DE2362643C3

DE2362643C3 - Signal processing device

Info

Publication number: DE2362643C3
Application number: DE2362643A
Authority: DE
Inventors: Everett O. Wrentham Mass. Olsen (V.St.A.)
Original assignee: Foxboro Co
Current assignee: Schneider Electric Systems USA Inc
Priority date: 1973-02-20
Filing date: 1973-12-17
Publication date: 1979-04-19
Also published as: GB1406966A; JPS5115781A; FR2218589A1; FR2218589B1; NL7402044A; IT1008246B; JPS5724564B2; CA1008133A; DE2362643B2; BR7309299D0; DE2362643A1; AU6128873A

Description

Die Erfindung betrifft eine SigiialvcrarbcitiiMgseinrichtung nachdem Oberbegriff des Anspruchs ],/.. B. für die Erzeugung und Übertragung von Meß- und/oderThe invention relates to a signal processing device according to the preamble of claim], / .. B. for the generation and transmission of measurement and / or

65 Regelsignalen in Instrumenienanlagen für industrielle Verfahren. 65 control signals in instrument systems for industrial processes.

Insbesondere ist die Erfindung anwendbar bei einer Vorrichtung zum Umwandeln, Speichern — etwa mittels einer Speichervorrichtung — und Herauslesen von Signalen, deren Größe eine numerische oder quantitative Information darstellen, z. B. die Größe oder einen anderen meßbaren Faktor physikalischer Zustände, wie Druck,Temperatur, Vcnlilslellungund igl.In particular, the invention is applicable to a device for converting, storing - for example by means of a storage device - and reading out signals, the size of which is a numerical or present quantitative information, e.g. B. the size or another measurable factor of physical states, such as pressure, temperature, volume and igl.

Bei zahlreichen Instrumcntenanlagen ist es erforderlich. Signale zu erzeugen und zu verarbeiten, d. h. in aufeinanderfolgenden Schritten oder Stufen zu ändern, welche eine quantitative Information, etwa die Größen, Intensitäten usw., spezifischer physikalischer Zustände darstellen. Die erforderliche Verarbeitung solcher Signale umfaßt typischerweise verschiedene Arten von Signalumsetzungen oder -Umwandlungen, bei denen die Eigenschaft des Signals verändert wird, um gewisse gewünschte Merkmale zu erhalten oder die Durchführung bestimmter Berechnungen oder Einstellungen /u ermöglichen.It is necessary for numerous instrument systems. Generate and process signals, d. H. to change in successive steps or stages, which is quantitative information, such as the sizes, intensities, etc., of specific physical states represent. The required processing of such signals typically includes several types of Signal conversions or conversions in which the property of the signal is changed by a certain amount to obtain desired characteristics or to carry out certain calculations or settings / u enable.

In vielen Fällen muß auch als integrales Element der Signalverarbeitungsfunktion die Möglichkeit vorhanden sein, die Größe des Signalwerts während einer ziemlich langen Zeitspanne zu speichern, z. B. während zugeordnete Abschnitte einer Regelanlage unterschiedliche Funktionen im Tim Sharing Betrieb eiiüllen oder — um ein extremeres Beispiel zu nennen — wenn ein Ausfall in irgendeinem Teil der Anlage, ein Ausfall der elektrischen Stromversorgung oder ein anderer katastroph.i ler Vorgang aufgetreten ist.In many cases the Signal processing function the possibility to be present, the size of the signal value during a fairly to save a long period of time, e.g. B. different during assigned sections of a control system Functions in Tim Sharing operation or - um to take a more extreme example - if there is a failure in any part of the installation, there is a failure in the electrical Power supply or some other catastrophic event has occurred.

Die bei solchen Anlagen erforderliche Speicherfunk lion ist strengen Betriebs und I.eisnmgsvorschriften unterworfen, insbesondere in bezug auf die Aufrechter haltung eines Signalwerts oder pegels während langer Zeitspannen ohne nennenswerte Änderung aus welchem Cimnd auch mimer, einschließlich der Abweuh oder Drifteinflüsse, denen gewisse Arten von bekannten Speicherelementen unterliegen. Außerdem muß die Signalveriirbeitungsemrichtiing dir genannten Art in der Lage sein, eine einfache, genaue und änderungsfreie Anzeige bzw. ein Herauslesen der gespeicherten .Signalgröße /\i gewährleisten, wobei die Signalinfor mation (GmUc) in einem Format zur Verfugung stein, das allgemein I. für die weitere Verarbeitung odc Signalhandhabiing. 2. ftir die visuelle Darstellung der Signalinformation oder i. für die Übertragung der .Signalinformation zu einer entfernt gelegenen, zugeordneten Ausrüstung entweder auf kontinuierlicher Basis oder auf sogenannter Bedarfsbasis brauchbar ist.The storage function required in such systems is subject to strict operating and safety regulations, in particular with regard to maintaining a signal value or level for long periods of time without any significant change from whatever level, including the rejection or drift influences that certain types of known Storage elements are subject. In addition, the signal processing equipment you mentioned must be able to ensure a simple, precise and change-free display or read-out of the stored signal size / \ i , the signal information (GmUc) being available in a format that is generally I. for further processing odc signal handling. 2. for the visual representation of the signal information or i. is useful for transmitting the signal information to remotely located associated equipment either on a continuous basis or on a so-called on-demand basis.

Fin Beispiel für eine bekannte Signalverarbeitungs vorrichtung mit Speicherfunktion der allgemeinen infrage stehenden Art findet sich in der US PS 55 50 014. die einen elektronischen Verfahrensregler vom Analog-Typ offenbart, bei dem ein Zustand Meß signal und ein Sollwerlsignal miteinander verglichen werden, um ein Rcgclabweichsignal zu liefern, das durch Bewertungscinrichlungcn und Rückführungen zu einem Gleichstrom Ausgangssignal verarbeitet wird, welches seinerseits zu einem .Strömungsventil o. dgl. geleilet wird, um das Venlil entsprechend der Große des Rcgler-Ausgangssignals einzustellen. Zur Anpassung und Vorbereitung des Umschaltcns des Reglers auf f landbetrieb wird das Regler-Ausgangssignal auch zu einem sogenannten ».Speicherkondensator« (Bczugszifferii 74 der genannten Patentschrift) geleitet, um diesen Kondensator auf einem dem Venlilregclsignal entsprechenden Wert aufgeladen zu halten.Fin example of known signal processing Memory function device of the general type in question is found in US Pat 55 50 014. which discloses an analog-type electronic process controller in which a state of Mess signal and a Sollwerlsignal are compared to each other in order to provide a Rcgclabwidsignal that through Evaluation devices and feedbacks are processed into a direct current output signal, which in turn to a flow valve or the like is used to adjust the valve according to the size of the controller output signal. To adapt and preparation for switching the controller to land operation, the controller output signal is also too a so-called "storage capacitor" (reference number) 74 of the cited patent) to this capacitor on a corresponding to the valve control signal Value to keep charged.

Heim Umschalten des Reglers auf Handbetrieb liefert der genannte Spoicherkoncjensator zusammen mit der zugeordneten Signalerzeugungsschaltung das Ventilregelsignal, wobei der Regelsignalpegel auf dem Wert gehalten wird, den dieses Signal unmittelbar vor dem Umschalten auf Ilandregelung besaß. In der Praxis müssen der Speicherkondensator und seine zugeordnete Schaltung aus Bauteilen höchster Qualität bestehen, die in der Lage sind, die Kondensatoraufladung bei nur mäßigen Abweichungen über eine vergleichsweise m lange Zeitspanne hinweg aufrechtzuerhalten. Der Kondensator vermag daher über eine bestimmte Zeitspanne ein nahezu konstantes, kontinuierliches Ventilregclsignal zu lirfern, welches praktisch dem Regler-Ventilsignal zum Zeitpunkt des Umschaltens auf Handbetrieb entspricht.When the controller is switched to manual mode, the aforementioned Spoicherkoncjensator delivers together with the associated signal generating circuit, the valve control signal, the control signal level at the value that this signal had immediately before switching to Iland control. In practice the storage capacitor and its associated circuit must consist of components of the highest quality, which are able to charge the capacitor with only moderate deviations over a comparatively m sustained for long periods of time. The capacitor is therefore capable of a certain amount Time to deliver an almost constant, continuous valve control signal, which is practically the Controller valve signal at the time of switching to manual mode.

Die Aufladung eines jeden derartigen Speicherkondensators verschwindet jedoch schließlich, wenn auch langsam infolge von Leckslrömen, so daß das Ventilsignal nicht auf genau festgelegter Größe bleibt. Infolgedessen muß der Hand-Signa'pegel von Zeit /u Zeit nachjustiert werden, wenn der Regier inngere Zeit auf Handbetrieb bleibt.However, the charging of any such storage capacitor eventually disappears, albeit slowly as a result of leakage currents, so that the valve signal does not remain at a precisely defined level. As a result, the hand signal level has to be readjusted from time to time when the governor is within time remains in manual mode.

Fin anderes Beispiel einer bekannten Signjlverarbei lungsvorrichtung mit einer Speichervorrichtung ist in « der USPS 30 34 718 beschrieben. Diese Patentschrift beschreibt eine Verfahrensregelanlage mit einem zentral angeordneten Digitalrechner zur Bestimmung der Sollwerte einer Anzahl von getrennten Analogreg lern. Dieser Rechner erzeugt Sollwert Linsiellsignale. jo die periodisch nacheinander zu Sollwerlstationen übertragen werden, welche den betreffenden Analog reglern zugeordnet sind. Diese Sollwertstationen liefern Sollwertsignale für die zugeordneten Regler.Another example of a known signal processing apparatus having a memory device is described in USPS 3,034,718. This patent describes a process control system with a centrally located digital computer for determining the setpoints of a number of separate Analogreg learners. This computer generates nominal value lens signals. jo which are periodically transmitted one after the other to setpoint stations that are assigned to the relevant analogue controllers. These setpoint stations supply setpoint signals for the assigned controllers.

Jede Sollwertstation dient auch als Speichervomch a lung zur Speicherung des vorher bestimmten Sollwert signalpegels für die Verwendung durch den zugeordneten Regler wahrend der Zeitspannen, wahrend denen kein Signal vom Rechner erhalten wird Die Finstellsi gnale vom Rechner andern den gespeicherten Sign.ilpe gel. sooft dies erforderlich ist. und der Sollwert wird dann auf dem neu eingestellten Pegel gehalten, bis das nächste Kinslellsignal empfangen wird. Der Sollwertsi gnalpcgel kann gewünschtenfalls auch von Hand eingestellt werden.Each setpoint station also serves as Speichervomch a lung for storing the predetermined setpoint signal level for use by the associated controller during the time periods during which no signal is obtained from the computer, the Finstellsi gnale from the computer other stored Sign.ilpe gel whenever this is necessary. is. and the setpoint is then held at the newly set level until the next block signal is received. If required, the setpoint signal can also be set manually.

Die in der /illetzt genannten IIS-PS beschriebene Sollwertstation besieht grundsätzlich aus einer mechanischen Anordnung, bei welcher ein mit konstanter Drehzahl arbeitender, reversibler Motor auf ein Impulslängen -Rechnersignal anspricht und eine ein Ausgangspotentiometer tragende Welle durch Drehen verstellt. Wenn der Motor durch das Rechnersignal nicht erregt ist, hält er die Wellcnposition fest und »speichert« auf diese Weise das Sollwerlsignal. das über das Potentiometer zum zugeordneten Analogregler γ, übertragen wird. Der reversible Motor erfüllt mithin die doppelte Aufgabe, daß einmal das Atisgangspotentio meter verdreht und dabei das Sjllwcrtsigna! geändert und zum anderen das Sollwertsignal aui h »gespeichert« wird, indem die Wellenposition zwischen ilen einzelnen w> Linstellsignalcn vom Rechner festgehalten wird,The setpoint station described in the last mentioned IIS-PS consists basically of a mechanical arrangement in which a reversible motor working at constant speed responds to a pulse length calculator signal and adjusts a shaft carrying an output potentiometer by turning. If the motor is not excited by the computer signal, it holds the shaft position and "stores" the setpoint signal in this way. which is transmitted via the potentiometer to the assigned analog controller γ. The reversible motor therefore fulfills the double task of turning the Atisgangpotentio meter once and thereby turning the Sjllwcrtsigna! changed and, on the other hand, the setpoint signal is »stored« by the computer recording the shaft position between all individual adjustment signals,

Ersichllichcrwci.se ist der konstruktive und finanzielle Aufwand für eine solche elektromagnetische Speichereinrichtung beträchtlich.Versichllichcrwci.se is constructive and financial Considerable expense for such an electromagnetic storage device.

