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Vorrichtung zur Überwachung eines durch ein elektrisches Pührungssignal
angesteuerten Stellmotors Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung
eines durch ein elektrisches Pührungssignal angesteuerten Stellmotors mit einer
Stellungsrückführung, bei welcher aus der Differenz des Pührungssignals und des
Rückführsignals einmal ein Steuersignal gebildet wird, dem die Stellgeschwindigkeit
proportional ist, und zum anderen ein Störungssignal, das einen Schwellwertschalter
beaufschlagt.
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Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Überwachung von Stellmotoren
zur Betätigung der Steuerflächen von Flugzeugen.
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Es ist bekannt, den Ausgang eines Stellmotors dadurch zu über wachen,
daß der Ausgang des Stellmotors mit dem Ausgang einer elektrischen Nachbildung des
Stellmotors verglichen wird. Die
Größe der Differenz der Ausgänge
von Stellmotor und Stellmotors Modell wird als pehlerkriterium herangezogen. Der
Stellmotor ist meist laufgeschwindigkeitsbegrenzt, so daß er nichtlineares Verhalten
zeigt. Es erfordert einen nicht unerheblichen Aufwand, ein solches nichtlineares
Verhalten des Stellmotors in einem Modell genau nachzubilden.
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Es ist weiterhin bekannt, zur Überwachung die Differenz zwischen kommandiertem
und ausgeführtem Stellmotorausschlag heranzuziehen.
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Der kommandierte Stellmotorausschlag wird durch ein Pührungssignal
vorgegeben, während der ausgeführte Stellmotorausschlag durch ein Rückführsignal
einer Stellungsrückführung dargestellt ist. Die Stellgeschwindigkeit ist der Differenz
zwischen kommandiertem wld ausgeführtem Stellmotorausschlag proportional. Das Differenzsignal
wird gleichzeitig als Störungssignal einem Shellwertschalter zugeführt, der anspricht,
wenn das Störungssignal einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Bei dieser
bekannten Vorrichtung kann auch bei fehlerfreiem Betrieb des Stellmotors eine große
Amplitude des Störungssignals auftreten, so daß der Schwellwert des Schwellwertschalters
relativ groß gewählt werden muß, um ungewollte Ab schaltungen im Normalbetrieb zu
vermeiden.
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Der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwachung
eines Stellmotors der eingangs definierten Art zu schaffen, welche einerseits Fehler
sei es in der elektrischen Steuerung des Stellmotors, sei es im Stellmotor selbst
rechtzeitig zu erkennen vermag und andererseits ungewollte Abschaltungen im Normalbetrieb
ausschließt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Bildung
des Störsignals dem Steuersignal ein der Stellgeschwindigkeit proportionales Signal
so entgegengeschaltet ist, daß das Störungssignal bei normalem Betrieb null ist.
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Gemäß der Erfindung wird aus der Differenz von iiuf1rungss ignal und
ckfuhrsignal £ial ein Steuersignal gebildet. Die Stellgeschwindigkeit ist proportional
diesem Steuersignal. Das Störsignal wird aus dem Steuersignal gebildet. Diesem Steuersignal
wird ein der Stellgeschwidigkeit proportionales Signal entgegengeschaltet, und da
im Normalbetrieb die Stellgeschwindigkeit proportional dem Steuersignal ist, können
die beiden Signale so aufgeschaltet werden, daß im Normalbetrieb das resultierende
Störsignal null ist.
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Vorteilhafterweise ist das dem Steuersignal entgegengeschaltete Signal
der Stellgeschwindigkeit mit einem Proportionalitätsfaktor proportional, der gleich
ist dem bei normalem Betrieb gültigen Verhältnis von Steuersignal zu Stellgeschwindigkeit.
Die Erfindung gestattet eine einwandfreie Überwachung auch eines laufgeschwindigkeitsbegrenzten
Stellmotors. Hierzu ist vorgesehen, daß das Steuersignal bis zu einem Sättigungswert
der Differenz von Pührungssignal und Rückführsignal proportional ist, daß der Stellmotor
laufgeschwindigkeitsbegrenzt und die Stellgeschwindigkeit bis zu einem Grenzwert
proportional dem Steuersignal ist und daß dem Proportionalbereich des Steuersignals
der Proportionalbereich der Stellgeschwindigkeit genau zugeordnet ist. Hierdurch
wird auch bei einem laufgeschwindigkeitsbegrenzten Stellmotor eine strenge Proportionalität
zwischen Steuersignal und Stellgeschwindigkeit gewährleiostet, so daß auch dann
im Normalbetrieb das Störsignal verschwindet.
