrerer Steuerkanäle
nach bestimmten geometrischen Festlegungen zur Erzielung günstigster physikalischer
Ergebnisse führt und die im Vergleich zu üblichen Turbulenzverstärkern geringere
Anderungsgeschwindigkeiten der Steuersig nale ohne störendes Rauschen verarbeiten.
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Es sind weiterhin Beschaltungen von Turbulenzverstärkern sowie Schaltungen
aus mehreren Turbulenzverstärkern bekannt, die zur Beeinflussung der Steuerkennlinie
von 'l'urbulenzverstärkern bei sich langsam ändernden Steuersignalen dienen. Dabei
beruht die Beeinflussung der Steuerkennlinie darauf, daß mehrere Steuerkanäle eines
Turbulenzverstärkers mit dem gleichen Steuersignal beachalten werden. Somit werden
verschiedene Steuerkennlinien bei gleichzeitiger Verschiebubg in Richtung kleinerer
steuerdrücke von Turbulenzverstärkern gleichen Types erzielt.
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vliese bekannten Beschaltungen von Turbuleneverstärkern sowie die
bekannten achaltungen mit mehreren Turbulenzverstärkern gleichen Types ermöglichen
zweifelsfrei die Verarbeitung sich langsam ändernder Steuersignale, wobei das Rauschen
in sicheren Grenzen gehalten wird. Dabei darf Jedoch nicht übersehen werden, daß
der undefinierte Rauschbereich der Steuerkennlinie nach wie vor vorhanden ist und
damit auch der Änderungsgeschwindigkeit der Steuersignale nach unten Grenzen gesetzt
bleiben. damit bleibt den
bekannten Turbulenzverstärkerschaltungen
dieser praktische Anwendungsbereich versagt, wo oft infolge des RC-Verhaltens von
Leitungen, Volumen sowie der Kennlinien anderer Geräte, beispielsweise Sensoren,
noch wesentlich geringere Xnderungsgeschwindigkeiten als die zu beherrschenden auftreten.
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Zweck der Erfindung ist es, Turbulenzverstärker gleicher Bauart schaltungstechnisch
so zu einer Anordnung zu füge, daß beliebig kleine Änderungsgeschwindigkeiten der
Steuersignale und der undefinierte Bereich des J+,inzelturbulenzverstärkers keinen
Einfluß auf die Schaltsicharheit ausüben und somit Fehlschaltungen der nachfolgenden
Logik vermieden werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Beeinflussung
der Steuerkennlinie von Turbulenzverstärkern, insbesondere bei sich langsam ändernden
steuersignalen, wobei das zu verarbeitende 3teuersignal auf mehrere Steuerkanäle
eine Turbulenzverstärkers geleitet ist und gleichzeitig an einem Steuerkanal eines
weiteren Turbulenzverstärkers anliegt, zu schaffen, deren Steuerkennlinie echtes
Schaltverhalten und Hysteresis besitzt.
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I;rfindungagemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der auf mehreren
Steuerkanälen angesteuerte Turbulenzverstärker als Eingangs-Turbulenzverstärker
mit seinem Ausgangskanal auf einen ersten Speicher-Turbulenzverstärker geschaltet
ist und der gleichzeitig mit dem Eingangs-Turbulenzver stärker angesteuerte Turbulenzverstärker
als zweiter Speicher-Turbulenzverstärker mit dem ersten Speicher-Turbulenzverstärker
gegenseltig ruckgekoppelt ist, wobei der Ausgangekanal des zweiten Speicher-Turbulenzverstärkers
auf einen Ausgangsturbulenzverstärker geschaltet ist, dessen
Ausgangskanal
das Ausgangssignal der Schaltung trägt.
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Besonders zweckmäßig ist es dabei, daß vor dem zweiten Speicher-Turbulenzverstärker
ein Siderstand angeordnet ist und zwischen dem Eingangs-Turbulenzverstärker und
dem ersten Speicher-Turbulenzverstärker ein Widerstand angeordnet ist sowie der
erste Speicher-Turbulenzverstärker zusätzlich auf jeweils einem zweiten Steuerkanal
vom Ausgangskanal des Eingangs-Turbulenzverstärkers bzw. dem Ausgangskanal des zweiten
Speicher-Turbulenzverstärkers angesteuert ist.
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weiterhin ist es zweckmäßig, daX der Ausgangskanal des zweiten Speicher-2urbulenzverstärkers
gleichzeitig auf einen zweiten Steuerkanal des Ausgangs-Turbulenzverstärkers geschaltet
ist.
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Zweckmäßig ist weiterhin, daB dar Ausgangskanal des erste Speicher-Turbulenzverstärkers
gleichzeitig auf einen zwei ten Steuerkanal des zweiten Speicher-Turbulenzverstärkers
geführt ist.