Es besieht also gegenüber der erstgenannten US-PS 6^r> 35 50 014 ein Bedarf für eine wirklich zufriedenstellen de, abweichungsfrcin Speicheranordnung, welche das Venlilsignal auf gleichbleibender Größe zu hallen vermag, ohne andere Komplikationen oder Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Eine solche alternative Speicheranordnung sollte andererseits aber einfachen Aufbau besitzen, billig herzustellen und zuverlässig im Betrieb sein. Vorzugsweise sollte sie in der Lage sein, etwa eine Ventileinstellungsinformation auch im Fall von Stromausfall oder anderen Anlagenstörungen aufrechtzuerhalten. Die Lösung dieses Problems der einwandfreien Speicherfunktion eines Signalwerts auch über lange Zeiträume — etwa im Fall eines Stromausfalls — mit einer vergleichsweise billig zu realisierenden Speichereinrichtung liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde.It shall look, without having to take other complications or disadvantages a need for a truly satisfy us, abweichungsfrcin memory device which is able to echo the Venlilsignal at a constant size compared to the former US Patent No. 6 ^r> 35 50 014th On the other hand, however, such an alternative storage arrangement should have a simple structure, be inexpensive to manufacture and be reliable in operation. It should preferably be able to maintain valve setting information even in the event of a power failure or other system malfunctions. The object of the invention is to solve this problem of the correct storage function of a signal value even over long periods of time - for example in the event of a power failure - with a storage device that can be implemented comparatively cheaply.

Die technische Lösung ergibt sich erfindungsgemäß aus den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I enthaltenen Maßnahmen deren vorteilhafte Ausgestaltungen in den LJnteransprüchen gekennzeichnet sind.According to the invention, the technical solution results from what is stated in the characterizing part of claim I. Measures contained, the advantageous embodiments of which are characterized in the subclaims.

Eine erfindungsgemäße Signalverarbeitungseinrichlung weist eine auf einen bestimmten Zustand ansprechende Vorrichtung zur Lieferung eines Signals auf. das eine Zustandsgröße oder c -s. anderes meßbares Merkmal anzeigt oder dalür repräsentativ ist. Dies bedeutet, daß der interessierende Zustand in Form einer quantitiativen, d. h. numerischen Information ansdrück bar ist, so daß er durch eine regelbare (variable) Signa eigenschaft wiedergegeben werden kann, die sich auf verschiedene Weise. /. B. als Signalamplitude, Frequenz oder in form eines anderen repräsentativen Werts darstellen laßt. Die Verarbeitung dieses Signals umfaßt in einer Stufe idler Phase derselben die Speicherung eines entsprechenden Signalpegels in einer noch zu beschreibenden Speichervorrichtung, welche eine im wesentlichen drillfreie Aiifrechterhaltung der Signalinformation während längerer oder unbegrenzter Zeitspannen gewährleiste'.A signal processing device according to the invention has a device for supplying a signal which is responsive to a specific state. that is a state variable or c -s. indicates or is representative of another measurable characteristic. This means that the state of interest can be expressed in the form of quantitative, ie numerical, information so that it can be reproduced by a controllable (variable) signal property which can be displayed in various ways. /. B. as signal amplitude, frequency or in the form of another representative value. The processing of this signal comprises, in a stage in its idle phase, the storage of a corresponding signal level in a memory device to be described below, which guarantees an essentially drill-free maintenance of the signal information for longer or unlimited periods of time.

Die Signalverarbeitung im Anschluß an die Speicherung in der driflfreien Speichervorrichtung umfaßt die Umwandlung und/oder Darstellung der Signalinformation in einer an den vorgesehenen Verwendungszweck angepaßten Form, so daß die Art dieser Darstellung vom betreffenden Anwendungsfall abhängt. In einigen f dllen kann die Darstellung der gespeicherten Information als für das Verständnis geeignetes visuelles b/w Sichtsignal erfolgen, z. B. durch Verschiebung eines Zeigers über eine Skala. In anderen Fällen wird die gespeicherte Information in ein anderes Signalformat umgewandelt, das sich für die Übertragung zu einer entfernt angeordneten, das Signal verwendenden Vorrichtung eignet. Typischerweise liegt dieses Signal in Form eines regel- oder steuerbaren Fnergiepegels oder in anderer zweckmäßiger Form vor.The signal processing following the storage in the drift-free memory device, the Conversion and / or representation of the signal information in a form adapted to the intended use, so that the nature of this representation depends on the application in question. In some cases, the representation of the stored information may be possible take place as a visual b / w visual signal suitable for understanding, e.g. B. by moving a Pointer over a scale. In other cases, the Stored information is converted into another signal format that is suitable for transmission to a remotely located device using the signal. Typically this signal is in Form of an adjustable or controllable energy level or in another appropriate form.

Die die interessierende Information enthaltenden »aktiven« Signale können in verschiedenen Teilen der Sig.,alverarbeilungsvorrichtur.g ziemlich verschiedene (iestalt besitzen. Beispielsweise können sie elektrische, pneumatische, mechanische oder visuell erkennbare Informalionssignale sein oder aber in noch anderer Form vorliegen. Wichtig ist dabei, daß diese Signale geeignet sein müssen, die gewünschte Information oder Mitteilung bezüglich des F.ingangszustandes weiterzugeben, dall sie sieh für jede erforderliche Verarbeitung eignen und daß sie ohne weiteres in eh«: Form urnsclzbar sind, die sich zur Verwendung bei der in Einzelheiten noch zu beschriebenden driflfreien Speichervorrichtung eignet.The "active" signals containing the information of interest can be in different parts of the Sig., Alverarbeilungsvorrichtur.g quite different (iestalt. For example, they can be electrical, pneumatic, mechanical, or visually recognizable Be information signals or be present in yet another form. It is important that these signals must be able to pass on the desired information or communication regarding the input status, that they are suitable for any necessary processing and that they are readily available in eh «: form are reversible, which can be used in the drifl-free process, which is still to be described in detail Storage device is suitable.

Die einen Teil einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildende Speichervorrichtung weist cm bewegbares Glied mit einem daran angebrachten,The storage device forming part of a preferred embodiment of the invention has cm movable link with an attached,

nichtmagnetischen, fahncnariigcn Element auf. das sich durch eine Masse aus winzigen, magnetisierbaren Teilchen in einem magnetischen Feld bewegt. Die Teilchen werden hierbei magnetisiert und kommen in reibungserzeugcndcn Eingriff mit dem nichtmagnelischen Fahncnelemcnt, so daß sie bestrebt sind, dieses Element und das ihm zugeordnete bewegbare Glied beim Fehlen einer Eingangs-Antriebskraft in einer festen Position zu halten. Diese Antriebskraft kann auf verschiedenartige Weise erzeugt werden, beispielsweise durch einen elektrisch erregbaren, solenoidartigen Molor, welcher auf das bewegbare Glied eine vergleichsweise konstante Größe besitzende, aber richtungsmäßig umkehrbare Kraft ausübt.non-magnetic, flag-shaped element. that I moved by a mass of tiny, magnetizable particles in a magnetic field. the Particles are magnetized and come into friction-producing interference with the non-magnetic Fahncnelemcnt, so that they strive to this element and the movable member assigned to it held in a fixed position in the absence of input drive force. This driving force can on be generated in various ways, for example by an electrically excitable, solenoid-like Molor, which on the movable member has a comparatively constant size, but directionally reversible force exerts.

Wenn der Antriebsmotor in Abhängigkeil von einem Eingangssignal erregt wird, wird das bewegbare Glied — sofern die Antriebskraft genügend lange angelegtWhen the drive motor is energized in response to an input signal, the movable member becomes - provided that the driving force has been applied for a long enough time

Teilchen beschleunigt, bis das bewegbare Glied eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht und sich in Richtung auf eine neue Sollposilion bewegt. Die Position des bewegbaren Glieds wird durch eine Einrichtung, wie einen Position:Spannung-WandIer. z. B. eine Hall-Effektvorrichtung, kontinuierlich gemessen oder abgegriffen, wobei diese Wandlereinrichtung ein Abgreif- bzw. Lesesignal erzeugt, dessen Größe jederzeit der Portion des bewegbaren Glieds entspricht. Dieses Spannungssignal wird bei bestimmten, hoch zu beschreibenden, sich auf Servosysteme beziehenden Ausführungsformen der Erfindung als Rückkopplungssignal an den Eingang der Motorsteuerschaltung angelegt, um die Motorkraft auf Null abfallen zu lassen, wenn die Sollposition des bewegbaren Glieds erreicht ist. Eine solche Magnetreibung-Speicheranordnung gewährleistet eine erheblich verbesserte Servolei· stung. was anscheinend, wie noch näher erläutert werden wird, insbesondere auf die durch die magnetisierten Teilchen gewährleistete, spezielle Reibungskraftcharakterist'k zurückzuführen ist.Particle accelerates until the movable member reaches a certain speed and moves in Moved towards a new target position. The position of the movable member is determined by a Establishment, such as a position: voltage converter. z. B. a Hall effect device, measured continuously or tapped, this converter device generating a tapping or read signal, the size of which corresponds to the portion of the movable member at all times. This voltage signal is used for certain highly descriptive servo system-related embodiments of the invention as Feedback signal applied to the input of the motor control circuit in order to drop the motor force to zero to leave when the target position of the movable member is reached. Such a magnetic friction storage device ensures a considerably improved servo performance. what apparently, as will be explained in more detail will, in particular, on the special frictional force characteristics guaranteed by the magnetized particles is due.

Wenn durch den Antriebsmotor keine Rückstellkraft ausgeübt wird, hält die Reibungsanordnung auf den magnetischen Teilchen das bewegbare Glied fest in seiner Position. Dies bedeutet, daß die Magnetreibungseinrichtung eine Speicherfunktion erfüllt, wobei sie durch die Position des bewegbaren Glieds, die zuletzt durch den signalgesteuerten Antriebsmotor geändert wurde, dargestellte Signalinformation sicher in einem driftfreien Speicherzustand festhält.If no restoring force is exerted by the drive motor, the friction arrangement stops on the magnetic particles fix the movable member in place. This means that the magnetic friction device fulfills a memory function, being determined by the position of the movable member that was last was changed by the signal-controlled drive motor, displayed signal information safely in one holds a drift-free memory state.

Der Antriebsmotor wird durch einen elektrischen Eingangsstrom gesteuert, der von einer Stromquelle geliefert wird, die ein von einem physikalischen Zustand, wie Druck, Temperatur o. dgl., abhängiges Signal erzeugt. Diese Signalquelle kann z. B. ein Rechner oder aber einer von zahlreichen verschiedenen Bauteilen, wie ein ein Ventilregelsignal erzeugender Analogregler sein.The drive motor is controlled by an input electrical current from a power source is supplied, which is a signal that is dependent on a physical state, such as pressure, temperature or the like generated. This signal source can e.g. B. a computer or one of numerous different components, such as be an analog controller generating a valve control signal.