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Das Rückführsignal der Stellungsrückführung kann über ein differenzierendes
Netzwerk dem Jteuersignal entgegengeschaltet sein. Dabei kann das differenzierende
Netwerk ein Hochpaßfilter sein und das Steuersignal über ein Tiefpaßfilter verzögert
aufgeschaltet sein, dessen Zeitkonstante gleich der des Hochpaßfilters ist. Durch
die Aufschaltung des Steuersignals über ein Tiefpaßfilter wird die in dem Hochpaßfilter
auftretende Zeitverzögerung durch eine ebensolche Verzögerung des Steuersignals
kompensiert.
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Um Pehlschaltungen durch Anpassungsfehler oder dergleichen zu vermeiden,
kann dem Schwellwertschalter ein Zeitmonitor nachgeschaltet sein, der ein Störsignal
dann und nur dann abgibt, wenn die Dauer eines Schwellwertschalter-Ausgangssignals
eine vorgegebene Zeit überschreitt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß eine
kurzzeitige Überschreitung des Schwellwertes, wie sie an Signalsprungstellen auftreten
können, noch nicht zur Erzeugung eines Stör- oder Pehlersignals führen.
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Es ist bei der Regelung und Steuerung von Flugzeugen bekannt, Signale
von mehreren gleichartigen Gebern parallel zu erzeugen und die Stellmotore über
getrennte Kanäle redundant anzusteuern.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß in
parallelen Kanälen wenigstens zwei gleichartigen Führungssignalen je ein Rückführsignal
in der Stellungsrückführung entgegengeschaltet ist und die Differenzsignale an einer
an die Laufgeschwindigkeitsbegrenzung des btellmotors angepaßten Begrenzerstufe
anliegen, deren Ausgangs signale zur Bildung des Steuersignals zusammengeschaltet
sind, daß jedem Ausgangssignal einer Begrenzerstufe ein durch Differentiation des
zugehörigen RückführsignaS gewonnenes Stellgeschwindigkeitssignal zur Bildung je
eines Störsignals entgegengeschaltet ist, das an je einem Schwellwertschalter anliegt,
und daß die von den Schwellwertschaltern erzeugten Ausgangs signale über ein ODER-Glied
zu einer Pehleranzeige verkn8tt sind.
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Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter
Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Pig. 1 zeigt als Blockschaltbild
ein Beispiel eines zu überwachenden Dtellmotors.
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Pig. 2 zeigt als Blockschaltbild ein Überwachungssystem zur Überwachung
des Stellmotors von Fig. 1.
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Pig. 3 zeigt den Signalverlauf der einzelnen Signale bei fehlerfreiem
Betrieb.
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ig. 4 zeigt den Signalverlauf der einzelnen Signale bei fehlerhafter
Ansteuerung des Stellmotors.
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Fig. 5 zeigt den Signalverlauf der einzelnen Signale bei einem Fehler
im Stellmotor selbst.
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Fig. 6 zeigt in Einzelheiten eine Ausfuhrungsform der Schaltung.
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Fig. 1 zeigt als £lockschaltbild einen zu überwachenden Stellmotor,
der aus einem Steuerventil für hydraulisches Druckmittel und einem Stellkolben besteht.
Dies ist durch einen Block 10 in Fig. 1 dargestellt. Das Steuerventil öffnet proportional
zu einem Steuersignal in Gestalt eines Steuerstromes 1g mit einem Proportionalitätsfaktor
K2, der durch den Block 12 veranschaulicht ist. Die Stellgeschwindigkeit x ist jedoch
begrenzt auf einen a ert + Xa max wie durch den Block 14 dargestellt ist. Der Stellweg
Xa ist gleich dem Zeitintegral der Stellgeschwindigkeit xa, symbolisiert durch den
Block 16 mit der Übertragungsfunktion 1 .
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5 Das oteuerventil wird über zwei Kanäle von zwei Führungssignalen
e1 und x e2 angesteuert. Die Führungssignale werden durch zwei voneinander unabhängige
Meßgeber und Übertragungsketten erzeugt und sind im Normalbetrieb wenigstens im
wesentlichen gleich.