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Die sich aus der erfindungsgemäßen Lösung ergebenden Vorteile sind
Anordnungen von Turbulenzverstärkern gleicher Bauart, die auf der 0 - L - Flanke
des Steuersignales das Ausgangssignal bei einem anderen Druckwert nach einer echten
Schaltkennlinie sondern als auf der L - 0 - Flanke des Steuersignales. Damit besitzen
diese Schaltungsanordnungen von Turbulenzverstärkern die Fähigkeit, beliebig kleine
und große Signaländerungsgeschwindigkeiten der eingehenden Steuersignale einwandfrei
nach einer echten Schaltkennlinie mit Hysteresis zu verarbeiten.
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Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: Anordnung und Numerierung
der Steuerkanäle des Turbulenzverstärkers,
Fig. 2: Iogiksymbol des
Turbulenzverstärkers mit den numerierten Steuerkanälen, Fig. 3; Schaltung von Turbulenzverstärkern
zur erzielung einer schaltkennlinie mit Hysteresis, Fig. 4: Schalt kennlinie der
Schaltung nach Fig. 3.
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Die sich im Ergebnis der erfindungsgemäßen Lösung ergebende Schaltung
zeigt Fig. 3, wobei die Lage der numerierten Steuerkanäle des Turbulenzverstärkers
in Fig. 1 festgelegt und in Fig. 2 als Logiksymbol dargestellt ist.
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Der in bekannter Weise von dem zu verarbeitenden Steuersignal auf
mehreren steuerkanälen gleichzeitig angesteuerte Turbulenzverstärker bildet den
Eingangsturbulenzverstärker TV I der Schaltung. Der Ausgangskanal dieses Eingangsturbulensverstärkers
TV I ist auf zwei Steuerkanäle eines ersten Speicher-Turbulenzverstärker3 rl'V II
geschaltet.
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fler in benannter Weise gleichzeitig mit dem Eingangs-Turbulenzverstärker
TV I angesteuerte Turbulenzverstärker dient in der erfindungsgemäßen Schaltung als
zweiter Speicher-Turbulenzverstärker TV III. Diese beiden Speicher-Turbulenzverstärker
TV II und TV III sind gegenseitig rückgekoppelt, wobei der Ausgangskanal des ersten
Speicherturbulenzverstärkere TV II auf einen Steuerkanal des zeiten Upeicher-Turbulenzverstärkers
TV I III geschaltet ist und der Ausgangskanal des zweiten Speicher-Turbulenzverstärkers
TV III zwei Steuerkanäle des ersten Speicher-i'urbulenzverstärkers TY II und gleichzeitig
zwei Steuerkanäle eines Ausgangs-Turbulenzverstärkers TV IV angesteuert.
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Der Ausgangskanal des Ausgangs-Tutbulenzverstärkers TV Iv trägt das
Ausgangssignal der erlinterten schaltung.
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Die einzelnen Turbulenzverstärker der Schaltung sind dabei bezüglich
der zu beaufschlagenden Steuerkanäle wie folgt geschaltet: a. Das Eingangssignal
der Schaltung ist auf die Steuerkanäle
1 und 2 des zingangs-lurbulenzverstärkers
TV I geschaltet.
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b. Der Ausgangskanal des Eingangs-Turbulenzverstärkers TV I ist über
den Widerstand D 2 auf die Steuerkanäle 1 und 3 des ersten Speicher-Turbulenzverstärkers
TV II geschaltet, dessen Steuerkanäle 2 und 4 mit dem Rückkopplungazweig vom Ausgangskanal
des zweiten Speicher-Turbulenzverstärkers TV III beschaltet sind.
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¢. Das am zweiten Speicher-Turbulenzverstärker TV III anliegende Eingangssignal
ist über den flderstand D 1 an den Steuerkanal 2 angelegt, während der Ausgangskanal
des ersten upeicher-Turbulenzverstärkers TV II auf den Steuerkanal 1 des zweiten
Speicher-Turbulenzverstärkers TV III geschaltet ist.
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d. Der Ausgangskanal des zweiten Speicher-Turbulenzverstärkere TV
III ist auf die Steuerkanäle 3 und 4 des Ausgangs-Turbulenzverstärkers geschaltet.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung ist wie folgt: Der
aus dem ersten Speicher-Turbulenzverstärker TV II und dem zweiten Speicher-Turbulenzverstärker
TV III gebildete Speicher wird auf der einen Seite vom Eingangssignal xe direkt
über den Widerstand D 1 und auf der anderen Seite über den Eingangs-Turbulenzverstärker
TV I sowie den Widerstand D 2 angesteuert. ändert sich das Eingangssignal xe langsam
von 0 auf L, wird am zingangs-Turbulenzverstärker TV I die Steuerkennlinie, deren
Verlauf durch die zweifache Ansteuerung mit dem Eingangssignal xe auf die Steuerkanäle
1 und 2 bestimmt wird, langsam durchlaufen. Das dabei auftretende Rauschen kann
nicht stören, da der Spei cher so steht, daß der Eingangs-Turbulenzverstärker TV
I angesteuerte erste Speicher-TurbulenzverJtarker O~Signal am Ausgangskanal führt.