Die zu beschreibende Speichervorrichtung kann so ausgelegt sein, daß sie Eingangssignale in verschiedenen Formaten, z. B. in Form von pneumatischen oder elektrischen Signalen, aufzunehmen vermag. Außerdem kann diese Vorrichtung so angeordnet sein, daß sie wahlweise entweder 1. durch ein vom regelbaren Zustand abhängendes Eingangssignal oder Z von Hand betätigt werden kann. Beispielsweise kann Im Fall einer einzigen erfindungsgemäßen Einheit die Antriebskraft für das bewegbare Glied von einem elektrisch gesteuerten Bauteil, etwa einem Motor o. dgl., geliefert werden, während in einer anderen Betriebsart der gleichen Vorrichtung das bewegbare Glied von Hand verstellt werden kann. In jedem Fall gewährleisten die magnetisieren Teilchen und die zugeordneten Bauteile die gleiche Spcichcrfunklion.The memory device to be written can be designed so that it receives input signals in various Formats, e.g. B. in the form of pneumatic or electrical signals, capable of receiving. aside from that this device can be arranged so that it can either 1. by a controllable from State-dependent input signal or Z can be operated manually. For example, in the case of a single unit according to the invention the driving force for the movable member from an electric Controlled component, such as a motor or the like., Are delivered, while in another operating mode of the same device, the movable member can be adjusted by hand. In any case, they guarantee magnetize particles and the associated components the same storage function.

Das Ausgangssignal vom bewegbaren Glied und den zugeordneten magnetischen Rcibungstcilchcn kann in einer Anzahl verschiedener Formate entwickelt werden. Dies bedeutet, daß das Ausgangssignal in typischen Anwendungsfällcn in Form eines elektrischen Signals, etwa einer Spannung oder eines Stroms, in Form einesThe output signal from the movable member and the associated magnetic friction members can be shown in a number of different formats can be developed. This means that the output signal in typical Application cases in the form of an electrical signal, for example a voltage or a current, in the form of a

ίο Lichtsignals, z. B. eines regelbaren Laserstrahls, in F orm eines pneumatischen Signals oder in anderer» encrgicrepräsentativen Formen vorliegen kann. Bei Verwendung zweckmäßiger Bauteile kann das Ausgangssignal in bestimmten Anwendungsfällen vorteilhaft als visuelles Anzeigesignal geliefert werden, beispielsweise durch Ausrichtung eines Zeigers gegenüber einer Skala oder durch Steuerung der Position des Schreibstifts ein<^ίο light signal, e.g. B. a controllable laser beam, in the form a pneumatic signal or in some other encrgic representative Forms can exist. If appropriate components are used, the output signal can be in certain applications are advantageously supplied as a visual display signal, for example by Align a pointer with a scale or by controlling the position of the pen a <^

Diese magnetische Speichervorrichtung bielet neben ihrer driftfreien Charakteristik eine Vielzahl bedeutsamer Vorteile. Beispielsweise unterliegt diese mit magnetischen Teilchen arbeitende Reibungs-Speicher· vorrichtung keinem Verv hleiß in dem Sinne, wie ihm gewöhnliche Reibungsvorrichtungen bei längerem Gebrauch unterworfen sind. Außerdem wird die Arbeitsweise der magnetischen Speichervorrichtung in der Praxis-''icht durch das F.indringen von Schmutzteilchen beeinträchtigt, da die Speichervorrichtung bereits aus zahlreichen Teilchen besteht, die in physikalischer Hinsicht den Schmutzteilchen entsprechen. Sogar Feuchtigkeit, einschließlich öl {zumindest in kleinen Mengen), hat keinen nachteiligen F.influß auf die Leistungsfähigkeil der zu beschreibenden magnetischen Speichervorrichtung. Außerdem sind für die Konstruktion der magnetischen Speichervorrichtung keine kritischen Toleranzen oder Einstellungen erforderlich.This magnetic storage device, besides its drift-free characteristic, offers a number of significant ones Advantages. For example, this friction memory working with magnetic particles is subject to device does not wear out in the sense that ordinary friction devices do with prolonged use are subject. In addition, the operation of the magnetic storage device in FIG Practice - not through the penetration of dirt particles because the storage device is already made up of numerous particles, which in physical Respect to the dirt particles. Even moisture, including oil {at least in small amounts Quantities), has no detrimental influence on the efficiency of the magnetic to be described Storage device. In addition, there are none for the construction of the magnetic storage device critical tolerances or adjustments are required.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtIn the following preferred embodiments of the invention of the drawing are explained in more detail. It shows

F i g. 1 eine Aufsicht auf eine Signalvcrarbeitungsvorrichtung mil Merkmalen nach der Erfindung,F i g. 1 shows a plan view of a signal processing device with features according to the invention,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig.l.Fig. 2 is a side view of the device according to Fig.l.

Fig. 3 eine Einzelheiten der mit magnetischen Teilchen arbeitenden Reibungs-Speichervorrichtung ^5 veranschaulichende Detaildarstellung, in Richtung der Pfeile 3-3 in F i g. 2 gesehen.Fig. 3 shows a detail of the magnetic particle frictional memory device ^ 5 illustrative detail, in the direction of Arrows 3-3 in FIG. 2 seen.

Fig.4 eine Detailansicht der Positions-Anzeigeeinrichtung, in Richtung der Pfeile 4-4 in F i g. 2 gesehen.4 shows a detailed view of the position display device, in the direction of arrows 4-4 in FIG. 2 seen.

F i g. 5 ein Blockschaltbild zur Darstellung weiterer Bauteile der Signalverarbeitungsvorrichtung imäß Fig.l,F i g. 5 is a block diagram to illustrate further Components of the signal processing device imäß Fig.l,

Fig.6 eine schematische Darstellung eines auf dem Erfindungsprinzip beruhenden Strömungsreglers,6 is a schematic representation of a on the Flow regulator based on the principle of the invention,

F i g. 7 eine schematische Darstellung einer Rechnerregelanlage mit Analogreglerunterstülzung und Handregelmöglichkeit unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,F i g. 7 a schematic representation of a computer control system with analog control support and manual control option using the device according to the invention,

F i g. 8 ein Blockschaltbild zur schematischen Darstellung einer auf Zeitteilerbasis arbeitenden Aufzeichnungsanlage mit Merkmalen nach der Erfindung,F i g. 8 is a block diagram for the schematic representation of a recording system operating on a time divider basis with features according to the invention,

Fig. 9 eine graphische Darstellung gewisser KraftiStrecken-Eigenschaften einer mit magnetischen Teilchen arbeitenden Reibungs-Speichervorrichtung undFigure 9 is a graphical representation of certain force / stretch properties of a magnetic one Particle-working friction storage device and

£5 F i g. 10 und 11 zwei Skizzen, welche die Ausrichtung und die Verlagerung der Magnetteilchen im Betrieb veranschaulichen.£ 5 F i g. 10 and 11 two sketches showing the alignment and illustrate the displacement of the magnetic particles during operation.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemä-The illustrated in FIGS. 1 and 2 according to the invention

Ue Vorrichtung weist ein längliches Glied 20 auf, das bei 22 beispielsweise mit Hilfe zweckmäßiger Bicgeslelleh oder Bicgegclcnky zur Ermöglichung einer Schwenkbewegung in einer waagerechten Ebene angelenkl ist. Diese Bewegung kann dem bewegbaren Glied durch ^r> eine Betätigungseinrichtung erteilt werden, die verscliicr'i'Safligc Form besitzen kann und bei der dargestellten Ausführungsform aus einem elektrisch erregbaren Schwingspulen-Antriebsmotor 24 besteht. Die Spule 26 dieses Motors ist am bewegbnfen Glied 20 in montiert und umschließt einen Dauermagneten 28, der ortsfest auf der Basis bzw. dem Sockel des Geräts montiert ist. Ein Slromfluß durch die Motorspule erzeugt pine entsprechende, der Stromstärke proportionalt Kraft, die bestrebt ist, das bewegbare Glied 20 um to seine Schwenkachse herum in einer Richtung zu verdrehen, die von der Richtung (Polarität) des Stromflusses abhängt.Ue device has an elongated member 20 which is hinged at 22, for example with the help of an appropriate Bicgeslelleh or Bicgegclcnky to enable a pivoting movement in a horizontal plane. This movement can the movable member actuating means be given by ^r>, the mold may have verscliicr'i'Safligc and consists in the embodiment shown made of an electrically energizable voice coil drive motor 24th The coil 26 of this motor is mounted on the movable member 20 in FIG. 4 and encloses a permanent magnet 28 which is fixedly mounted on the base or the base of the device. A current flow through the motor coil generates a force proportional to the current intensity, which tends to rotate the movable member 20 about its pivot axis in a direction which depends on the direction (polarity) of the current flow.

Wie erwähnt, stellt der Ausschlag des bewegbaren Glieds 20 talsächlich ein Signal dar, welches eine quantitative C.röße o.dgl. einer Information bezüglich irgendeines physikalischen Zustands, etwa der Temperatur o. dgl., wiedergibt. Zur Gewährleistung der Aufrcditerhaltung dieser Information unter einer Vicl/ahl von Betriebsbedingungen ist das angelenkte τ-, Glied 20 an seinem linken Ende mit einer allgemein bei 30 angedeuteten Speichervorrichtung gekoppelt. Obgleich diese Speichervorrichtung eine Bewegung des Glieds 20 durch den Motor 24 zuläßt, vermag es dieses bewe-bare Glied 20 fest in einer vorgegebenen Position κι zu halten, in welche es durch den genannten Motor oder durch irgendeine andere Antricbsquelle ausreichender Stärke gebracht worden ist. Diese Haltewirkung wird durch eine Reibungs-Haltekraft erzeugt, welche eine ausreichende Hemmkraft entwickelt, um das bewegbare r> Glied 20 beim Fehlen einer Antriebskraft vom Motor oder einer anderen Anlriebsquelle vergleichbarer Stärke sicher in jeder vorgegebenen Position zu halten.As mentioned, the deflection of the movable member 20 generally represents a signal which is a quantitative size or the like. represents information relating to any physical state such as temperature or the like. To ensure that this information is kept up-to-date under a wide range of operating conditions, the articulated τ element 20 is coupled at its left-hand end to a storage device generally indicated at 30. Although this storage device allows a movement of the member 20 by the motor 24, it is able to hold this movable member 20 firmly in a predetermined position κι, in which it has been brought by the said motor or by some other drive source of sufficient strength. This holding effect is generated by a frictional holding force which develops sufficient restraining force to hold the movable member 20 securely in any given position in the absence of a drive force from the motor or other drive source of comparable strength.

Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung besteht die Speichervorrichtung 30 aus einem ver- -to gleichsweise dünnen, schaufelartigen Fahnenelement 32 aus nichtmagnetischem Material, z. B. Messing, rostfreiem Stahl o. dgl. Dieses Fahnenelement ist mit dem bewegbaren Glied 20 mitbewegbar verbunden. Wie auch aus F i g. 3 hervorgeht, ist dieses Fahnenelement 32 -i^r> parallel zu den einander gegenüberliegenden Polstükken 36,38 des Magneten waagerecht im Luftspalt eines Dauermagneten 34 angeordnet.In the embodiment of the invention shown, the storage device 30 consists of a comparatively thin, shovel-like flag element 32 made of non-magnetic material, e.g. B. brass, stainless steel o. The like. This flag element is connected to the movable member 20 movably. As also from FIG. 3, this flag element 32 -i ^r > is arranged parallel to the opposing pole pieces 36, 38 of the magnet horizontally in the air gap of a permanent magnet 34.

