DE2526044A1

DE2526044A1 - Driftkompensationsschaltung fuer einen speicherkondensator

Info

Publication number: DE2526044A1
Application number: DE19752526044
Authority: DE
Inventors: Guyen Paris Van N
Original assignee: Compteurs Schlumberger SA
Current assignee: Compteurs Schlumberger SA
Priority date: 1974-06-11
Filing date: 1975-06-11
Publication date: 1976-01-02
Also published as: GB1506033A; FR2275009A1; NL7506909A; FR2275009B1; BE828824A; ES438161A1; IT1038073B

Description

Driftkompensationsschaltung für einen Speicherkondensator

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung, die zur Kompensation der zeitlichen Änderung der Ladespannung eines als Analogspeicher verwendeten Kondensators dient und insbesondere bei einem als Ausgangsstromspeicher eines Reglers benutzten Kondensator anwendbar ist.

Bekanntlich enthalten Prozessregler im allgemeinen in ihrem Ausgangskreis einen Kondensator, welcher bei automatischem Betrieb den Ausgangsstrom des Reglers speichert und die Aufgabe hat, während des Übergangs vom automatischen

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Betrieb zum Handbetrieb den Ausgangsstrom derart zu steuern, dass übergangsstösse vermieden werden. Bei diesem Kondensator stellt sich jedoch mit der Zeit unvermeidlich eine Drift ein, die es erforderlich macht, dass beim Handbetrieb die Bedienungsperson den Ausgangsstrom des Reglers periodisch nachstellt, damit er auf dem gewählten Einstellwert gehalten wird.

Es sind bereits verschiedene Lösungen zur Kompensation der Drift eines Kondensators vorgeschlagen worden, beispielsweise indem in passend gewählten Zeitintervallen ein Vergleich zwischen der Spannung an den Klemmen des Kondensators und einer stufenweise veränderbaren Bezugsspannung ausgeführt wird. Bei diesen bekannten Einrichtungen wird die Ladespannung des Kondensators auf den Wert einer der Stufen der Bezugsspannung gebracht, deren Differenz zu der Restspannung des Kondensators unter einem Schwellenwert liegt. Wenn in einem Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Vergleichen der Kondensator Verluste erlitten oder ungewollte Störladungen empfangen hat, so wird der Kondensator dann auf einen neuen V'ert aufgeladen, der möglicherweise von dem Wert entfernt ist, der zuvor als Bezugswert gedient hat, da kein fester Bezugswert vorhanden ist.

Ziel der Erfindung ist es, eine Kompensationsschaltung zu schaffen, die genauer arbeitet als die bekannten Kompensationsschaltungen, in der die Ladespannung am Anfang in digitaler fform gespeichert wird, um später im Verlauf von periodisch ausgeführten Vergleichen als Bezugsspannung zu dienen.

Die Erfindung nutzt die Tatsache aus, dass bestimmte

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Regler Analog-Digital-Wandlereinrichtungen besitzen, die für das Anzeigen der Regelparameter verwendet werden, und sie schlägt vor, bestimmte dieser bereits vorhandenen Einrichtungen zu verwenden, um in digitaler Form einen Wert, der mit der Ladung des Kondensators in einem gegebenen Zeitpunkt verknüpft ist, als Bezugsspannung zu speichern.

Die Kompensationsschaltung ist gemäss der Erfindung gekennzeichnet durch:

einen Impulszähler, welcher periodisch einen Digitalwert anzeigt, der der Ist-Ladespannung des Kondensators entspricht,

ein mit dem Zähler verbundenes Register, eine Übertragungssteuerschaltung, mittels welcher in einem gegebenen Augenblick ein digitaler Bezugswert aus dem Zähler in das Register übertragen wird, einen mit dem Zähler und mit dem Register verbundenen Komparator, der ein von dem Vorzeichen der Differenz der verglichenen Werte abhängiges Signal liefert, eine durch das Signal des Komparators gesteuerte Korrekturschaltung zum periodischen Korrigieren der Ladespannung des Kondensators entsprechend dem Vorzeichen dieser Differenz.

In gewissen Fällen, in welchen die Spannung verhältnismässig wenig veränderlich ist, kann die Schaltung vereinfacht werden, indem ein Dekadenzähler verwendet und dem Register nur eine einzige Dekade gegeben wird, die mit einer der Dekaden des Zählers verbunden ist, deren Stelle beliebig ist.

