DE2323288A1

DE2323288A1 - Schaltungsanordnung zur linearisierung eines messgebers

Info

Publication number: DE2323288A1
Application number: DE19732323288
Authority: DE
Inventors: Guenter Dohrmann
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1973-05-09
Filing date: 1973-05-09
Publication date: 1974-11-28
Also published as: DE2323288B2

Description

Schaltungsanordnung zur Linearisierung eines Meßgebers Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Linearisierung eines Meßgebers für eine Walzspaltregeleinrichtung mit einer aus zwei Hilfsinduktivitäten, einer mit dem Walzspalt veränderbaren Meßinduktivität und einer einstellbarer, Sollwertinduktivität au:fgebauten Brückenschaltung, deren Brückensignal zur Steuerung eines Reglers dient.
Ein derartiger Regler ist zum Beispiel in eine Regelsystem enthaltene das in der deutschen Patentschrift 1 931 654 beschriehen ist. Bei dem Regelsystem nach dieser Patentschrift wird der Abstand cxer Arbeitswalzen mit berührungslos arbeitenden Meßgebern erfaßt, die an feststehenden, auf Balkenende der Arbeitswalzen aufgesteckten Meßringen angebracht sind. Dieses Regelsystem hat sich in der Praxis gut bewährt; aber es erfordert zum Ausgleich der sich mit dem Walzspalt hyperbolisch ändernden Meßempfindlichkeit eine Änderung der Reglerverstärkung.
Zu diesem Zweck ist bei dem dort beschriebenen Regelsystem ein Präzisionspotentiometer vorgesehen, das über eine Feinspindel mit dei Sollwertgeber entsprechend einrestellt wird. Damit ist es grundsätzlich möglich, die im Regelkreis eingestellte Kreisverstärkung genügend konstant zu halten. Als befriedigend wird diese Regelung jedoch nicht angesehen, denn der Veränderung der Regelerparameter sind bestimmte Grenzen, zum Beispiel aus Stabilitätsgründen, gesetzt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen aus konstanten und veränderbaren Induktivitäten in Brückenschaltung für eine Walzspaltregeleinrichtung aufgebauten Meßgeber soweit zu linearisieren, daß die Meßempfindlichkeit innerhalb des Arbeitsbereiches keinen großen Schwankungen unterliegt. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß y Hilfe der Brückenschaltung ein weiteres, dem absoluten Wert des Walzspaltes darstellendes Signal erzeugt wird und daß das in der Charakteristik dem Brückensignal entsprechende absolute Walzspaltsignal zur Steuerung einer die Empfindlichkeit des relativen Brückensignals verändernden Schaltstufe zugeführt ist.
Mit Hilfe dieser Meßnahme ist es möglich, die Meßempfindlichkeit des Meßgebers innerhalb seines Arbeststereichessoweit zu linearisieren, daß auf eine Verstärkungsänderung im Regler mit zunehmendem Walzspalt verzichtet werden kann. Die Schaltungsanordnung zur Linearisierung des Meßgebers kann dabei so aufgebaut sein, daß parallel zu einer Reihenschaltung einer Hilfsinduktivität und der Sollwertinduktivität ein Potentiometer liegt, zwischen dessen Schleifer und dem Abgriff der Reihenschaltung das absolute Walzspaltsignal entnehmbar ist. Es ist aber auch möglich, das absolute Walzspaltsignal der Sekundärwicklung eines mit seiner Primärwicklung an konstanter SpannungpiegendenTransformators zu entnehmen, dessen zwischen den Wicklungen herrschender Kopplungsgrad durch eine mit dem Walzspalt sich ändernde räumliche Zuordnung rernderbar ist.
Die Linearisierung des Mcßgebers kann dabei dadurch erfolgen, daß das absolute Walzspaltsignal nach entsprechender Aufbereitung als Divisor und das Brückensignal - ebenfalls nach entsprechender Aufbereitung - als Dividend einer Divisionsschaltung zugeführt ist, die für den Regler ein dem jeweiligen Istwert des Walzspaltes repräsentierendes Signal liefer*, das innerhalb eines festgelegten Meßbereiches nahezu konstante Empfindlichkeit besitzt.
Die Linearisierung des Meßgebers kann aber auch dadurch erfolgen, daß das aufbereitete Walzspaltsignal einer Schaltstufe zur Einstellung der die Brückenschaltung speisenden Spannung zugeführt ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Linearisierungsschaltung, Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Linearisierungsschaltung u n d Figur 3 ein z5zeites Ausführungsbeispiel für die Gewinnung des absoluten Walzspaltsignals.
Wie aus Figur 1 zu ersehen ist, besteht der eigentliche Meßgeber aus einer Induktivitätsbrücke 10, und zwar aus zwei Hilfsinduktivitäten 11, 12, einer Sollwertinduktivität 13 und einer Meßinduktivität 14.