Im Luftspalt des Magneten 34 befindet sich außerdem eine durch sein etwa lotrecht verlaufendes Magnetfeld beeinflußte Masse von winzigen Teilchen 40 einer magnetisierbarer) Substanz, welche die Luftspalträume über und unter dem Pahnenelement 32 praktisch ausfüllt. Diese Teilchen können beispielsweise aus Ferritmaterial mit vergleichsweise niedriger Koerzitiv- v, kraft und somit vergleichsweise geringer Hysterese bestehen. Sehr zufriedenstellende Ergebnisse wurden mit handelsüblichen Eisenoxid teilchen der Art erzielt, wie sie für die Herstellung von magnetischen Ferritkernen benutzt werden. Eine für Versuchszwecke verwendete Charge dieser Teilchen sollte laut Herstellerangabe eine Teilchengröße von 0,25 mm besitzen; eine Untersuchung dieser Teilchen zeigte jedoch, daß sie ungleichmäßige Form und Größe besaßen, wobei zwischenIn the air gap of the magnet 34 there is also a mass of tiny particles 40 of a magnetizable substance which is influenced by its approximately perpendicular magnetic field and which practically fills the air gap spaces above and below the plane element 32. These particles may, for example, of ferrite with a comparatively low coercive v, force and consist thus relatively low hysteresis. Very satisfactory results have been achieved with commercially available iron oxide particles of the type used for the manufacture of magnetic ferrite cores. According to the manufacturer, a batch of these particles used for experimental purposes should have a particle size of 0.25 mm; however, examination of these particles indicated that they were of irregular shape and size, with between

lileft

einigen Teilchen ein Größenunterschied von möglicher- &■> weise bis zu 50:1 bestand. Diese Ungleichförmigkeit wird jedoch derzeit nicht als erfindungswesentlich angesehen.some particles have a size difference of possible- & ■> wise consisted of up to 50: 1. However, this non-uniformity is currently not considered essential to the invention viewed.

Die Teilchen 40 werden durch das vom Dauermagneten 34 erzeugte Magnetfeld magnetisiert und haften unter dem Einfluß dieser Magnetfelds mit Reibüngsberührung an den gegenüberliegenden Flächen des Fahncnelcmcnts 32 an, so daß sie eine Hemmkraft erzeugen, welche einer Bewegung des bewegbaren Glieds 20 entgegenwirkt, diese aber nicht verhindert. Die Größe dieser Reibungs-Hemmkraft ist bis zu einem gewissen Grad der Intensität des Magnetfelds proportional, das seinerseits selbstverständlich durch einen Elektromagneten erzeugt und somit regelbar geändert werden könnte, um in speziellen Anwendungsfällen besondere Effekte zu erreichen. In jedem Fall vermag jedoch die von den Teilchen 40 erzeugte Reibungskraft innerhalb eines sehr weiten Bereiches von Magnetfeldstarken zwangsläufig jede Abweichbewegung des bewegbaren Glieds 20 zu verhindern, während die gpwiinschlp Bewegung in Abhängigkeit von einer Eingangskraft vom Anlriebsmoor zugelassen wird. Die mit magnetischen Teilchen arbeilende Reibungsvorrichtung dient somit kontinuierlich als »Speichereinrichtung«, welche jede Signalgröße o. dgl. Information sicher aufrechtzuerhalten vermag, die durch die Positionierung bzw. Ausrichtung des bewegbaren Glieds 20 unter der Antriebskraft des Antriebsmotors dargestellt wird.The particles 40 are magnetized by the magnetic field generated by the permanent magnet 34 and adhere under the influence of this magnetic field with frictional contact on the opposite surfaces of the Fahncnelcmcnts 32 on, so that they generate an inhibiting force which a movement of the movable Member 20 counteracts, but does not prevent it. The magnitude of this frictional inhibiting force is up to one proportional to a certain degree of the intensity of the magnetic field, which in turn is of course caused by a Electromagnet generated and thus controllable could be changed to in special applications to achieve special effects. In any case, can however, the frictional force generated by the particles 40 is within a very wide range of magnetic field strengths inevitably to prevent any deviating movement of the movable member 20 while the gpwiinschlp Movement is permitted as a function of an input force from the drive bog. the Friction device working with magnetic particles thus continuously serves as a "storage device", which each signal variable o. The like. Information is able to safely maintain that by the Positioning or alignment of the movable member 20 under the driving force of the drive motor is pictured.

Die durch die Ausrichtung des bewegbaren Glieds 20 dargestellte Information wird durch eine Einrichtung abgelesen bzw. abgegriffen, welche ein Signal mit einer regelbaren, die betreffende Information identifizierenden Charakteristik zu liefern vermag. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 erfolgt dieses Herauslassen in erster Linie durch einen Position-Spannungs-Fühler bzw. -Wandler 50, der aus einer beliebigen an sich bekannten Vorrichtung bestehen kann, im vorliegenden Fall jedoch als sogenannter Hall-Effekt-Generalor dargestellt ist. Eine derartige Anordnung weist einen aus einem Halbleitermaterial bestehenden Kristall 52 auf, der an einem einstückig mit dem bewegbaren Glied 20 ausgebildeten Arm 54 montiert ist. Wenn sich das bewegbare Glied 20 um seine Schwenkachse 22 herum verdreht, verlagert sich der Kristall 52 in Richtung auf den Luftspalt eines Dauermagneten 56 zu oder von diesem weg, so daß der Kristall einer Magnetfeldintensität ausgesetzt wird, welche als Funktion der Ausrichtung des bewegbaren Glieds 20 variiert.The information represented by the orientation of the movable member 20 is provided by means read or tapped, which a signal with a controllable, the relevant information identifying Able to deliver characteristic. In the embodiment according to FIG. 1, this letting out takes place in FIG primarily by a position-voltage sensor or transducer 50, which consists of any per se known device can exist, but in the present case as a so-called Hall effect generalor is shown. Such an arrangement has a crystal 52 made of a semiconductor material which is mounted on an arm 54 formed integrally with the movable member 20. If that Movable member 20 rotated about its pivot axis 22 around, the crystal 52 shifts in the direction of the air gap of a permanent magnet 56 to or from this, so that the crystal of a magnetic field intensity which varies as a function of the orientation of the movable member 20.

Wenn von einer herkömmlichen, in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellten Einrichtung aus ein konstanter elektrischer Strom durch den Halleffekt-Krislall 52 geleitet wird, führt der Einfluß dieses Magnetfelds des Magneten 56 zur Erzeugung einer Ausgangsspannung an den Kristall-Ausgangsklemmen. Die Größe dieser Spannung ist jederzeit der Magnetfeldintensität proportional. Infolgedessen entspricht die Spannungsgröße am Fühlerausgang jederzeit der Stellung des bewegbaren Glieds 20.If from a conventional, in Figs. 1 and 2 A device (not shown) consists of a constant electric current through the Hall effect crystal 52 is conducted, the influence of this magnetic field of the magnet 56 leads to the generation of an output voltage at the crystal output terminals. The magnitude of this voltage is always proportional to the intensity of the magnetic field. As a result, the voltage level at the sensor output corresponds to the position of the movable one at all times Link 20.

Die Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 weist eine zusätzliche Heraaslese- bzw. Anzeigeeinrichtung in Form eines am rechten Ende des schwenkbaren Glieds 20 (vgl. auch Fig.4) vorgesehenen Zeigers 58 auf. Dieser Zeiger vermag sich waagerecht vor einer herkömmlichen Skala 60 zu bewegen, die bei der dargestellten Ausführungsform beispielsweise zur Anzeige von Ventilposition zwischen 0% und 100%The device according to FIGS. 1 and 2 has a additional Heraaslesen- or display device in the form of one at the right end of the pivotable member 20 (cf. also FIG. 4) provided pointer 58. This pointer can move horizontally in front of you conventional scale 60 to move, in the illustrated embodiment, for example, for display of valve position between 0% and 100%

πίυίηαΐΐοπ aus uπίυίηαΐΐοπ from u

ΐΐοπ aus ucrn z^eiger unu ucr Skala ermöglicht somit eine unmittelbare Sichlablesung der Position des bewegbaren Glieds 20, wodurch einem Beobachter die Größe der betreffenden Signalinforma-ΐΐοπ from ucrn z ^ eiger unu ucr Scale thus enables an immediate reading of the position of the movable member 20, whereby a Observer the size of the relevant signal information

tion angezeigt wird.tion is displayed.

Der Zeiger 58 kann auch als von Hand regelbare Betätigungseinrichtung für das bewegbare Glied 20 dienen. Dabei kann eine Bedienungsperson den verlängerten Zeigerabschnitt des Glieds 20 erfassen und letzteres von Hand in eine gewünschte Position bewegen. Wenn der Zeiger auf diese Weise von Hand eingestellt wird, hall die magnetische Speichereinrichtung 30 infolge ihrer kontinuierlichen Reibungshaltewirkung das bewegbare Glied 20 fest in seiner jeweiligen Lage, bis erneut eine Betätigungskraft durch den Motor 24 oder von Hand ausgeübt wird. Darüberhinaus kann das bewegbare Glied 20 mit beliebigen gewünschten mechanischen Einrichtungen versehen sein, die speziell zur Erleichterung eines Erfassens des bewegbaren Glieds 20 von Hand ausgelegt sind, um letzteres entsprechend bewegen /u können. Unabhängig davon, ob das bewegbare Glied 20 durch einen elektrischen Stelltrieb, einen /.. FJ. pneumatischen Druckstelltrieb, eine manuelle Betätigungseinrichtung oder irgendeine andere Form einer Betätigungseinrichtung verschoben wird, erzeugt der Fühler 50 in allen Fällen stets ein der laisächlichen bzw. Istposition des bewegbaren Glieds entsprechendes elektrisches Ausgangssignal.The pointer 58 can also be used as a manually controllable actuating device for the movable member 20 to serve. At this time, an operator can grasp the extended pointer portion of the link 20 and move the latter to a desired position by hand. When the pointer is done this way by hand is set, the magnetic storage device echoes 30 due to their continuous frictional holding action, the movable member 20 fixed in its respective Position until an actuation force is again exerted by the motor 24 or by hand. In addition, can the movable member 20 may be provided with any desired mechanical means, specifically are designed to facilitate gripping of the movable member 20 by hand to the latter move accordingly / u can. Regardless of whether the movable member 20 by an electrical Actuator, a / .. FJ. pneumatic pressure actuator, a manual actuator or some other form of actuator displaced is, the sensor 50 always generates a laisächlichen or actual position of the movable member in all cases corresponding electrical output signal.

Das Spannungs-Abgriffsignal vom Fühler 50 kann zur Durchführung einer Vielzahl von Funktionen verwendet werden. Eine in vielen Anwendungsfällen der Erfindung wichtige Funktion besteht darin, ein Stellung-Rückkopplungssignal zur Verwendung in der Servorcgelung des Glieds 20 zu erzeugen. Eine entsprechende Anordnung ist in F i g. 5 schematisch dargestellt.The voltage tap signal from probe 50 can be used to perform a variety of functions will. An important function in many applications of the invention is to provide a position feedback signal for use in the servo regulation of the link 20. A corresponding The arrangement is shown in FIG. 5 shown schematically.

Im Mittelteil von F i g. 5 sind innerhalb des gestrichelt eingezeichneten Blocks 70 die vorstehend anhand von Fig. I und 2 beschriebenen grundsätzlichen Bauteile dargestellt. Gemäß Fig. 5 erhält der Betätigungsmotor 24 seinen Steuerstrom von einem Verstärker 72, dessen Haupteingangssignal über einen Widerstand R\ eingespeist wird, der mit einer allgemein bei 74 angedeuteten Signalquelle verbunden ist. Diese Signaiquelie kann aus einer von mehreren an sich möglichen Vorrichtungen, beispielsweise aus einem elektronischen Rechner oder aus einem Analogverfphrensregler bestehen, wobei ihr bei 76 die Eingangsdaten oder die Signalinformation bezüglich der Größe oder anderer Charakteristika eines physikalischen Zustands eingespeist werden, an denen eine Berechnung oder eine andere Signalverarbeitung vorgenommen werden muß.In the middle part of FIG. 5, the basic components described above with reference to FIGS. According to FIG. 5, the actuating motor 24 receives its control current from an amplifier 72, the main input signal of which is fed in via a resistor R \ which is connected to a signal source indicated generally at 74. This signal can consist of one of several possible devices, for example an electronic computer or an analog process controller other signal processing must be done.