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Hierdurch erfolgt in üblicher Weise eine redundante Ansteuerung des
Stellmotors, die den Ausfall eines der Meßgeber festzustellen gestattet. Den Führungssignalen
werden Rückführsignale Xa1 bzw.
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xa2 vom Stellmotorausgang entgegengeschaltet. Die Xückführschleifen
sind mit 18 bzw. 20 bezeichnet, die Differenzen werden in den Punkten 22 bzw. 24
gebildet Die Differenzsignale Xe1 - Xa1 bzw. Xe2 - Xa2 werden innerhalb des Proportionalbereichs
in dazu proportionale Steuerströme 11 und 12 umgesetzt mit einem Proportionalitätsfakftor
K1, was durch die Blöcke 26 und 28 symbolisiert ist. Die Steuerströme 11 und 12
werden im Punkt 30 zu dem resultierenden Steuerstrom Ig vereinigt, der das Steuerventil
ansteuert.
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In der Praxis sieht das so aus, daß das Steuerventil von einer Doppelspule
gesteuert- ist und die Steuerströme Ii und I2 aus den beiden Kanälen in je einer
Hälfte dieser Doppelspule fließen.
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In beiden Kanälen ist noch je ein Strombegrenzer 32 bzw. 34 vorgesehen,
der den Strom 11 bzw. I2 auf einen vrert + I max begrenzt. Die Werte von Imax sind
an die Laufgeschwindigkeitsbegrenzung des otellmotors 10 so angepaßt, daß der Proportionalbereich
des Steuerstromes 1 genau dem Proportionalbereich der g Stellgeschwindigkeit xa
entspricht und der Sättigungswert Imax derSiserströme 12 und I2 bzw. des resultierenden
Steuerstromes Ig der maximalen Laufgeschwindigkeit oder Stellgeschwindigkeit zugeordnet
ist. Auf diese leise ist bei Normalbetrieb, und zwar auch bei Laufgeschwindigkeitsbegrenzung
des Stellmotors die Stellgeschwindigkeit xa streng proportional dem Steuersignal,
also dem Steuerstrom Ig.
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Das Überwachungssystem für den gemäß Pig. 1 angesteuerten Stellmotor
ist in Pig. 2 dargestellt. In einem Punkt 36 wird zur Bildung eines Störungssignals
S1 dem Steuersignal 11 ein der Stellgeschwindigkeit analoges signal so entgegengeschaltet,
daß bei Normalbetrieb das Störungssignal 1 verschwindet. Wie unter Bezugnahme auf
Fig. 1 geschildert wurde, ist die stellt geschwindigkeit xa1 proportional dem Steuerstrom
1 . Im Normalg zustand ist jeder der Teilströme 11 und I2 gleich groß, so daß im
Normalzustand ( 1 ) I1 - xa1 = 0 2 K2 ist. Ein Signal proportional zu xa1 wird erhalten,
indem das Rückführsignal xa1 mittels eines Hochpasses 38 differenziert und mit einem
Paktor 1K elektrisch multipliziert wird, wie 2K2 durch den Block 40 symbolisiert
ist. Das so erhaltene Signal * ist mit i Xa1 bezeichnet, wobei der Stern andeutet,
daß 2K2 dieses Signal durch Pseudodifferentiation mittels eines Filters gewonnen
ist. Um die in dem Hochpaßfilter mit der Zeitkonstanten TD erhaltene Zeitverzögerung
zu kompensieren, wird auch das Steursignal, also der Steuerstrom über ein Tiefpaßfilter
42 mit der gleichen Zeitkonstante TD geleitet. Es hat also das Hochpaßfilter 38
die Übertragungsfunktion (2) s 1 + TDS während das Tiefpaßfilter 42 die Übertragungsfunktion
1
+ TDs besitzt. Im Normalzustand ist dabei sichergestellt, daß sich die aus I1 abgeleiteten
und die aus xa1 abgeleiteten Signale im Punkte 36 im wesentlichen kompensieren,
so daß das Störungssignal null ist.
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In gleicher Weise werden der von dem zweiten Kanal herrührende Steuerstrom
I2 über ein Tiefpaßfilter 44 und das Rückfuhrsignal xa2 über ein Hochpaßfilter 46
differenziert und, symbolisiert durch Block 48, mit dem Faktor 1 multipliziert,
im Punkte 50 2 K2 gegeneinander geschaltet zur Bildung eines Störungssignals S2'
welches bei Normalbetrieb im wesentlichen null ist.