Die Stelle dieser Dekade wird in Abhängigkeit von der

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zulässigen, mit der gewünschten Genauigkeit kompatiblen Drift gewählt, wobei die Frequenz der Korrekturen dann mit der maximalen Änderung der Ladespannung während der entsprechenden Periode verknüpft ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Driftkompensationsschaltung nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt einen Kondensator 1, der zwischen eine Klemme IA und Masse geschaltet ist. Die Spannung an den Klemmen dieses Kondensators soll im wesentlichen konstantgehalten werden. Die Klemme IA ist mit einem der Eingänge eines analogen Komparators 3 verbunden, der an dem zweiten Eingang ein von einem periodischen Generator 4 geliefertes Sägezahnsignal empfängt. Die Schaltungselemente 3 und 4 sind Teil einer Analog-Digital-Wandlereinrichtung 2, die ausserdem an dem Ausgang des Komparators 3 eine UND-Schaltung 5 aufweist, die einen mit einem Impulsgenerator 6 verbundenen zweiten Eingang hat. In dem Fall des oben genannten Reglers sind diese Wandlereinrichtungen bereits zum Anzeigen seiner Regelparameter vorhanden. Der Ausgang der UND-Schaltung 5 ist mit einem Impulszähler 7 verbunden, der beispielsweise aus drei

Dekaden besteht und bei jedem Sägezahnbeginn des Signals des Generators 4 über eine Leitung RaZ auf Null zurückgestellt wird. Ein Register 8, welches als Speicher dient und in dem betreffenden Beispiel ebenfalls aus drei Dekaden besteht, ist stufenweise mit dem Zähler 7 verbunden. Der Inhalt des Zählers 7 kann in einem gegebenen Zeitpunkt in das Register 8 übertragen werden, und zwar mit Hilfe einer Steuerschaltung 9, die eine UND-Schaltung 10 mit zwei Eingängen und eine bistabile Kippschaltung 11 enthält, deren Ausgang mit dem Übertragungssteuereingang

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des Registers verbunden ist. Ein Eingang 12 der UND-Schaltung 10 empfängt in einem bestimmten Zeitpunkt ein Dauersignal zur Speicherung, beispielsweise in dem Fall eines Reglers in dem Zeitpunkt des Übergangs von automatischem Betrieb auf Handbetrieb. Der andere ^; Eingang 13 der UND-Schaltung 10 ist über einen digitalen Inverter mit dem Ausgang des Komparators 3 verbunden.

Die entsprechenden Stufen des Zählers 7 und dee Registers * 8 sind ausserdem mit den Eingängen eines digitalen Komparators 14 verbunden, der zwei Ausgänge 15 und 16 besitzt, die je nachdem, ob der Inhalt des Zählers 7 kleiner oder grosser als der Inhalt des Registers ist, erregt werden.

Diese Ausgänge sind mit den beiden Kanälen einer Korrekturschaltung 17 verbunden, welche eine UND-Schaltung 18 bzw. 19 mit zwei Eingängen aufweisen, denen eine monostabile Schaltung 20 bzw. 21 und ein steuerbarer Schalter 22 bzw. 23, beispielsweise ein Feldeffekttransistor, nachgeschaltet sind. Der zweite Eingang der UND-Schaltungen 18 bzw. 19 ist mit dem Ausgang der UND-Schaltung 10 verbunden. Die Schalter 22, 23 sind zwischen eine positive Spannungsquelle 24 bzw. eine negative Spannungsquelle 25 und die Klemme IA des Kondensators 1 geschaltet.

Die Kompensationsschaltung arbeitet folgendermassen: Der Analog-Digital-Wandler 2 wandelt die an den Klemmen des Kondensators 1 vorhandene Spannung in einen Digitalwert um, der von dem Zähler 7 angezeigt wird, wobei der Konparator 3 ein Signal mit dem Wert 1 bei dem Start des Sägezahns und ein Signal mit dem Wert 0 bei seinem Kippen liefert, wenn die zu messende Spannung des

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Kondensators und die Sägezahnspannung gleich sind. Bei jeder Periode des Sägezahnsignals zeigt der Zähler 7 dann den entsprechenden Wert der Spannung an den Klemmen des Kondensators an.

Wenn man den Wert dieser Ladespannung in einem bestimmten Zeitpunkt speichern möchte, wird der Eingang 12 der UND-Schaltung 10 erregt/ so dass bei dem ersten folgenden Kippen des Komparators 3 die UND-Schaltung 10 leitend wird, wodurch die Änderung des zustande der Kippschaltung 11 und die Übertragung des Inhalts des Zählers 7 in das vorher gelöschte Register 8 bewirkt werden. Der Inhalt des Registers 8, der von nun an unveränderlich ist, solange die Kippschaltung 11 ihren Zustand nicht ändert, bildet den Bezugswert, mit welchem die Ladespannung des Kondensators periodisch verglichen wird. Die Kippschaltung 11 wird vor einer Änderung des gespeicherten Wertes, beispielsweise wenn der Regler wieder auf automatischen Betrieb eingestellt wird, in ihren Anfangszustand zurückgestellt.