Die Position des bewegbaren Glieds 20 wird jederzeit vom Fühler 50 abgegriffen, und dessen Ausgangssignal wird an den Eingang eines Verstärkers 78 angelegt, um den Signalenergiepegel zu erhöhen. Gemäß Fig. 5 ist der Ausgang dieses Verstärkers an eine Ausgangsklemme 80 für die anschließende Übertragung zu einer zugeordneten Ausrüstung für die weitere Verarbeitung oder Benutzung angeschlossen. Das Verstärker-Ausgangssignal wird außerdem über eine negative Rückkopplungsschaltung 82 mit einem Widerstand /?2 an den Eingang des Verstärkers 72 zurückgelegt, so daß es dem von der Signalquelle 74 erzeugten Eingangssignal entgegenwirktThe position of the movable member 20 is tapped at any time by the sensor 50, and its output signal is applied to the input of an amplifier 78 to increase the signal energy level. According to Fig. 5 is the output of this amplifier to an output terminal 80 for subsequent transmission to a associated equipment connected for further processing or use. The amplifier output signal is also fed through a negative feedback circuit 82 with a resistor /? 2 to the Input of the amplifier 72 put back, so that it is the input signal generated by the signal source 74 counteracts

Wenn das bewegbare Glied 20 in eine Position verbracht worden ist, in welcher das vom Verstärker 78 gelieferte Rückkopplungssignal gleich dem Eingangssignal von der Signalquelle 74 ist, sendet der Verstärker 72 keinen Strom mehr durch die Motorspule 26, so daß das bewegbare Glied 20 schließlich in der beireffenden Position stehen bleibt. Die Speichervorrichtung 30 hält daraufhin das bewegbare Glied 20 automatisch in dieser Position fest, wobei jegliche Abweichung oder Änderung der auf diese Weise dargestellten Information verhindert wird. Diese Information wird ihrerseits durch das Ausgangssignal vom Verstärker 78 und durch die ■> Sichtanzeige des Zeigers 58 auf der Skala 60 wiedergegeben.When the movable member 20 has been brought into a position in which the amplifier 78 If the feedback signal supplied is equal to the input signal from the signal source 74, the amplifier transmits 72 no more current through the motor coil 26, so that the movable member 20 finally in the Beireffenden Position remains. The storage device 30 then automatically holds the movable member 20 therein Position, with any deviation or change in the information thus represented is prevented. This information is in turn provided by the output signal from amplifier 78 and by the ■> Visual display of the pointer 58 on the scale 60 reproduced.

Ein besonderes Merkmal der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung .30, insbesondere bei Verwendung in einem Servosystem der Art gemäß Fig. 5, ist ihreA special feature of the memory device .30 according to the invention, especially when used in a servo system of the type shown in FIG. 5, its

in ungewöhnliche Charakteristik bezüglich der Kraft in Abhängigkeit von der Bewegung. Von besonderer Bedeutung ist hierbei, daß die Bewegung des Glieds 20 durch eine vergleichsweise niedrige Kraft eingeleitet werden kann, die wesentlich geringer ist als die Kraft,in unusual characteristics regarding the force in Dependence on the movement. It is of particular importance here that the movement of the link 20 can be initiated by a comparatively low force, which is significantly less than the force

'5 welche für die Bewegung des Glieds 20 über größere Strecken erforderlich ist. Zur Veranschaulichung dieses Merkmals zeigt Fig. 9 in graphischer Darstellung das Verhältnis zwischen der Kraft und der Bewegung der Fahne 32. während sie sich von einer willkürlich'5 which for the movement of the limb 20 over larger ones Stretching is required. To illustrate this feature, FIG. 9 shows the graphical representation Relationship between the force and the movement of the plume 32nd while differing from an arbitrary one

2» gewählten »neutralen« Ausgangsstellung wegbcwegl und in diese zurückkehrt. Genauer gesagt, veranschaulicht diese graphische Darstellung die Verschiebung der Fahne in Abhängigkeit von der dieser Bewegung entgegenwirkenden Reibungskraft, d. H. der Kraft, welche durch den Motor 24 oder von Hand überwunden werden muß, um die festzustellende Bewegung hervorzubringen. 2 »selected» neutral «starting position gone and returns to it. More specifically, this graph illustrates the shift in the Flag as a function of the frictional force counteracting this movement, d. H. the force, which must be overcome by the motor 24 or by hand in order to bring about the movement to be detected.

Wie aus der graphischen Darstellung von [·" i g. 4 hervorgeht, ist die Größe der zur Einhaltung dieserAs can be seen from the graphic representation of [· "i g. 4, the size is required to comply with this

so Bewegung erforderlichen Kraft ziemlich niedrig, während die Ciröße der für die Weiterbewegung erforderlichen Kraft progressiv ansteigt, wenn sich die Fahne aus ihrer Ausgangs- oder Nciitralstellung heraus verschiebt. Wie durch die Kurvenverlängerung 90 angedeutet,so movement required force quite low while the amount of force required for further movement increases progressively when the flag is removed moves out of its original or nitral position. As indicated by the curve extension 90,

^)r' erreicht die erforderliche Kraft schließlich ein Niveau, bei welchem eine angelegte Kraft dieser Größe eine kontinuierliche Bewegung aufrechterhält. Jede weitere Krafterhöhung führt zu einer Beschleunigung der Fahne, bis schließlich irgendein anderer Bcgrenzungszustand erreicht wird. Wenn die Kraft, wie bei 92 angedeutet, auf Null absinkt, bleibt die Fahne stehen. Eine Bewegung in die entgegengesetzte Richtung kann mittels einer vergleichsweise niedrigen Kraft eingeleitet werden, während bei der Weiterbewegung der Fahne in ^{) r} 'the force required eventually reaches a level at which an applied force of this magnitude will maintain continuous motion. Every further increase in force leads to an acceleration of the flag until finally some other limit state is reached. When the force, as indicated at 92, drops to zero, the flag stops. A movement in the opposite direction can be initiated by means of a comparatively low force, while the flag continues to move in

^⁵ die Gegenrichtung eine zunehmend höhere Reibungskraftauftritt. ^ ⁵ the opposite direction an increasingly higher frictional force occurs.

Diese Charakteristik eignet sich besonders gut für Servo-Anwendungsfälle, da sie bestrebt ist, ein Pendeln oder andere Schwingungen auf ein Mindestmaß herabzusetzen, und weil sie es eher ermöglicht, eine aperiodisch, z. B. kritisch gedämpfte Verstellbewegung ohne jeden nennenswerten Überlauf zu erreichen. Bei gewöhnlichen Servosystemen mit üblichen Reibungseigenschaften ist die anfängliche Reibungs-Gegenkraft im Vergleich zu der bei anhaltenden Geschwindigkeiten bestehenden Reibung vergleichsweise hoch. Infolgedessen muß der Servomotor eine hohe Anfangskraft erzeugen, um die Anfangsreibung zu überwinden. Wenn anschließend bei der üblichen Vorrichtung die Reibungskraft mit zunehmender Geschwindigkeit abnimmt, neigt das angetriebene Element zu einer unzulässigen Beschleunigung, wodurch die Beseitigung eines Pendeins und die Stabilisierung schwierig werden. Diese Probleme werden durch die Magnetteilchen-Rei-This characteristic is particularly suitable for servo applications, since it tends to cause oscillation or other vibrations to a minimum, and because it rather enables a aperiodic, e.g. B. to achieve a critically damped adjustment movement without any significant overflow. at common servo systems with common frictional properties is the initial frictional counterforce im Compared to the friction that exists at sustained speeds, it is comparatively high. Consequently the servomotor must generate a high initial force in order to overcome the initial friction. if then with the usual device the frictional force decreases with increasing speed, the driven element tends to accelerate in an impermissible manner, thereby eliminating it pendulum and stabilization become difficult. These problems are caused by the magnetic particle

^fe5 bungseigenschaften gemäß Fig.9 weitgehend ausgeschaltet oder vermieden. ^fe 5 exercise properties according to Figure 9 largely eliminated or avoided.

Ersichtlicherweise dient die graphische Darstellung gemäß Fig.9 zur Vereinfachung der ErläuterungObviously, the graphic representation according to FIG. 9 serves to simplify the explanation

bestimmter festgestellter Vorisilc der mit Magnetteilchen arbeitenden Reibungs-Speichervorrichtung 30, und sie stellt eine etwas idealisierte Version der Charaklerislika dieser Vorrichtung dar. Die graphische Darstellung zeigt beispielsweise eine Symmetrie des Ansprcchcns auf Bewegung in beiden Richtungen, die in der Praxis möglicherweise nicht vollständig realisierbar ist. Ebenso lassen sich die hystereseartigen Eigenschaften möglicherweise bei aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen der Speichervorrichtung 30 nicht genau reproduzieren. Certain established conditions with magnetic particles operating friction storage device 30, and it represents a somewhat idealized version of the Characteristics of this device. The graphic Representation shows, for example, a symmetry of the claim to movement in both directions, which in may not be fully feasible in practice. Likewise, the hysteresis-like properties may not accurately reproduce on successive duty cycles of storage device 30.

Auf jeden KaII isl es derzeit noch nicht möglich, eine präzise theoretische Erklärung für das charakteristische Verhallen der magnetischen Speichervorrichtung 30 gemäß Fig..) zu geben. Eine mögliche Erklärung kann jedoch zumindest teilweise darin liegen, daß die winzigen magnetischen Teilchen in einem Magnetfeld danach trachten, sich in kctlcnarligen Reihen aufeinander auszurichten, wie dies in F i g. 10 dargestellt ist.At the moment it is not possible to find one on every quarrel precise theoretical explanation for the characteristic behavior of the magnetic storage device 30 according to Fig ..) to give. One possible explanation can be however, at least in part, reside in the tiny magnetic particles being in a magnetic field seek to align themselves in columnar rows, as shown in FIG. 10 is shown.

Ersichtlicher weise besitzen derartige Ketten eine gewisse Lngsdehnbarkcit, so daß, wie in F i g. 11 angedeutet, die Anfangsbewegung der Fahne 32 in erster Linie von einer l.ängsdehnung der Ketten begleitet ist. wobei eine vergleichsweise niedrige Gegenkraft gegenüber dieser anfänglichen Bewegung erzeugt wird. Wenn dann mehrere Ketten fortlaufend den Grenzpunkl ihrer l.ängsdehnbarkcil erreichen, beginnen die mit der Fahne in Berührung stehenden magnetischen Teilchen über die Fahnenoberfläche zu gleiten, wodurch die normalere Reibungscharakteristik hervorgerufen wird, die von einer Teilchenmasse erwartet werden kann.Obviously, such chains have a certain elongation, so that, as shown in FIG. 11th indicated, the initial movement of the flag 32 primarily from a longitudinal stretching of the chains is accompanied. with a comparatively low counterforce to this initial movement is produced. If several chains then continuously reach the limit point of their longitudinal elongation, the magnetic particles in contact with the flag begin to move over the surface of the flag slide, creating the more normal frictional characteristic that of a particle mass can be expected.

Wie erwähnt, ist die durch den Antriebsmotor 24 erzeugte Kraft dem durch die Spule 26 fließenden Strom proportional. Der Verstärkungsgrad des Verstärkers 72 kann jedoch typischerweise ziemlich hoch sein, so daß der Moiorslrom einen begrenzenden Höchstwert bei einem vergleichsweise kleinen Vcrstärker-Eingangssignal erreicht. Ausgedrückt auf die manchmal bei der Beschreibung von Servosystcmen benutzte Weise, bedeutet dies, daß die »V«-Kerbform der Motor-Betriebskennlinie gewöhnlich sehr eng ist, d. h. möglicherweise 0,1% des vollen Maßstabes bzw. Bereichs beträgt. Wenn daher die Signalquelle 74 einer derartigen Anordnung eine Positionsänderung von mehr als 0,1% des vollen Skalenausschlags verlangt, erreicht der Motorstrom schnell seinen maximalen Wert. Da erwartet werden kann, daß viele Positionsänderungen größer als 0,1% sind, arbeitet der Antriebsmotor unter diesen Bedingungen im wesentlichen als EIN-AUS-Konstantkraftvorrichtung. As mentioned, the force generated by the drive motor 24 is the current flowing through the coil 26 proportional. However, the gain of amplifier 72 can typically be quite high, so that the moior current has a limiting maximum value with a comparatively small amplifier input signal achieved. Expressed in the manner sometimes used in describing servo systems, this means that the "V" notch shape of the engine operating characteristic is usually very tight, i.e. H. may be 0.1% of full scale or range. Therefore, if the signal source 74 of such an arrangement shows a change in position of more than 0.1% the full scale deflection is required, the motor current quickly reaches its maximum value. There it can be expected that many position changes are greater than 0.1%, the drive motor is under-working these conditions essentially as an ON-OFF constant force device.