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Die Störungssignale S1 und S2 liegen an je einem Schwellwertschalter
oder Monitor 52 bzw. 54 an. Jeder Monitor liefert ein Ausgangssignal "L", wenn das
Störungssignal S1 bzw. S2 einen vorgegebenen Schwellwert + A überschreitet. In Fig.
2 sind diese Ausgangssignale mit M11 bzw. M12 bezeichnet. Solche Ausgangssignale
können kurzzeitig auch bei einwandfrei arbeitendem und einwandfrei angesteuertem
Stellmotor in Übergangsbereichen auftreten, wenn das Zeitverhalten der verschiedenen
Filter 42, 38 nicht ganz genau angepaßt ist. Um ein Fehlersignal bei Auftreten solcher
kurzzeitiger Ausgangssignale M11 und M12 zu vermeiden, sind Zeitmonitore 56 bzw.
58 vorgesehen, die ein Ausgangssignal M21 bzw. M22 dann und nur dann liefern, wenn
das
daran anliegende Eingangssignal M11 oder M12 eine vorgegebene
Dauer T* überschreitet. Die Ausgangssignale M21 und M22 sind über ein ODER-Glied
60 zur Erzeugung einer Fehleranzeige verknüpft.
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Bei Normalbetrieb ist wegen Gleichung (1) das Störungssignal gleich
null. In gleicher Weise ist ( 4 ) I2 - 1 xa2 = 0 2 K2 so daß auch das Störungssignal
2 gleich null ist. Dadurch können relativ niedrige Schwellen A der Schwellwertschalter
52 und 54 vorgegeben werden, insbesondere, da nur kurzzeitige Überschreitungen dieser
Schwellen durch die Monitore 56 und 58 unterdrückt werden.
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In Fig. 3 ist der Signalverlauf in den verschiedenen Punkten des Überwachungssystems
bei einwandfrei arbeitendem und einwandfrei angesteuertem Stellmotor dargestellt:
Es wird angenommen, daß beide Sührungssignale x el und xe2 einer Sprungfunktion
folgen, die in der ersten Zeile von Fig. 3 dargestellt ist. 1 und 1 folgen dabei
der in der zweiten Zeile von 1 2 Fig. 3 dargestellten Funktion. Die Steuerströme
steigen, bei entsprechender Höhe der Sprungfunktion, auf den Maximalwert ImaX.
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Das Steuerventil öffnet voll und der Stellmotor wird mit angetrieben
maximaler Laurgeschwindigkeit xa max , bis der Ausschlag xa des Stellmotors dem
Führungssignal entspricht und das Führungssignal durch die Stellungsrückführung
über die Schleifen 18 und 20 kompensiert wird.
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Dann sinken 11 und 12 wieder auf null ab. Das Steuersignal, d.h.
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der Steuerstrom I , der sich aus der Überlagerung der beiden g Teilströme
11 und 12 ergibt, hat den gleichen Verlauf jedoch mit doppelter Amplitude. Der Stellmotorausschlag
Xa läuft in der in der vierten Zeile von Fig. 3 dargestellten Weise in die durch
die oprungfunktion kommandierte neue Stellung ein. Durch Differentiation der Rückführsignale
werden der Stellgeschwindigkeit proportionale Signale xa1* und xa2* erzeugt, wie
sie in der fünften Zeile von Fig. 3 dargestellt sind. Diese Signale haben im wesentlichen
den gleichen Verlauf wie die Ströme 11 und I2 .
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Die Störungssignale, die durch Differenzbildung von 11 und xa1* *
bzw. I2 und Xa2 mit entsprechenden Faktoren gebildet werden, sind im wesentlichen
null. Es können an den Übergangsstellen von null auf den Sättigungswert bzw. vom
Sättigungswert auf null kurzzeitige Signalspitzen auftreten, wie in der drittletzten
Zeile von Fig. 3 gezeigt ist. Diese Signalspitzen können den Schwellwert während
kurzer Zeiten z 1 bzw. t 2 überschreiten, so daß die Schwellwertschalter Ausgangssignale
M11 bzw. M12 abgeben.
