DE2337199A1

DE2337199A1 - Schaltungsanordnung zum messen, ueberwachen und regeln von drehzahlen

Info

Publication number: DE2337199A1
Application number: DE19732337199
Authority: DE
Inventors: Juergen Textor
Original assignee: KIEPE ELEK K GmbH; Kiepe Electric GmbH Germany
Current assignee: KIEPE ELEK K GmbH; Kiepe Electric GmbH Germany
Priority date: 1973-07-21
Filing date: 1973-07-21
Publication date: 1974-10-31
Also published as: DE2337199B2; DE2337199C3

Description

Schaltungsanordnung @@@ Messen, überwachen und regeln von drehmahlen in Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Messen, Überwachen und regeln von drehzahlen in Verbindung mit einem die Drehmal erfassenden Geber, welcher Impulse von einer der jeweiligen Ist-Drehzahl proportionalen Frequenz liefert und wobei diese Impulsfolgen derart ausgewertet werden, daß beim Unter- oder Überschreiten einer vorgegebenen Soll-Drehzahl ein Signal gegeben wird.
Elektronisch wirkende Schaltungsanordnungen für Geräte zum Messen und Überwachen von drehzahlen sind in vielen Ausführungen bekannt.
die rehzahl wird normalerweise durch Impulsgeber und auch durch Tachogeneratoren erfaßt, welche mit der zu überwachenden Maschine, beispielsweise einer Förderanlage, gekupelt sind. Bei Tachogeneratoren wird das ausgegebene Spannungssignal (Analogsignal) direkt ausgewerter, wobei jedoch der Nachteil einer wenig genauen Messung in auf genommen werden muß. Genauer ist die Meßmethode mittels eines Impulsgebers, indem die drehzahl von der Frequenz der Impulsfolge bestimmt wird, und zwar durch Summierung der Imulsfolge.
Alle diese bekannten Schaltungen haben den Nachteil, daß die in des Gerät eingegebenen Impulse nicht direkt auf ihren Impulsabstand bzw. auf ihre Frequenz geprüft, sondern auf ein Summierglied @@@chgek@hrt werden und sodann eine analoge Auswertung des so erhaltenen Mittelwertes vorgenommen wird. Die zur Mittelwertbildung erforderliche Integrationszeit hat eine entsprechende Verzögerung der Reaktion auf die eingegebenen Impulse und eine dadurch bedingte Ungenauigkeit des Signalausganges zwecks Auslösung von Schaltvorgängen zur Folge.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art die Vorteile einer digitalen Impulseingabe auszunutzen und dabei die durch die Zeitverzögerung bei der Mittelwerbildung der Impulsfolge bedingten Nachteile zur vermeiden und zudem ein Gerät zu schaffen, welches in eine weiten Temperaturbereich eine große Genauigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst, welche darin besteht, daß der Abstand zweite aufeinander folgender Impulse mit einer vorgegebenen Zeitbasis verglichen wird, welche durch die Ladung eines zeitbestimmenden Kondensators bis zum Erreichen des am Schwellwertschalter eingestellen Schaltpunktes mit Konstantstrom in einem weiten Bereich durch Verädern des Ladestromes variabel ist, und beim Über- oder Unterschreiten dieser Sollzeit ein Speicherglied gesetzt wird, welches eine Ausgangsstufe, bestehend aus einem relais oder einer Transistorstuf, umschaltet.
Nach der Erfindung wird demnach einem Schaltverzögerung in vorteilhafter Weise dadurch vermieden, daß keine Integrationszeit zwecks Mittelwertbildung erforderlich ist, sondern der Abstand eines jeden Impulses vom vorhergehenden mit einer Zeitbasis verglichen wird.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung im einzelnen können den Unteransprüchen entnommen werden.
Die Erfindung wird nachstehende an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigen die 1 die Schaltungsanordnung eines Drehzahlwächters bzw. eines Drehzahlreglers; fi. 2 die Signalzustände an den aufgeführten Funktionseinheiten für eine Drehzahl oberhalb des Schaltpunktes (n > ns); die entsprechenden Signalzustände für eine Drehzahl unterhalb des Schaltpunktes (11 C nS) .
5 Teil @ bezeichnet den im Gerät enthaltenen Netzanschlußteil, welcher eine temperaturstabilisierte Gleichspannung liefert. u1 ist ein Verzö@@ungsglied, u2 eine Impulsbreitenstufe, u3 eine Anlaufüberrüchung, u4 ein Schwellwertschalter und u5 ein Speicherglied.
Mit tl t2, t3, 4 sind Transistoren bezeichnet. i11 ist eine Z-Diode.
it n2, n3, n4 sind Dioden bezeichnet. r1 bis r11 stellen Widerstände nr. pkt ist der zeitbestimmende Kondensator für die Zeitbasis, dessen I Ladung mittels des Potentiometers rT grob eingestellt werden kann, wobei ein zweites Potentiometer rt eine Feineinstellung des Schaltpunktes am Schwellwertschalter u4 ermöglicht.
d1 ist das Ausgangsrelais mit seinen beiden Umschaltkontakten.