Die magnetische Speichervorrichtung 30 besitzt ebenfalls insofern eine charakterisiische »V«-Kcrbe. als die Reibungskraft in der Ausgangsstellung minimal ist und bei Bewegung aus der Ausgangsstellung in beiden Richtungen progressiv zunimmt. Anscheinend hängt die Breite des »V« zumindest in gewissem Maß von der Art der magnetischen Teilchen, insbesondere ihrer Größe, und möglicherweise anderen Eigenschaften ab. Dei einer Ausführungsform der Erfindung betrug die halbe Breite der V-förmigen Kerbe, d. h. die Bewegungsstrecke der Fahne von ihrer Ausgangsstellung bis zum Erreichen des maximalen Reibungspegels, etwa 0,25 bis 0,50 mm. Bei dieser speziellen Ausführungsform stellte diese Fahnenbewegung etwa 2 bis 4% des vollen Skalenausschiags dar, d. h. sie war wesentlich größer als die »V«-Kerbe der Charakteristik des Antriebsmotors. Da jedoch die für den Übergang von Mindestreibung auf Höchstreibung erforderliche Liewegungsgröße talsächlich eine absolute Strecke ist, kann der durch diese Strecke dargestellte Prozentsatz des vollen Skalenausschlags durch Änderung des GesamtbewegungswegsThe magnetic storage device 30 also has a characteristic "V" -crbe to this extent. as the frictional force is minimal in the starting position and in both when moving from the starting position Directions increasing progressively. Apparently, the width of the "V" depends, at least to some extent, on the species of the magnetic particles, especially their size, and possibly other properties. Your one Embodiment of the invention was half the width of the V-shaped notch; H. the distance of movement of the Flag from its starting position to reaching the maximum friction level, about 0.25 to 0.50 mm. In this particular embodiment, this flag movement represented about 2 to 4% of the full scale deflection dar, d. H. it was much larger than the "V" notch of the drive motor characteristics. There however, the size of the movement required for the transition from minimum friction to maximum friction is decisive is an absolute distance, the percentage of the full scale deflection represented by this distance can be by changing the total path of movement

'■> der Fahne, der für eine Atisgangssignaländerung über den vollen Skalenbereich hinweg erforderlich ist, abgewandelt werden. '■> the flag, which is required for a Atisgangssignaländerung over the full scale range of time, be modified.

Wenn die »V«-Kerbe der Motorcharakteristik wesentlich schmäler ist als diejenige der MagnetspeicherWhen the "V" notch of the motor characteristic is much narrower than that of the magnetic memory

U) vorrichtung, erreicht die Motorkraft ihren Höchstwert wesentlich vor dem Punkt, an dem die Reibungs-Hcmmkraft ihren Höchstwert erreicht. Zur Vermeidung übermäßiger Geschwindigkeit des bewegbaren Glieds 20 bei größeren Positionsänderungen sollte die maxima-U) device, the motor power reaches its maximum value well before the point at which the frictional Hcmmkraft reached its maximum. To avoid excessive speed of the movable member 20 in the case of larger changes in position, the maximum

H Ie Reibungskraft auf zweckmäßige Weise auf die maximale Reibungskraft auf etwa die Hälfte der maximalen Moiorkraft eingestellt werden, so daß ein gewisser Spielraum für zusätzliche Motorkraft gewährleistet wird. z. B. um eine zufriedenstellende Ueschleunigung zu gewährleisten, um andere Reibungskräfte zu überwinden, die in einer realisierten Anlage vorhanden sind, und um die Überwindung möglicher Auswirkungen von Zeilverzögerungen zu unterstützen, wie sie beispielsweise auf die induktive Reaktanz der Motor-H Ie frictional force in an expedient manner to the maximum frictional force to about half the maximum motor power can be set, so that a certain margin for additional motor power is guaranteed will. z. B. a satisfactory acceleration to ensure to overcome other frictional forces that exist in a realized system and to help overcome the possible effects of line delays, like them for example on the inductive reactance of the motor

r> spule 26 zurückzuführen sind. Außerdem ist darauf hinzuweisen, daß die elektromotorische Gegenkraft der Motorspule infolge der Bewegung der Spule in einem Dauermagnetfeld bestrebt ist, den Spulenstrom in einem dynamischen Zustand zu reduzieren. Diese Wirkungr> coil 26 are due. It should also be noted that the counter electromotive force of the Motor coil as a result of the movement of the coil in a permanent magnetic field seeks the coil current in a reduce dynamic state. This effect

in führt zu einer Reduzierung der höchsten verfügbaren Motorkrafl bei höheren Geschwindigkeiten und kann einen gewissen Grad der Selbstregulierung der Fahnenbewegung gewährleisten.in leads to a reduction in the highest available Engine power at higher speeds and may have a certain degree of self-regulation Ensure flag movement.

Das System gemäß Fig. 5 kann als VerfahrensreglerThe system according to FIG. 5 can be used as a process controller

Ii verwendet werden, um an der Ausgangsklemme 80 ein Ventilregclsignal zu erzeugen, welches einem durch einen herkömmlichen Regelfunktionsgenerator, welcher als Signalquelle 74 dient, erzeugten Regelsignal entspricht. Ein derartiger RegelfunktionsgeneratorIi used to connect to output terminal 80 To generate Ventilregclsignal, which one by a conventional control function generator, which serves as a signal source 74, corresponds to the control signal generated. Such a control function generator

■in kann beispielsweise der Vorrichtung der genannten L)S-PS 35 50 014 entsprechen und ein von einem Meßwert- bzw. istwert-Eingangssignal abhängiges Ausgangssignal erzeugen, wobei nötigenfalls in das Ausgangssignal zweckmäßige Rückführ- und ) r^quenz-■ in the apparatus of the above L) S-PS, for example, 35 50 014 and produce a corresponding measured value of an input signal or actual value-dependent output signal, if necessary, in the output signal appropriate return and) r ^ QUENCY

•i"i komponenten für den betreffenden Verfahrensregelfall eingeführt werden. Die Vorrichtung 70 wandelt ein solches Signal in ein unmittelbar entsprechendes Stellungsinformationssignal um, d. h. in die Position des verstellbaren Glieds 20, während der Fühler 50 und der• i "i components for the relevant procedural rule case to be introduced. The device 70 converts such a signal into an immediately corresponding one Position information signal, d. H. in the position of the adjustable member 20, while the sensor 50 and the

w Zeiger 58 für dieses Positionsinformationssignal repräsentative Herauslese- bzw. Anzeigesignale liefern. Das Anzeigesigna! vom Verstärker 78 kann an ein entfernt gelegenes Ventilstellglied o. dgl. angelegt werden, um ein Verfahrensventil in Abhängigkeit von der Ausgangs-w pointer 58 representative of this position information signal Deliver read-out or display signals. The display signa! from amplifier 78 can be connected to a remote located valve actuator or the like are applied to a process valve depending on the output

■>5 signalgröße einzustellen. Der Zeiger 58 kann dabei die Position des Ventils anzeigen, so daß das übliche Ventüstellungs-Meßgerät entfällt, das typischerweise einem vom Ventil entfernt angeordneten Verfahrensregler zugeordnet ist.■> 5 signal size to be set. The pointer 58 can do the Show the position of the valve, so that the usual valve position measuring device is not required, the typical is assigned to a process controller arranged remotely from the valve.

ho Bei Anwendung der Anlage gemäß Fig. 5 auf die Verfahrensregelung speichert die mit magnetischen Teilchen arbeitende Speichervorrichtung 30 jederzeit ein Signal, welches das Ventilregelsignal darstellt. Bei einem Ausfall der Stromversorgung für den Regelfunk-ho When using the system according to FIG. 5 on the Process control stores the magnetic particle storage device 30 at all times a signal representing the valve control signal. If the power supply for the control radio fails

M tionsgenerator 74 wird daher die Ventilstellungsinformation sicher in einem unveränderbaren Speicher festgehalten, so daß ständig ein entsprechendes Ventilregelsignal erzeugt oder dieses VentilregelsignalM tion generator 74 is therefore the valve position information securely held in an unchangeable memory, so that a corresponding Valve control signal generated or this valve control signal

wieder hergestellt werden kann, nachdem die Stromzufuhr wieder erfolgt.can be restored after power is restored.

Die Anlage kann auf die Handbetriebsart umgestellt werden, indem ein Schalter 24 zwischen dem Regelfunktionsgenerator 74 und dem Eingang zum Verstärker 72 geöffnet und anschließend das Ventilsignal durch manuelle Verschiebung des Zeigers 58 in eine gewünschte Ventilöffnungsstellung geregelt wird. Bei dieser Handbetriebsart ergreift die Bedienungsperson, wenn sie den Zeiger 58 erfaßt, effektiv den Schaft des Verfahrensventils, da eine Verschiebung des Zeigers automatisch eine entsprechende Bewegung des Ventilschafts hervorbringtThe system can be switched to manual mode by placing a switch 24 between the control function generator 74 and the input to the amplifier 72 and then the valve signal through manual displacement of the pointer 58 is regulated in a desired valve opening position. at In this manual mode, when the operator grasps the pointer 58, he effectively grasps the shaft of the Process valve, since a movement of the pointer automatically results in a corresponding movement of the valve stem brings forth

Fig.6 veranschaulicht eine Verfahrensregelanordnung, bei welcher die Rückkopplungseinrichtung um die Speichervorrichtung 70 herum nicht-leitfähig, speziell kapazitiv ibt und eine Rolle bei der Bestimmung der dynamischen Eigenschaften der Regelfunktion spielt Die spezielle dargestellte Reglerkonstruktion kann für verschiedene Regelaufgaben eingesetzt werden, beispielsweise für eine Strömungsregelung, und sie weis! demzufolge Einrichtungen auf, um sowohl eine Proportionierung als auch eine Rückführwirkung im Ventilregelsignal hervorzubringen.6 illustrates a process control arrangement, in which the feedback means around the storage device 70 are non-conductive, specifically capacitive and plays a role in determining the dynamic properties of the control function The special controller construction shown can be used for various control tasks, for example for a flow control, and she knows! accordingly means to both a proportioning and a feedback effect in the valve control signal to bring forth.