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Da die Dauer dieser Ausgangssignale # 1 bzw. # 2 kleiner als die Zeit
T* ist, die in den Monitoren 56 und 58 vorgegeben ist, sind die Ausgangssignale
M21 und M22 der Monitore 56 und 58 "0", so daß auch das Fehlersignal am Ausgang
des ODER-Gliedes 60 den Wert "0" besitzt.
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Xig. 4 zeigt die Reaktion des Überwachungssystems auf eine fehlerhafte
Änsteuerung. Es ist angenommen, daß das L0ührungssignal xel einer Sprungfunktion
unterworfen ist, während das Führungssignal xe2 in dem parallelen Kanal null bleibt.
Das würde beispielsweise eintreten, wenn der Meßgeber in dem zweiten Kanal
ausfällt
oder die Signalübertragung in dem zweiten Kanal unterbrochen ist. In dem ersten
Kanal wird zunächst ein Steuerstrom I1 erzeugt, der durch den Begrenzer 32 auf den
Wert Imax begrenzt ist. Dementsprechend erfolgt eine Auslenkung des Stellmotors
mit einer Stellgeschwindigkeit, die der halben maximalen Laufgeschwindigkeit xa
max entspricht. An dem Differenzpunkt 24 liegt einmal das Signal e2 = O an, zum
anderen mit negativem Vorzeichen ein Rückführsignal , welches von der duch den anderen
Kanal bewirkten Stellbewegung herrührt. Dementsprechend ergibt sich ein negativer
Steuerstrom 12 Es stellt sich dann ein Gleichgewichtszustand ein, wo der Stellmotor
die durch das Pührungssignal vorgegebene Stellbewegung noch nicht vollständig ausgeführt
hat, so daß ein endlicher Steuerstrom 11 zum Punkt 30 fließt, wo aber dieser Steuerstrom
Ii kompensiert wird durch den negativen Steuerstrom I2, der durch das negative Rückführsignal
xa2 , herxa2 vorgerufen wird. I und 12 laufen somit auf entgegengesetzt gleiche
Werte ein. Das Steuersignal 1g hat dann den auf Zeile 5 in Fig. 4 dargestellten
Verlauf, geht also schließlich auf null.
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Der Stellmotorausschlag x läuft auf einen konstanten Wert ein, der
jedoch nicht dem kommandierten Wert entspricht. Die Zeitableitung des Stellmotorausschlags
und damit der Rückführsignale ergibt einen Impuls, wie er in der siebenten Zeile
von Fig. 4 gezeigt ist. Aus diesen Signalverläufen ergeben sich die darunter dargestellten
Störungssignale 1 und S2. S1 weist zunächst einen kurzen Peak auf, der über den
Schwellwert A hinausgeht, jedoch durch den Zeitmonitor 56 unterdrückt wird, wie
sich aus der vorletzten Zeile von Fig. 4 ergibt. Dieser Peak wird hervorgerufen
durch die unterschiedlichen Signalverläufe des Steuersignals 11 und der Zeitableitung
xa1* des Stellmotorausschlags. Es folgt
dann ein flacher Anstieg
entsprechend dem flachen Abfall von '+ * . * xal bis Xa1 dann auf null absinkt,
während 11 auf einem erheblichen endlichen Wert bleibt. Dann steigt das Störungssignal
9 über den Schwellwert A an. Der Schwellwertschalter 52 liefert ein Ausgangssignal
M11, und nachdem dieses Ausgangssignal M11 für die Zeitdauer T * angestanden hat,
liefert auch der Zeitmonitor 56 ein Ausgangssignal M12 (siehe vorletzte Zeile von
Fig. 4).
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Noch früher spricht das Überwachungstem in dem anderen Kanal * an.
Subtraktion von Xa2 (Zeile 7) von I2 (Zeile 4) liefert ein Signal S2 das sofort
den Schwellwert A zum negativen hin unterschreitet und auch im Gleichgewichtszustand,
wenn I2seinen negativen Endwert angenommen hat und die Aellgeschwindigkeit wieder
auf null zurückgegangen ist, unterhalb von -A liegt. Der Schwellwertschalter 54
liefert somit sofort ein Ausgangssignal M12, und mit der Verzögerung T liefert auch
der Zeitmonitor 58 das Ausgangssignal M22 (letzte Zeile von Fig. 4). Dieses Signal
erscheint über das ODER-Glied 60 als Fehlersignal, so daß also bei Auftreten einer
Abweichung zwischen den Führungssignalen x * und xe2 mit einer Verzögerung T ein
Defekt gemeldet wird.