Diese Brückenschaltung wird durch einen Generator 15 über einen Transformator 16 versorgt, dessen Sekundärwicklung mit einer Mittelanzapfung an Masse liegt. Das bei einer Verstininung der Brückenschaltung entnehmbare Brückensignal ist zur Unterdrückung von zum Bei spiel über angedeutete Streukapazit-äten eindringenden Störsignalen über Jinpedanzwandler 37, 18 einen durch den Generator 35 gesteuerten phasenabhängipen Cleichrienter 19 zureführt. Von diesem Glei chrichtr 19 wird das als Gleichspannung vorliegende Brückensignal über einen entsprechend beschalteten Meßverstärker 20 als Dividend einem Eingang einer Divisionsschaltung 21 zugeieitet. Als Divisor erhält die Divisionsschaltung 21 an einem zweiten Eingang ein den jeweils über den Sollvertgeber eingestelltes, den absoluten Wert des Walzspaltes repräsentierendes Signal das mit Hilfe eines parallel zur Brückenschaltung 10 liegenden Potentiometers 22 und dem Sollwertsignal ermittelt wird. Dazu wird sowohl das am Abgriff des Potentiometers 22 stehende Signal als auch das hinter dem Inpedanzwandler 17 des Sollwertgebers vorhandene Signal über je einen Widerstand einem gemeinsamen Eingang eines Verstärkers 23 zugeführt. Das Ausgangssignal dieses Verstärkers wird nach entsprechender Gleichrichtung durch einen Gleichrichter 24 über ein Tiefpaßfilter 25 zu einem Eingang einer Additionsstufe 26 geleitet.
Der gleiche Eingang dieser Additionsstufe 26 erhält von einem Abgriff eines als Spannungsteiler eingesetzten Potentiometers 27 eine konstante Spannung. Durch Zuführung dieser konstanten Spannung ist es möglich, die Empfindlichkeit des Meßgebers am Anfang und am Ende des Meßbereiches einander anzugleichen. Der Ausgang der Additionsstufe 26, der direkt mit dem zweiten Eingang der Divisionsschaltung 21 verbunden ist, ist darüberhinaus mit Hilfe einer Diode 28 nichtlinear beschaltet, so daß hierdurch das der Divisionsschaltung 21 für den Regler entnehmbare Istwertsignal noch weiter linearisiert wird. Praktische Versuche haben ergeben, daß das der Divisionsschaltung entnehmbare Istwertsignal innerhalb des Meßbereichs Schwankungen von allenfalls plus minus 10 Prozent unterliegt. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird somit das die Soll-Istwertdifferenz darstellende Signal durch ein zweites, den absoluten Walzspalt darstellendes Signal soweit linearisiert, daß auf eine Verstärkungsänderung im Regelkreis verzichtet erden kann.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 wird das absolute Walzspaltsignal auf die gleiche Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 gewonnen. Diese Einzelheiten sind deshalb nur symbolisch angedeutet. Im Gegensatz zu Figur 1 wird das hierbei erzeugte absolute Walzspaltsignal jedoch zur Änderung der die Brückenschaltung 10 speisenden Spannung benutzt. Da das Ändern einer Generatorspannung an sich bekannt ist, ist auf die Darstellung derartiger Einzelheiten ebenfalls verzichtet worden.
Das zweite Ausführungsbeispiel nach Figur 2 zeichnet sich gegenüber dem vom Figur 1 durch geringeren Aufwand und geringe Komplexibilität der Bauteile aus, aber wegen des bei der Herabsetzung der Speisespannung sich auch verringernden Störabstandes ist dieses Ausführungsbeispiel nur im begrenzten Umfang einsetzbar.
Neben der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Gewinnung des absoluten Walzspaltsignals ist es auch möglich, dieses Signal auf die in Figur 3 angegebene Weise zu erzeugen. Bei diesem Lösungsvorschlag wird dieses Signal mit Hilfe des Sollwertgebers gewonnen. Da es bei der Einstellung der Sollwertinduktivität üblich ist, diese magnetisch über einen Anker durch Luftspaltverstellung einzustellen, kann diese mechanische Zuordnung auch zur Erzeugung des absoluten Walzspaltsignals verwendet werden. In der symbolischen Darsteiiungvon Figur 3 wir; das absolute Walzspaltsignal der Sekundärwicklung 31 eines mit seiner Primärwicklung 32 an konstanter Spannung liegenden TransformatorS30 entnommen. Über den zwischen den Wicklungen herrschenden Kopplungsgrad, der mit dem Sollwert veränderbar ist4 ist es somit möglich, ein Signal zu erzeugen, das den absoluten Walzspalt repräsentiert.
Dieses Signal muß jedoch - wie in Figur 1 und 2 dargestellt -entsprechend aufbereitet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine gute Anpassung zwischen Weginformation (Walzspalt) und Meßempfindlichkeitsfunktion durch gleichen Aufbau von Sollgeberspulen und der Wicklung 31, 32 des Transformators 30 möglich. Durch den gleichen Aufbau ergeben sich nämlich gleiche Streu- und Störgrößen, so daß sich automatisch eine entsprechende Anpassung ergibt.
- Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche 9 Schaltungsanordnung zur Linearisierung eines Meßgebers für eine Walzspaltregeleinrichtung mit einer aus zwei Hilfsinduktivitäten,einer mit dem Walzspalt veränderbaren Meßinduktivität und einer einstellbaren Sollwertinduktivität aufgebauten Brückenschaltung, deren Brückensignal zur Steuerung eines Reglers dient, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mit Hilfe der Brückenschaltung (10) ein weiteres, den absoluten Wert des Walzspaltes darstellendes Signal erzeugt wird und daß das in der Charakteristik dem Brückensignal entsprechende absolute Walzspaltsignal zur Steuerung einer die Empfindlichkeit des Brückensignals verändernden Schaltstufe 21 zugeführt ist.