Das Abwcichsignal bzw. die Regelabweichung, d. h. ein dem Unterschied zwischen einem Meßwert- bzw. Istsignal und einem Sollwertsignal proportionales Signal, wird zunächst durch ein RC-Netz aus einem gi oßen Widerstand 100 (gewünschtenfalls einstellbar) in Parallelschaltung mit einem Kondensator 102 und sodann über einen vergleichsweise kleinen Eingangswiderstand 106 an einen Verstärker 108 angelegt. Dieser Verstärker weist eine stabilisierende Rückkopplungsschaltung 110 und einen zwischen seine Eingangsklemmen geschalteten kleinen Kondensator auf. Das Ausgangssignai des Verstärkers 108 regelt auf die vorher beschriebene Weise den Stromfluß durch die Spule 26 eines Stellmotors, um eine Kraft auf ein in Fig. 6 nicht dargestelltes, dem bewegbaren Glied 20 gemäß Fig. 1 entsprechendes bewegbares Glied auszuüben. Diesem bewegbaren Glied ist eine mit magnetischen Teilchen arbeilende Speichervorrichtung der in Fig. I bei 30 dargestellten Art zugeordnet. Ein Stellungsfühler 50 spricht auf die Verstellung des bewegbaren Glieds an und erzeugt ein Signal das einem Verstärker 112 eingespeist wird, um ein Ventilregelsi· gnal und ein entsprechendes Rückkopplungssignal /u erzeugenThe deviation signal or the control deviation, i.e. H. the difference between a measured value or Actual signal and a signal proportional to a setpoint signal, is initially made up of a pour resistance 100 (adjustable if required) in Parallel connection with a capacitor 102 and then via a comparatively small input resistance 106 is applied to an amplifier 108. This amplifier has a stabilizing feedback circuit 110 and a small capacitor connected between its input terminals. That Output signals of the amplifier 108 regulates the flow of current through the in the manner previously described Coil 26 of a servomotor to apply a force to a movable member 20 (not shown in FIG. 6) exercise according to FIG. 1 corresponding movable member. This movable member is one with associated with magnetic particle arbeilende storage device of the type shown in Fig. I at 30. A Position sensor 50 responds to the displacement of the movable member and generates a signal that one Amplifier 112 is fed in to generate a valve control signal and a corresponding feedback signal / u produce

Ein Regler gemäß F i g. 6 für das Rückkopplungssi gnal wird vom Verstärker 112 über einen Kondensator 114 an die Verbindungsstelle /wischen Widerständen 100 und 106 angekoppelt. Diese Verbindungsstelle stellt effektiv den Eingang des Verstärkers 108 dar. da der Eingangswidersiand 106 gegenüber dem Widerstand 100 ziemlich geringe Größe besitzt. Wenn im Betrieb eine Änderung der Regelabweichung am Regeleingang, z. B eine Stufenschaltung auftritt, so tritt diese Spannungsänderung zunächst über den Eingangskon densator 102 auf. wobei eine entsprechende, entgegen gesetzte Polarität besitzende Spannung über den Rückkopplungskondcnsätor 114 hinweg, d, h. am Ausgang des Reglers auftritt. Die Größö der Ausgatigsspannungsänderung wird durch die relativen Kapazitäten der Kondensatoren 102 und 114 bestimmt. Wenn diese Kapazitäten gleich sind, ist die Regler-Ausgangssignaländerung gleich der Regelabweichungsänderung. (Anmerkung: Diese anfängliche Ausgangssignaländerung stellt das »ProportionierschritlH-Ansprechen auf plölzliehe Änderungen des Meßwerts bzw. Istwerts dar).A regulator according to FIG. 6 for the feedback si Signal is fed from amplifier 112 via a capacitor 114 to the junction / between resistors 100 and 106 coupled. This junction effectively represents the input to amplifier 108 Input resistance 106 to resistor 100 is quite small in size. When in operation a change in the control deviation at the control input, e.g. If a step change occurs, this occurs Voltage change first on the input capacitor 102 on. being a corresponding, contrary voltage having set polarity across feedback capacitor 114, i. e. at the exit of the controller occurs. The size of the output voltage change is determined by the relative capacitances of capacitors 102 and 114. If those Capacitances are equal, the controller output signal change is equal to the control deviation change. (Annotation: This initial change in the output signal represents the "proportional step" response to sudden Changes in the measured value or actual value).

Nach dem vorstehend erwähnten anfänglichen Ansprechen lädt sich der Rückkopplungskondensator 114 mit einer durch die RC-Kombination aus dem Widerstand 100 und dem Kondensator 114 bestimmten Geschwindigkeit auf. Die um die Vorrichtung 70 herumgeführte Rückkopplungsschaltung wirkt talsächlich als Integrator und gewährleistet eine Rückführwirkung im Reglerausgangssignal, um sicherzustellen, daß das Venlilregelsignal schließlich eine für die Rückführung des Istwerts praktisch auf den gewünschten Sollwert erforderliche Größe erreicht. Aus den vorstehenden Ausführungen geht somit hervor, daß sich die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr vorteilhaft zur Verwendung bei Verfahrensregelanlagen eignet.After the initial response noted above, the feedback capacitor charges 114 with one determined by the RC combination of resistor 100 and capacitor 114 Speed up. The feedback circuit around device 70 actually works as an integrator and ensures a feedback effect in the controller output signal to ensure that the valve control signal finally one for the return of the actual value practically to the desired one Required size reached. From the foregoing it is therefore apparent that the device according to the invention is very advantageously suitable for use in process control systems.

Die Anlage gemäß Fig.6 weist außerdem eine Einrichtung zur stoßfreien, abgleichiosen Umschaltung zwischen automatischem und manuellem Betrieb auf. Indem der Schalter 94/4 in die Hand-Position gelegt wird, wird der Eingang des Verstärkers 108 effekliv ^eerdei bzw. an Masse ^ac\£^ai und die Molors^ii'** 2^* stromlos gemacht. Danach kann das in F i g. 5 dargestellte bewegbare Glied 20 von Hand verschoben werden, um das Ausgangssignal zum Ventil zu regeln. Gewünschtenfalls können die links der Linie 74/4 gelegenen hauptsächlichen Teile des Regdfunktionsgenerators ausgebaut werden, um etwa erforderliche Instandsetzungen oder Einstellungen /u ermöglichen, ohne daß hierdurch auf irgendeine Weise der weitere Betrieb der Ausgangssignalabschniite der Vorrichtung, einschließlich der Speichervorrichtung 30 und des bewegbaren Glieds 20. gestört wird. Der Regler kann anschließend wieder in seinen Betriebszustand zurückversetzt und auf die aktive Steuerung des Antriebsmotors 24 zurückgeschaltet werden, ohne daß »Stoße« im Verfahren auftreten oder eine Abglcicheinstellung vor dem Umschalten auf automatischen Betrieb erforderlich wäre.The system according to FIG. 6 also has a device for bumpless, adjustment-free switching between automatic and manual operation. By placing the switch 94/4 in the manual position, the input of the amplifier 108 is effectively de-energized or at ground ^a c \ £ ^a i and the Molors ^ ii '** 2 ^ *. Thereafter, the in FIG. 5, movable member 20 shown can be manually displaced to regulate the output signal to the valve. If desired, the main parts of the regdfunction generator located to the left of line 74/4 can be removed to enable any repairs or adjustments that may be required, without in any way affecting the further operation of the output signal sections of the device, including the storage device 30 and the movable member 20 . is disturbed. The controller can then be reset to its operating state and switched back to the active control of the drive motor 24 without "jolts" occurring in the process or without having to adjust the adjustment before switching to automatic operation.

In Fig. 7 ist die erfindungsgemäßc Speichervorrichtung 70 bei einer Verfahrcnsregelanlage dargestellt, bei welcher das primäre Regelsignal von einem clektroni sehen Rechner 120 geliefert wird. z. B. in t orm von pulsierenden Signalen, etwa solchen bei denen die Impulsdauer die Größe darstellt, um welche das Verfahrensventil verstellt werden soll, während die Umpulspolarität die Richtung der Ventilverstellung angibt Die Rechnersignale werden einem Eingangsver starker 122 zur Steuerung der Arbeitsweise des bewegbaren Glieds. /. B. des Glieds 20. eingespeist, dessen Position durch eine Magneileilchen-Spcichervorrn htung 30 /wischen den geforderten Positionsändcrungen sicher festgehalten wird Die Position b/w Ausrichtung des bewegbaren Glieds wird ständig abgegriffen, um ein Vcntilrcgel Ausgangssignal von einem Ausgangsverstärker 124 /u erzeugen.In Fig. 7 is the memory device according to the invention 70 shown in a process control system, at which the primary control signal from a clektroni computer 120 is supplied. z. B. in t orm of pulsating signals, such as those in which the pulse duration represents the size by which the Process valve is to be adjusted while the Umpulspolarität indicates the direction of valve adjustment. The computer signals are sent to an input control stronger 122 for controlling the operation of the movable member. /. B. of the member 20. fed, its position by a magnetic particle storage device Attention 30 / between the required position changes is held securely The position b / w Orientation of the moveable member is continuously tapped to provide a Vcntilrcgel output signal an output amplifier 124 / u.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Dreistellungs Schalter 126 vorgesehen, welcher ein Umschalten der Anlage von Rechncrregelung auf Ubcrlagerungs-Analogregelung oder auf Handregelung ermöglicht. In der /uletzl genannten Stellung kann ein Von Hand betätigbarer Zweistellunp-Sehalter 128 kurzzeitig betätigt werden, um einen Strom beliebiger Polarität über einen großen Widerstand 130 zum Eingangsverstärker 122 zu schickcn₍ wodurch die Stellung des bewegbaren Glieds der Vorrichlung 70 variiert und das Veniilregclsignal entsprechend geändert wird. Sobald das Ventilsignai auf den gewünschten Wcrl eingestellt worden ist, hält es die Speichervorrich-In the embodiment shown, a three-position switch 126 is provided, which enables the system to be switched from computer control to overlay analog control or to manual control. In the position mentioned, a manually operated two-position switch 128 can be operated briefly in order to send a current of any polarity via a large resistor 130 to the input amplifier 122 ₍ whereby the position of the movable member of the device 70 varies and the valve control signal changes accordingly As soon as the valve signal has been set to the desired Wcrl, it holds the memory device

Hing 70 sicher auf diesem Wert fest, d. h. sie wirkt als sogenannte »harte« Handregelung. Wenn der Schalter 126 in die Unterstützungsstellung umgelegt ist, wird ein Analogregler mit ähnlicher Anordnung gebildet, wie sie in Verbindung mit F i g. 6 beschrieben wurde. Da dieser Regler normalerweise nur in Notfällen verwendet wird, wenn eine Präzisionsregelung nicht unbedingt wesentlich ist, brauchen die verschiedenen Reglerbauteile nicht von der kostspieligsten höchsten Qualität zu sein. Beispielsweise könnten die Kondensatoren 132 und 134 gewöhnliche Elektrolytkondensatoren sein.Was 70 sure stuck on this value, i. H. she acts as so-called "hard" manual control. When the switch 126 is flipped to the assist position, a Analog regulators formed with a similar arrangement as in connection with F i g. 6 has been described. Since this Regulator is normally only used in emergencies when precision control is not essential is not required by the various controller components to be of the most expensive highest quality. For example, capacitors 132 and 134 be ordinary electrolytic capacitors.

Fig.8 veranschaulicht die Anwendung der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung auf eine Meßstreifen-Aufzeichnungsvorrichtung der Art, bei welcher ein Schreibstift permanente Markierungen auf einem sich bewegenden Meßstreifen erzeugt Die Anlage gemäß F i g. 8 weist eine Anzahl solcher Meßstreifen-Aufzeichnungseinheiten 150/4, 150B, 150C auf, die jeweils ihre eigene Speichervorrichtung aufweisen und sämtlich auf Zeitteiler-Basis durch eine gemeinsame, durch einen Verstärker 152 angedeutete Betätigungseinrichtung bedient werden.8 illustrates the application of the invention Storage device to a gauge recording device of the type in which a Pen creates permanent markings on a moving measuring strip F i g. 8 has a number of such gauge recording units 150/4, 150B, 150C, each with their have their own storage device and all on a time divider basis by a common, by one Amplifier 152 indicated actuator are operated.

Jede Aufzeichnungseinheit 150 weist ein schwenkbar gelagertes Glied 70 auf. das einen Schreibstift 154 zur Aufzeichnung von Kurven auf dem sich bewegenden Meßstreifen 156 trägt. Wie erwähnt, wird das Glied 20 durch einen Antriebsmotor 24 betätigt, und seine Stellung wird ständig durch einen Fühler 50 abgegriffen, wodurch ein die Schreibstifiposition angebendes Anzeigesignal erzeugt wird. Das bewegbare Glied 20 ist außerdem an eine Speichervorrichtung 30 angekoppelt, welche die Reibungseigenschaften von winzigen, ma· gnetisierten Teilchen der vorher beschriebenen Art ausnutzt.Each recording unit 150 has a pivotably mounted member 70 . which carries a pen 154 for recording curves on the moving gauge 156. As mentioned, the member 20 is actuated by a drive motor 24, and its position is continuously picked up by a sensor 50, whereby an indicator signal is generated which indicates the pen position. The movable member 20 is also coupled to a storage device 30 which uses the frictional properties of tiny, magnetized particles of the type previously described.