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Fig. 5 zeigt das Verhalten des erfindungsgemäßen Überwachungssystems
bei einer Störung des Stellmotors selbst, wobei angenommen ist, daß das Steuerventil
des hydraulischen Stellmotors defekt ist.
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In diesem Falle sind angenommenerweise die beiden Führungssignale
xel = Xe2 = O. Trotzdem wird der Stellmotor durch das defekte Steuerventil mit Druckflüssigkeit
beaufschlagt, so daß er bis zu
seinem Anschlag , entsprechend dem
Ausschlag xa max läuft. Die Steuerströme 11 und I2 werden gleichermaßen durch die
mit negativem Vorzeichen aufgeschalteten Rückführsignale xai bzw.
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xa2 auf den negativen Maximalwert Imax gesteuert. Daraus ergibt sich
ein entsprechend negativer Wert des Steuersignals 1g Da der Stellmotor mit konstanter
Geschwindigkeit bis zu seinem Anschlag läuft, ist die Zeitableitung des Stellmotorausschags
und der Rückführsignale ein Rechteckimpuls. Aus der Differenz des Steuersignals
1 und des Rechteckimpulses ergibt sich für die Dtörungsg signale 1 und S2 der in
der drittletzten Zeile dargestellte negative Signalverlauf, wobei praktisch sofort
die Schwel -A beider Schwellwertschalter 52 und 54 zum Negativen hin unterschritten
wird. Beide Schwellwertschalter 52 und 54 liefern.
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somit sofort ein Signal Wo11 bzw. M12 , und mit einer Zeitverzögerung
T liefern beide Zeitmonitore 56 und 58 ein Ausgangssignal M21 bzw. M22. Auch hier
wird mit einer Zeitverzögerung T nach Eintten eines Fehlers das Fehlersignal abgegeben.
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Fig. 6 zeigt eine mögliche apparative Ausführung der Erfindung.
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Die Führungssignale x ei und x e2 liegen über Widerstände- 62 bzw.
64 an dem invertierenden Eingang je eines Verstärkers 66 bzw. 68 an.
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Der Stellmotor 10 verstellt eine Steuerfläche 70 eines Plugzeuges.
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Der Stellweg xa wird durch zwei Potentiometer 72 bzw. 74 abgegriffen
und in ein entsprechendes Rückführsignal xai bzw. xa2 umgesetzt. Die Rückführsignale
liegen über ;iderstände 76 bzw. 78 ebenfalls an den invertierenden Eingängen der
Verstärker 65 bzw.
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68 an. Das Steuerventil des hydraulischen Stellmotors 10 wird durch
zwei Steuerwicklungen 80 bzw. 82 verstellt, die am Ausgang der Verstärker 66 bzw.
68 anliegen. In Reihe mit den Steuerwicklungen
80 bzw. 82 liegen
Widerstände 84 bzw. 86. An den Widerständen 84 bzw. 86 fallen Spannungen ab, die
den durch die Steuerwicklungen 80, 82 fließenden Strömen I1 bzw. I2 proportional
sind. Diese Spannungen sind über Widerstände 88 bzw. 90 ebenfalls auf den Eingang
der Verstärker 66, 68 zurückgeführt. Auf diese Weise erzeugen die Verstärker 66
und 68 Ströme 11 bzw. I2 durch die Steuerwicklungen 80 und 82, die proportional
sind den Differenzen xe1 - xa1 bzw. xe2 - xa2 .
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Wie im oberen Teil von Fig. 6 dargestellt ist, liegt die Rückführspannung
Xal vom Potentiometer 72 über einen Widerstand 92 und einen Kondensator 94 an dem
invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 96. Die an dem Widerstand 84
abfallende, dem Strom I1 proportionale Spannung liegt außerdem über einen Widerstand
98 an dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 96, der über einen
Kondensator 100 mit Masse verbunden ist. Mit 102 ist ein Gegenkopplungswiderstand
des Operationsverstärkers 96 bezeichnet. In bekannter Weise wirkt die Schaltung
mit den Bauteilen 92 bis 102 so, daß 11 über einen Tiefpaß und xal über einen Hochpaß
gegeneinander geschaltet werden, wie dies für I2 und x Xa2 im unteren Teil von Fig.