2.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß parallel zu einer Reihenschaltung einer Hilfsinduktivität (IL.) und der Söliwertinduktivität (13) ein Potentiometer (22) liegt, zwischen dessen Schleiferund dem Abgriff der Reihenschaltung das absolute Walzspaltsignal entnehmbar ist.

3.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t s daß das absolute Walzspaltsignal der Sekundärwicklung (31) eines mit seiner Primärwicklung (32) an konstanter Spannung liegenden Transformators (30) ent@@hmbar ist, dessen zwischen den Wicklungen herrschender Kopplungsgrad durch eine mit dem Sollwert sich ändernde räumliche Zuordnung veränderbar ist 4.) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t t daß das absolute Walzspaltsignal zur Aufbereitung über eine Verstärkerstufe (23) und einen Gleichrichter (24) zur Addition einer konstanten Spannung einer Additionsstufe (26) zugeführt ist, dessen Ausgang zur Verbesserung der Linearisierung mit Hilfe einer Diode (28) nicht-linear beschaltet ist.

5.) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bs 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das absolute Walzspaltsignal nach der Aufbereitung als Divisor und das Brückensignal, ebenfalls nach entsprechender Aufbereitung, als Dividend einer Divisionsschaltung (21) zugeführt ist, die für einen Regler ein den jeweiligen Istwert des Walzspaltes repräsentierendes Signal liefert, das innerhalb eines vorbestimmten Meßbereichs nahezu konstante Empfindlichkeit besitzt.

6 ) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das aufbereitete absolute Walzspaltsignal vom Ausgang der Additionsstufe (26) einer Schaltstufe zur Einstellung der die Brückenschaltung (10) speisenden Spannung zugeführt ist.

7.) Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Brückensignal zur Verbesserung seines Störabstandes über Inpedanzwandler (17 18) einem phasenabhängigen Gleichrichter (19) zugeführt ist.