Das Zeitteiler-System kann von einer beliebigen, bereits verwendeten Form sein. Eine Ausführungsform eines solchen Systems ist in F i g. 8 lediglich zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens dargestellt. Bei diesem System werden drei Multiplex-Schalter 160, 162, 164. die eine kommutatorartige Funktion erfüllen, gemeinsam durch einen Schaltersynchronisator 160 angetrieben. Hierdurch werden 1. die einzelnen Aufzeichnungseinheiten 150 der Reihe nach mit der gemeinsamen Betätigungseinrichtung verbunden, um ein Motorsteuersignal zur jeweils gewählten Aufzeich· nungseinheit zu schicken und ein Schreibstiftstellungs-Kupplungssignal von der betreffenden Einheit zum einen Eingang des Verstärkers 152 zu liefern, und wird 2 der andere Eingang des Verstärkers 152 mit einem der gewählten Aufzeichnungseinheit entsprechend Meß- so wert- b/w. Istwertsignal verbunden.The time division system can be of any form already in use. One embodiment such a system is shown in FIG. 8 shown only to illustrate the inventive concept. This system uses three multiplex switches 160, 162, 164. which fulfill a commutator-like function, together through a switch synchronizer 160 powered. As a result, 1. the individual recording units 150 are sequentially marked with the common actuating device connected to a motor control signal for the selected record transmission unit and a pen position clutch signal from the unit concerned to an input of the amplifier 152, and is 2 the other input of the amplifier 152 with one of the selected recording unit in accordance with measurement so worth b / w. Actual value signal connected.

Auf diese Weise wird jede Aufzeichnungseinheit periodisch durch ein entsprechendes Istwertsignal aktiviert, um ihren Schreibstift entsprechend dem jeweiligen Signalpegel einzustellen. Das Stelliings-Rückkopplungssignal wird, wie bei der Ausführung^ form gemäß F i g. 5. über eine konduktive Rückkopp lungsschaltung geliefert, so daß der Schreibstift ständig in eine Position getrieben wird, welche unmittelbar dem angelegten Istwertsignal entspricht. Während der Zeitspannen /wischen dieser Betätigung der ein/einen Aufzeichnungseinheiteri hallen die zugeordneten Spcichcrvorrichtungen 30 die Schreibstifte sicher in den vorher erreichten Stellungen fest, so daß die einwandfreie Anzeige und Aufzeichnung der Meßdalcn &5 ungestört Weiler möglich ist. Wenn einer der AufzeichnungS'Schreibstifte Während dieser Zeitspannen in eine neue Position verschoben wird, gewährleisten die Reibungseigenschaften des magnetischen Materials, wie vorstehend im einzelnen erläutert, ein besonders günstiges Servoansprechen, wodurch eine genaue Verstellung bzw. Positionierung innerhalb der bei einem Zeitteiler-System verfügbaren, verkürzten Aktionszeit sichergestellt wird.In this way, each recording unit is periodically indicated by a corresponding actual value signal activated to adjust your pen according to the respective signal level. The Stelliings feedback signal becomes, as with the execution ^ form according to FIG. 5. Supplied via a conductive feedback circuit so that the pen constantly is driven into a position which is immediately the corresponds to the applied actual value signal. During the time spans of this actuation the one The associated storage devices 30 safely echo the pens into the recording units positions previously reached, so that the correct display and recording of the measuring tables & 5 undisturbed hamlet is possible. When one of the record's pens Moving to a new position during this period ensures the Frictional properties of the magnetic material, as explained in detail above, a particular one favorable servo response, whereby an exact adjustment or positioning within the one Time divider system available, shortened action time is ensured.

Aus der vorstehenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung ist ersichtlich, daß ein besonderes Merkmal der Erfindung in der Verwendung kleiner, magnetisierbarer Teilchen zur Hervorbringung von Reibungswirkungen besteht, wodurch eine besonders vorteilhafte Speichervorrichtung für Signalwerte geschaffen wird, welche die Größen von physikalischen Zuständen u. dgL angeben. Die Verwendbarbeit von kleinen, magnetisierba^ren Teilchen war selbstverständlich lange vor der Erfindung bekannt. Beispielsweise veranschaulicht die US-PS 25 00 953 die Verwendung von magnetischen Teilchen in einem sogenannten Magnetwiderstand. Die US-FLi 25 75 360 lehrt die Verwendung magnetischer Teilchen in einer drehmoment- und kraftübertragenden Vorrichtung, d. h. einer Magnetkupplung. Gemäß der US-PS 26 67 237 werden magnetische Teilchen in einem magnetischen Flüssigkeits-Stoßdämpfer und in ähnlichen Vorrichtungen verwendet. Die US-PS 26 29 552 zeigt die Verwendung einer magnetischen Flüssigkeitskupplung in einem Regelsystem. Die US-PS 26 03 103 offenbart eine variable Trägheitsvorrichtung unter Verwendung von magnetisierbaren Teilchen. Gemäß der US-PS 27 92 565 werden fließfähige magnetische Teilchen, die durch Magnetismus verfestigt wurden, zur Verhinderung jeglicher Bewegung eines Mechanismus verwendet; diese Patentschrift offenbart auch eine variable Widerstandseinheit mit in Öl suspendiertem Carbonyleisen. Die US-PS 29 96 267 veranschaulicht eine Schwingungsdämpfereinrichtung mit einem Puffer variabler Viskosität, der fließfähige Magnetteilchen enthält. Keine dieser Patentschriften nimmt jedoch die vorliegende Erfindung vorweg. Obgleich vorstehend verschiedene spezielle Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen lediglich die Vorteile und Merkmale der Erfindung erläutern, keinesfalls aber als die Erfindung einschränkend angesehen werden, da dem Fachmann selbstverständlich verschiedene Abwandlungen und Änderungen der dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen möglich sind, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.From the above description of various embodiments of the invention it can be seen that a special feature of the invention consists in the use of small, magnetizable particles for producing frictional effects, whereby a particularly advantageous storage device for signal values is created which indicate the sizes of physical states and the like . The Verwendbarbeit of small, magnetisierba ^r s particle was of course long been known prior to the invention. For example, US Pat. No. 2,500,953 illustrates the use of magnetic particles in a so-called magnetoresistor. US-FLi 25 75 360 teaches the use of magnetic particles in a torque and force transmitting device, ie a magnetic coupling. According to US Pat. No. 2,667,237, magnetic particles are used in a magnetic liquid shock absorber and in similar devices. The US-PS 26 29 552 shows the use of a magnetic fluid coupling in a control system. US-PS 26 03 103 discloses a variable inertia device using magnetizable particles. According to US Pat. No. 2,792,565, flowable magnetic particles which have been solidified by magnetism are used to prevent any movement of a mechanism; this patent also discloses a variable resistance unit with carbonyl iron suspended in oil. The US-PS 29 96 267 illustrates a vibration damper device with a variable viscosity buffer containing flowable magnetic particles. However, none of these patents anticipate the present invention. Although various specific embodiments of the invention are shown and described above, these embodiments are only intended to explain the advantages and features of the invention, but in no way be viewed as restricting the invention, since the person skilled in the art can of course make various modifications and changes to the embodiments shown and described without that deviates from the scope of the invention.

Zusammenfassend wird mit der Erfindung somit eine Signalverarbeitungsvorrichtung zur Verwendung bei industriellen Instrumentensystemen und dgl. geschaffen, die eine Speichereinrichtung zur Aufrechterhaltung eines Signalpegels während langer Zeitspannen ohne Abweichung b/w. Drift aufweist. Ein Eingangssignalpegel wird in eine Verschiebung eines bewegbaren Glieds umgewandelt, und /war mit Hilfe eines durch das Eingangssignal und ein Stellungs Rückkopplungssignal gesteuerten Stellmotors. Mit dem bewegbaren Glied ist eine dieses in einer vorgegebenen Stellung hallende Roibungsvornchliing gekoppeil, die somit als Speicher für den F.ingangssignalwcrt b/w pegel dient. Die Reibungsvörfiehtung weist ein dünnes, fahnenarliges Element auf, das am bewegbaren Glied befestigt Und im Luftspalt eines Dauermagneten angeordnet ist. Dieser Luftspalt enthält außerdem eine Masse winziger, magnetisierbarer Teilchen, die unter dem Einfluß des Magnclfclds an den Oberflächen des fahfidnartigcn Elements angreifen und gegenüber diesem eineIn summary, the invention is thus a Signal processing apparatus for use in industrial instrument systems and the like. Created, the one memory device for maintaining a signal level for long periods of time without Deviation b / w. Has drift. An input signal level is translated into a displacement of a movable member converted, and / was using a through the input signal and a position feedback signal controlled servomotor. With the movable member, this is echoing in a predetermined position Roibungsvornchliing gekoppeil, thus acting as a memory for the input signal value b / w level. the Friction provision has a thin, flag-like appearance Element on which is attached to the movable member and in Air gap of a permanent magnet is arranged. This air gap also contains a mass of tiny, magnetizable particles, which under the influence of the magnetic field on the surfaces of the vehicle-like Attack elements and against this one

Rejbungs-Hemmkraft erzeugen. Diese Reibungs-Hemmkraft ist bei der Bewegung aus einer Ausgangsstellung zunächst vergleichsweise gering, nimmt aber anschließend progressiv bis bis auf einen gleichbleibenden Wert zu, wodurch überlegene dynamische Leistung speziell in einem Servo-Positioniersystem gewährleistet wird. Die Erfindung ist für verschiedene Anwendungsfälle einsetzbar, einschließlich Verfahrensreglern und Meßstreifen-Aufzeichnungssystemen,Generate friction inhibiting force. This frictional inhibiting force is initially comparatively low when moving from a starting position, but increases then progressively down to a steady value, resulting in superior dynamic performance especially guaranteed in a servo positioning system will. The invention is useful in a variety of applications including process controllers and Measuring strip recording systems,

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

I.Signalververarbeitungvorrichlung with an adjustable Link as a storage element in a servomechanism for process control, d a through characterized in that a part of the adjustable member (20) is magneiisiert in a mass Particle (40) is movably arranged, which is caused by a magnetic field approximately transversely to the direction of movement of the member (20) are set and a friction-inhibiting force on said part of the Exercise member (20).

2. Device according to claim 1, characterized in that the particles are arranged in an air gap defined by a magnetic material with two magnetic poles and that said part of the member (20) consists of a comparatively thin, elongated element (32) which is parallel / i ¹ the magnetic poles in the air gap is movably arranged.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the magnetic field is constant.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that that the particles are substantially spherical.

5. Apparatus according to claim 4, characterized thereby. that the particles have an average diameter of about 0.25 to 0.025 mm.

6. Vorrichiung according to claim! .By marked- J0 eases. that the particles consist of iron oxide.

7 device according to claim 1, characterized in that Let the g.-nannd part of the link (20) be non-magnetic.

ti. Device according to claim 1, characterized in that the particles can be aligned by the magnetic field / u row-like rows which extend transversely from the mentioned part of the member (20) and slight displacements of this part while exerting a stretching effect on the Celtic -to allow rows without developing the maximum frictional force iii.

9. Apparatus according to claim!. Characterized in that d.iss the cilied (20) is an elongated element. that depending on one on it tusgcübten force can be swiveled, and that the part located in the particle mass (40) is a part of the cilied (20) attached, flag-like component made of non-magnetic Material is.

10. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the adjustable cilied (20) is assigned a sensor (50) which feeds a circuit arrangement (78, 12, Ri, 72, 74, 24) for obtaining a feedback signal . «

11. The device according to claim 10, characterized in that the circuit arrangement finer procedural control system (Fig. 6, Fig. 7) exists.

12. The device according to claim 10, characterized in that the circuit arrangement consists of a measuring strip recording device.