Mit b1 ist eine Lösetaste und mit rh ein Potentiometer für Schalthystorese bezeichnet.
Nach Fig. 1 werden die von einem nicht dargestellten Impulsgeben erzeugten Impulse am Eingang a in die Schaltung eingegeben, wobei alle Geber werwendet werden können, welche den Damur-Anforderungen (Normenausschuß für Messen und Regeln) entsprechend. Die Leitung vorn Eingang a führt zur Verbindungsstelle zwischen 1 und der Diode n1. An diese Verbindungsstelle ist das Verzögerungsglied ul angeschlossen, welches nur Impulse mit einer indestimpulsbrei te durchschaltet und somit dem Gerät eine optimale dynamische Störsicherheit Lrerleiht. Am Ausgang von ul erscheinen die durchgeschalteten Impulse zeit'ich verzögert, bezeichnet als Ue1 in Fig. 2 und 3. Die Impulsbroite wird durch die Impulsbreitenstufe u2 bestimmt, welche als monostabile Kippstufe ausgebildet ist. Nach Ablauf eines Impulses haben die Ausgänge der Kippstufe u2 gemäß dem stabilen Zustand logisch "0" für die Ansteuerung des Transistors t2 und logisch "1" für die Triggerung des Speichergliedes u5. Infolge des yesperrten Transistors t2 wird der zeitbestimmende Kondensator kkt mit Konstantstrom über den Transistor t3 geladen. Die Höhe'ees Konstanstromes wird bestimmt durch die Spannungsdifferenz Versorgungsspannung Uv, abzüglich der Basisspannung UD an t3 und der Basis-Emitterspannung UDE von t3, dividiert durch der Ohmwert des veränderbaren Emitterwiderstandes bzw. Potentiomenters rT für Grobeinstellung. Mit dem nächsten Eingangsimpuls wird das @@itglied (monostabile Kippstufe) getriggert (siehe Ue2), wodurch t2 angesteuert wird und den Kondensator kkt entlädt, vgl. den Spannungsverlauf URT am Londensator in Fig. 2 und 3.
liegt die gemessene Drehzahl n über der Soll-Drehzahl ns, wird der Kondensator entladen, bevor die Kondensatorspanung auf den am Schwellwertschalter u4 eingestelten Pegel angestiegen ist. Das Speicherglied u5 wird von der monostabilen Kippstufe u2 gemäß der Verknüpfung der Informationseingänge getriggert, wodurch der Ausgang 0 logisch "1" wird (siehe UQ).
Sinkt die Drehzahl unter die Soll-Drehzahl, wird der Kondensator kkT soweit aufgeladen, daß der am Schwellwertschalter u4 eingestellte Schwellwert überschritten wird, wodurch der Ausgang von u4 (Spannung Us) logisch "O" wird und das Speicherglied u5 direkt setzt. Der Ausgang Q des Speichergliedes wird dadurch beim Unterschreiten der Soll-Drehzahl von logisch "1" nach logisch "0" gekippt, wodurch die Konstantstromquelle über den veränderbaren Widerstand rh zur Erzielung einer gewünschten Schalthysterese beeinflußt wird.
Bei der dargestellten Schaltungsanordnung wird der Endstufentransistor t4 von dem Ausgang Q des Speichergliedes u5 angesteuert.
Beim Unterschreiten der Soll-Drehzahl wird t4 gesperrt, wodurch das relais dl abfällt. Diese Sicherheitsfunktion kann bei Einsatz des Gerätes als Überdrehzahlwächter dadurch beibehalten werden, daß t1 dann vom Ausgang Q des Speichergliedes angesteuert wird.
Das Relais dl fällt in diesen Fall beim Überschreiten der Soll-Drehzahl ab.
Ist im letzteren Beispiel, d.h. bei Funktion als Überdrehzahlwächter die Lösetaste b1 geöffnet; wird t2 nach Überschreiten der Soll-Drehzahl dauernd angesteuert, wodurch der Schal-.zustand des Speichergliedes u5 und somit der des Ausgangsrelais dl auch beim Wiederunterschreiten der Soll-Drehzahl erhalten bleibt (Selbsthaltung).
Die parallel zur Lösetaste b1 befindliche und gestrichelt einjetragene Leitung ist nur bei Funktion des Gerätes als Unterdrehsahlwächter und als Zweipunktregler vorhanden. Die erwähnte Leitung und die Lösetaste sind nicht Bestandt-eile der inneren Geräteschaltung, sondern werden je nach gewünschter Funktion an die Geräteklemmleiste geschaltet.
Der Einsatz des Gerätes als Unterdrehzahlwächter erfordert für di e Zeit des Maschinenanlaufes eine Blockierung des Gerätes. Die Funktionseinheit Anlaufüberbrückung u3 blockiert nach Einschalten der Versorgungsspannung für eine variable Zeitspanne das Speicherglied u5.
Nach der Erfindung kann das Gerät auch als Zweipunktregler einer setzt werden. In diesem Fall arbeitet das Gerät ohne Selbsthaltung (Lösetaste bl) und ohne Anlaufüberbrückung u3. Der Abstand der beiden Schaltpunkte ist hierbei mittels des Potentiometers rh für Schalthysterese einstellbar.
Austelle des von Endstransistor t4 angesteuerten Relais d1 kann auch ein Transistor bzw. eine Transistorstufe zur Auslösung von Schaltvorgängen augewendet werden, wodurch sich an der Wirkungsweise der Schaltanordnung nichts ändert.