6 dargestellt ist. Kondensator 94 wirkt differenzierend und Kondensator 100 wirkt
integrierend. Die Differenzbildung erfolgt dadurch, daß die Signale an Eingängen
entgegengesetzter Polarität des Verstärkers 96 anliegen. Die so gebildeten StUrungssignale
1 und 2 liegen an den Schwellwertschaltern 52 bzw. 54 an, deren Aufbau bekannt und
daher nicht im einzelnen dargestellt ist. Die Ausgänge M11 bzw.
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M12 der Schwellwertschalter 52 und 54 liegen an je einem Zeitmonitor
56 und 5 an. Davon ist der Zeitmonitor 56 im oberen Teil von Pig. 6 im einzelnen
dargestellt. Der Zeitmonitor 56 enthält
einen Operationsverstärker
104, dessen invertierender Eingang über einen Widerstand 106 an Masse als Referenzpotential
liegt0 An dem nichtinvertierenden Eingang liegt ein Kondensator 108 gegen Masse
sowie über einen Widerstand 110 und eine Diode 112 eine positive Versorgungsspannung.
Ein Widerstand 114 liegt parallel zu der Diode 112.
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Wenn die Ausgangsspannung des Schwellwertschalters 52 positiv ist,
dann wird der Kondensator 108 über die Diode 112 auf diese Spannung aufgeladen.
Der Ausgang des Verstärkers 104 entspricht dann der positiven Sättigung. Der Ausgang
des Verstärkers 104 liegt über einem Widerstand 116 und einer Diode 118 an einem
Punkt 120, der mit einem Eingang des ODER-Gliedes 60 verbunden ist.
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Der Punkt 120 ist über eine Diode 122 mit Masse und über einen Widerstand
124 mit einer positiven Versorgungsspannung verbunden.
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Die Diode 118 ist so gepolt, daß sie einen Stromfluß zu dem Punkt
120 hin sperrt, während die Diode 122 für einen Stromfluß vom Punkt 120 weg gegen
Masse sperrt. Wenn somit am Ausgang des Schwellwertschalters 52 eine positive Spannung
liegt, ergibt sich eine positive Spannung am Ausgang des Verstärkers 104, so daß
die Diode 118 sperrt. Der Punkt 120 und damit der Eingang des ODER-Gliedes 60 liegt
damit über Widerstand 124 an einer positiven Spannung (entsprechend Zustand "Kein
Fehler").
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Wird der Ausgang des Schwellwertschalters 52 negativ, dann sperrt
die Diode 112. Der Kondensator 108 entlädt sich über Widerstand 114 solange, bis
der Verstärker 104 in seine negative Sättigung geht, Jetzt wird die Diode 118 leitend,
so daß ein Strom über Widerstand 124, Diode 118 und Widerstand 116 fließt. Die Diode
122 hält das Potential 120 auf Massepotential, da die Diode 122 leitend würde, wenn
das Potential des Punktes 120 negativ gegen Masse würde (entsprechend Zustand "Defekt").
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Durch die Verwendung der Diode 112 werden unterschiedliche Zeitkonstanten
beim Wechsel der Ausgangsspannung des Schwellwertschalters von plus nach minus und
von minus nach plus erreicht.
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Im ersteren Fall wird die Zeitkonstante, mit welcher die Spannung
am Kondensator 108 der Signaländerung folgt, durch die Werte der Widerstände 110,
114 und die Kapazität des Kondensators 108 bestimmt. Bei einem Wechsel der Ausgangsspannung
des Schwellwertschalters 52 von minus nach plus folgt die Kondensatorspannung der
Signaländerung mit einer Zeitkonstante, die durch den Durchgangswiderstand der Diode
112 und die Kapazität des Kondensators 108 bestimmt, also wesentlich kleiner ist.
Das verhindert die Aufintegration mehrerer aufeinanderfolgender Übe rschreitungen
des Schwellwertes A durch das Signal S1.
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Am Eingang des ODER-Gliedes 60 liegt somit die positive Versorgungsspannung,
wenn der Schwellwertschalter 52 eine positive Spannung liefert, und Massepotential,
wenn der Ausgang des Schwellwertschalters 52 negativ ist. Der erstere Zustand kann
als "O" und der zweite Zustand als "L" betrachtet werden.
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Der Zeitmonitor 58 ist in gleicher Weise aufgebaut.