Im Verlauf jedes aufeinanderfolgenden Zyklus des Wandler»: 2 wird nämlich der Inhalt des Zählers 7 ständig mit dem Inhalt des Registers 8 verglichen und in dem Zeitpunkt des Kippens seines Komparators 3 entsperrt sein Signal über die UND-Schaltung IO eine der beiden UND-Schaltungen 18 und 19. Gemäss dem Vorzeichen der Differenz dieser Inhalte wird entweder der Ausgang 15 oder der Ausgang 16 erregt, der über die UND-Schaltung 18 oder 19 das Kippen der entsprechenden monostabilen Kippschaltung 20 oder 21 bewirkt. Während ihrer zeitkonstante schliesst die monostabile Schaltung den Schalter 22 oder 23 und stellt auf diese Weise eine Verbindung des Kondensators 1 mit der positiven Spannungsquelle 24 (wenn der

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Inhalt des Zählers 7 kleiner als der Bezugswert ist) oder mit der negativen Spannungsquelle 25 her (wenn der Inhalt des Zählers 7 grosser als der Bezugswert ist).

Wenn die Inhalte des Zählers 7 und des Registers 8 gleich sind, wird keiner der Ausgänge 15, 16 erregt und durch die Schaltung 17 wird keine Korrektur ausgeführt.

Es ist zu erkennen, dass die Korrekturschaltung 17 periodisch ein Zeitintervall bildet, während welchem eine Korrektur ausgeführt wird, durch die die Spannung des Kondensators auf ihren Bezugswert gebracht wird, wenn sie im Verlauf der vorhergehenden Periode davon abgewichen ist.

Das Register 8 ist zwar mit ebenso vielen Dekaden wie der Zähler 7 dargestellt, es kann jedoch entsprechend den Driftbedingungen des Kondensators eine geringere Anzahl von Dekaden und im Grenzfall nur eine Dekade aufweisen. Wenn beispielsweise die Drift des Kondensators im Verlauf einer Periode des Generators 4 unter 1/100 des Wertes seiner Spannung bleibt, wird diese einzige Dekade des Registers 8 mit der Zehnerdekade des Zählers 7 verbunden. Sie würde mit der Einerdekade verbunden, wenn die Drift kleiner als 1/1000 wäre, usw. (jeweils unter der Annahme, dass der Zähler 7 drei Dekaden hat).

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Claims

Patentsansprüche :

Driftkompensationsschaltung für einen Speicherkondensator, in welcher ein mit der Ladespannung des Kondensators verknüpfter Digitalwert periodisch mit einem Bezugsdigitalwert verglichen wird, gekennzeichnet durch: einen Impulszähler, welcher periodisch einen der Ist-Ladespannung des Kondensators entsprechenden Digitalwert anzeigt,

ein mit dem Zähler verbundenes Register, eine Übertragungssteuerschaltung zum Übertragen eines Bezugsdigitalwerts aus dem Zähler in das Register in einem gegebenen Zeitpunkt, einen mit dem Zähler und dem Register verbundenen Komparator, der ein von dem Vorzeichen der Differenz der verglichenen Werte abhängiges Signal liefert, und eine durch das Signal des Komparators gesteuerte Korrekturschaltung zum periodischen Korrigieren der Ladespannung des Kondensators entsprechend dem Vorzeichen dieser Differenz.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zähler ein Dekadenzähler ist und dass das Register nur eine Dekade besitzt, die mit einer Dekade des Zählers beliebiger Stelle, die in Abhängigkeit von der gewünschten Genauigkeit gewählt ist, verbunden ist.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Komparator zwei dem einen bzw. dem anderen Vorzeichen der Differenz der verglichenen Werte entsprechende Ausgänge hat und dass die Korrekturschaltung zwei Kanäle aufweist, die mit dem einen bzw. dem anderen der beiden Ausgänge verbunden sind und jeweils eine periodisch entsperrte Torschaltung, eine monostabile

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Schaltung und einen Schalter aufweisen, der mit dem Signal der monostabilen Schaltung steuerbar und zwischen eine Spannungsguelle und eine Klemme des Kondensators geschaltet ist.
4. Verwendung der Schaltung nach einem der Ansprüche bis 3 zur Korrektur der Drift eines Kondensators, der in dem Ausgangskreis eines auf Handbetrieb geschalteten Reglers liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungssteuerschaltung eine UND-Schaltung mit zwei Eingängen aufweist, die mit dem Dauersignal zur Umschaltung des Reglers auf Handbetrieb und mit einem von der Ladespannung des Kondensators abhängigen Signal angesteuert wird und einerseits über eine bistabile Kippschaltung mit dem Übertragungssteuereingang des Registers und andererseits mit den Torschaltungen der beiden Korrekturkanäle verbunden ist.

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