Claims

Patentansprüche

0 Schaltungsanordnung zum Messen, Überwachen und Regeln von Drehzahlen in Verbindung mit einem die Drehzahl erfassenden Geber, welcher Impulse von einer der jeweiligen Ist-Drehzahl proportionalen Frequenz liefert und wobei diese Impulsfolgen derart ausgewertet werden, daß beim Unter- oder Überschreiten einer vorgegebenen Soll-Drehzahl ein Signal gegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zweier aufeinander folgender Impulse mit einer vorgegebenen Zeitbasis verglichen wird, welche durch die Ladung eines zeitbestimmenden Kondensators (kkT) mit Konstantstrom bis zum Erreichen des am Schwellwertschalter (u4) eingestellten Schaltpunktes in einem weiten Bereich durch Verändern des Ladestromes variabel ist, und beim Über- oder Unterschreiten dieser Sollzeit ein Speicherglied (u5) gesetzt wird, welches eine Ausgangsstufe, bestehend aus einem Relais (di) oder einer Transistorstufe, umschaltet.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feineinstellung der Sollzeit durch Verändern des Schaltpunktes am Schwellwertschalter (u4) mittels eines Potentiometers (rt) erfolgt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Impulsfolgen mit beliebigem Tastverhältnis eingegeben werden können und daß ein Verzögerungsglied (ui) nur Impulse Die einer Mindestimpulsbreite durchaltet, die aus der @@@wi@len antriebesfrequenz abgeleitet wird und daß eine impulsbreitenstufe (u2) die Eingangsimpulse auf eine defininerte impulsbereite bringt, wodurch das Gerät unabhängig von der Eingangsimpulsbreite wird.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschalter (u4) dem Speicherglied (u5) die Information zum Setzen der Ausgangsstufe liefert.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstufe wahlweise an beide Ausgänge des Speicherwiedes (u5) geschaltet werden kann, wodurch das Gerät sowohl --c3; Verwedung als Unterdrehzahlwächter als auch bei Einsatz als Überdrehzahlwächter eine zusätzliche Sicherheitsfunktion durch Abschalten des Ausgangsrelais (d1) bei Erreichen des Drehzahlsollwortes erhält.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz des Gerätes als Unterdrehzahlwächter eine Anlaufüberbrückung (u3) während des Hochlaufes ein Abschalten des Gerätes verhindert.
7. Schaltungsanorndung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät bei Einsatz als tzberdrehzahlwächter nach Überschreiten des Schaltpunktes bei geöffneter Lösetaste (bl) in Selbsthaltung geht.
8. Schaltungnsanorndung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät als Zweipunktregler verwendet werden kann, da der Ausgang des Speichergliedes (u5) auf die Konstantstromquelle zurückgeführt wird und der Abstand der Schaltpunkte durch Verändern der Rückkoplung mittels eines Potentiometers (rh) variiert werden kann.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Eingang (a) derselben -alle Geber angeschlossen werden können, welche den Hamur-Anorderungen genügen.