Bei weiterem Ansteigen des Druckes des Eingangs-Signales xe wird schließlich nach
dem iderstand D 1 ein Niveau erreicht, welches den zweiten Speicher-Turbulenzverstärker
TV III an Ausgang rauschen läßt,
aber bereits das Ausgangssignal
des Eingangs-Turbulenzverstärkers TV I sicher auf O-3ignal hält. Das in den Speicher-Turbulenzverstärkern
TV II und III auftretende Rauschen wird dadurch minimiert, daß mehrere Steuerkanäle
des ersten Speicher-Turbulenzverstärkers TV II mit dem Ausgangssignal des zweiten
Speicher-Turbulenzverstärkers TV III beaufschlagt sind. dabei können jedoch nach
Anwendungsfall von diesem Ausführungsbeispiel abweichende Kombinationen der Zahl
der Rückführungen und der beschalteten Steuerkanäle auftreten. Nach minimalem Rauschen
kippt der Speicher in seinen zweiten stabilen Zustand, d. h., daß der erste Speicher-Turbulenzverstärker
TV II L-Signal und der zweite Speicher-'lurbulenzverstärker TV III O-Signal am Ausgangskanal
fahrt. Der Ausgangs-Turbulenzverstärker TV IV dient zur Entkopplung des Schaltverhaltens
des Speichers vom angeschlossenen Belastungsfall. Dabei wird zur weiteren Filterung
des noch am Ausgang des zweiten Speicher-Turbulenzverstärkers TV III vorhandene
Rauschen der Ausgangs-Turbulenzverstärker TV IV gleichzeitig auf den Steuerkanälen
3 und 4 angesteuert. Dadurch zeigt das Ausgangssignal der signalformenden schaltung
am Ausgangskanal des Ausgangs-Turbulenzverstärkers TV IV kein meßbares Kauschen
mehr und ändert sich sprungartig (siehe Fig. 4).
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Sinkt nunmehr umgedreht der Druck des Eingangssignales xe langsam
von L auf C, wird zuerst der Druck nach dem tiderstand D 1 dem O-Signal entsprechen
und so den Speicher beim Kippen nicht behindern, während der Ausgangskanal vom Eingangs-Turbulenzverstärker
'1"V I noch 0-Signal führt, was durch dessen Ansteuerung mit dem Eingangssignal
xe aus den Steuerkanälen 1 und 2 erreicht wird. Beim weiteren ainken des Druckes
des Eingangssignales xe rauscht das Ausgangssignal des Eingangs-Turbulenzverstärkers
TV I, das jedoch den nachfolgenden ersten Speicher-Turbulenzverstärker i II nicht
erreicht, da der 'iderstand D 2 in Verbindung mit dem Volumen der nachfolgenden
Steuerleitungen als
Dämpfungsglied für das hochfrequente Rauschen
wirkt, so daß der erste Speicher-Turbulenzverstärker IV II von einem einwandfreien
Signal angesteuert wird.
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Sinkt der Druck des Eingangssignales xe weiter ab, steigt der Druck
des Ausgangssignales des Eingangs-Turbulenzverstärkers TV I, wodurch schließlich
der erste Speicher-Turbulenzverstärker TV II in das Rauschgebiet seiner Steuerkennlinie
gebracht wird. Dieses Gebiet ist äußerst schmal infolge der Doppelansteuerung auf
den Steuerkanälen 1 und 3 und der mehrfachen Rückführung des Ausgangssignales vom
zweiten Speicher-Turbulenzverstärkers TV III auf die Steuerkanäle 2 und 4 des ersten
Speicher-Turbulenzverstärkers 1V II.
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Somit kommt der Speicher zum Kippen, sobald einer seiner Speicher-Turbulenzverstärker
TV II oder TV III zu rauschen beginnt. Das auftretende minimale Rauschen wird auf
dem Weg bis zum Ausgangs-Turbulenzverstärker TV IV durch die Ansteuerung der beiden
oteuerkanäle 3 und 4 weiter gefiltert, so daß sich auch auf der L - 0 - Flanke des
Eingangssignales xe das Ausgangssignal xa sprungartig ohne meßbares Rauschen ändert
(siehe Fig. 4). Damit kann die Wirkungsweise der Schaltung zu folgenden Faktoren
zusammengefaßt werden: Der widerstand D 1 in Verbindung mit der nachfolgenden Zafil
der angesteuerten Steuerkanäle und die Anzahl und Art der Rückführungen zwischen
den beiden Speicher-Turbulenzverstärkern TV II und TV III bestimmen den Schaltpunkt
pe 1 (Fig. 4). Auf der O-L-Flanke des Eingangssignales xe. der Schaltpunkt auf der
L-O-Flanke pe 2 (Fig. 4) des Eingangssignales wird durch die verwendete steuerkennlinie
des Eingangs-Turbukenzverstärkers TV I und den nachfolgenden @iderstand D 2 sowie
der Zahl der angesteuerten Steuerkanäle des ersten Speicher-ïurbulenzverstärkers
llV II sowie Anzahl und Art der Rückführungen zwischen den beiden Speicher-Turbulenzverstärkern
TV II und TV III bestimmt.