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Regeleinrichtung für einzeln
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zu- und abschaltbare Stellglieder (Zusatz zu P 25 10 992.6) Das Hauptpatent
(Anmeldung P 25 10 992.6) betrifft eine Regeleinrichtung für einzeln zu- und abschaltbare,
jeweils einer Teilstellgröße einer Gesamtstellgroße zugeordnete Stellglieder mit
Zweipunktverhalten aus einem üblichen Dreipunktregler sowie einem von diesem angesteuerten,
die Stellglieder betätigenden Stufenscha:vwerk, bei der das Stufenschaltwerk aus
äe einer Konstantstromschaltung für jeden Ausgang des Dreipunktregelgliedes, weiterhin
einer dieser nachgeschalteten Kondensator-/Verstärkeranordnung mit einem Operationsverstärker
mit hohem Eingangswiderstand
sowie diesem in Parallelschaltung nachgeschalteten
Schazellwertschaltern mit stufenweise festgelegter Referenzspannung besteht, von
denen jeweils einer auf jedes Stellglied wirkt.
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In einer Ausführungsform der Erfindung nach dem Hauptpatent ist das
Stufenschaltwerk mit einem Zweipunktregelglied mit in der Ruhezone zwischen den
Hysteresislinien des Dreipunktreglers liegender Hysteresis (Hz) mittels äe einer
Und-/Oder-Gatterkombination für jeden Schwellwertschalter verknüpft derart, daß
die Eingänge der Und-Gatter über jeweils einen Analog-UTL-Umsetzer mit den Ausgängen
des zugehörigen Schwellwertschalters einerseits und des zugehörigen Oder-Gatters
andererseits verbunden sind, während die Eingänge der Oder-Gatter einerseits gemeinsam
über ebenfalls einen Analog-TTL-Umsetzer mit dem Zweipunktreglerausgang und andererseits
mit dem Schwellwertschalter der jeweils nachgeordneten Schaltstufe verschaltet sind.
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Durch die Regeleinrichtung nach dem Hauptpatent wird einerseits eine
Regelung der Zu- und Abschaltgeschwindigkeit der Stellglieder unabhängig von der
Art der Störgröße in Proportionalität zur Regelabweichung gewährleistet und darüberhinaus
eine korrektive übersteuerung der Dreipunktregelung
erreicht dahingehend,
daß nach Erreichung der Sollwertbedingungen bereits innerhalb der engen Grenzen
der Hysteresiskennlinie des Zweipunktregelgliedes liegende Sollwertabweichungen
sofort nachgeregelt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist eine Weiterbildung der Erfindung nach
dem Hauptpatent. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, das bei grqßer gerichteter Regelabweichung
- im Heizbetrieb etwa die Aufhebung der Nachtabsenkung -infolge der hierdurch bewirkten
großen Änderung der Stellgröße auftretende Über- bzw. Unterschwingen des Sollwertes
zu verhindern.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Impulsunterbrecher des Dreipunktregelgliedes
als Umschalter ausgebildet sind und zwischen dem ZweipunktreglerauagalEund der Verknüpfungslogik
ein NOR-Gatter vorgesehen ist, dessen anderer Eingang über einen Umkehrschwellwertschalter
und einen diesem vorgeschalteten, von miteinander verknüpften npn- und pnp-Transistoren
gebildeten Doppelinverter (TTL-Umsetzer) mit den Umschaltern des Dreipunktreglers
derart verbunden ist, daß die Basis des pnp-Transistors mit dem Umschalter des Ausgangs
für positive Regelabweichung und die Basis des npn-Transistors mit dem lEmschalter
des Ausgangs für negative Regelabweichungen des Dreipunktreglers verbunden sind.
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Die Erfindung recht sich die Eigenschaft eines Dreipunktreglers mit
differenzierender Rückführung zunutze, bei st,rser Tst-'dert-Annäherung innerhalb
der Reeelstree an den Sollwert bereits vor Erreichen des Sollwertes der bisherigen
Impulsrichtung entgegengerichtete Impulse abzugeben. Bei der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung
führt zum Unterschied von der Regeleinrichtung nach dem Hauptpatent, bei der das
Abschalten des letzten eingestellten Stellgliedes von einer Entladung des Kondensators
der Konstantstromquelle auf einen dem zugehörigen Schwellwertschalter entsprechenden
Schwellwert abhängig ist, bereits das erste Auftreten dieser Gegenimpulse unmittelbar
zum Abschalten des letzten eingeschalteten Stellgliedes. Es hat sich gezeigt, daß
das unerwünschte Überschwingen des Sollwertes hierdurch selbst unter extremen Bedingungen
nahezu vollständig verhindert ist.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
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In der Zeichnung ist mit 1 ein üblicher Schrittregler mit Ausgängen
2 und 3 für Dreipunktregelung und einem weiteren Ausgang 4 für Zweipunktregelung
bezeichnet. Er arbeitet in der Weise, daß bei einer positiven Regelabweichung am
Ausgang 2 ein Potential von -12 Volt und im Falle einer entsprechend hohen negativen
Regelabweichung am Ausgang 3 ein Potential von + 12 Volt ansteht. Am
Zweipunktreglerausgang
4 steht umgekehrt bei positiver Regelabweichung positives Potential und bei negativer
Regelabweichung negatives Potential von jwels i0 Volt an.
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Dem Regler 1 ist ein Stufenschaltwerk nachgeordnet, das von je einer
Konstantatromsehaltung aus je einem Feldeffekttransistor 5,6 mit nachgeschaltetem
Stellwiderstand 5a, 6a für jeden Ausgang des Dreipunktregelgliedes, weiterhin einer
dieser nachgeschalteten Kondensator-/Verstärkeranordnung 7,8 als Zeitglied mit einem
Operationsverstärker 8 mit hohem, beispielsweise 10 14 Ohm betragendem Eingangswiderstand
sowie einer grundsätzlich beliebigen Zahl von jeweils auf ein Stellglied wirkenden
Schwellwertschaltern mit stufenweise festgelegter Referenzspannung gebildet ist.
Im Beispielsfalle sind vier Schwellwertschalter 10 - 13 für entsprechend vier Stellglieder,
etwa Brenner-Nagnetventile vorgesehen, die an den Anschlüssen r1, Y2, Y3 und X4
angeklemmt sind. Das Stufenschaltwerk und damit das Dreipunktregelglied ist mit
dem Zweipunktregelglied mittels einer Verknüpfungslogik verbunden, die aus je einer
Und-/ Oder-Gatterkombination 14a, 14b. . .17a, 17b für jeden Schwellwertschalter
10.. .13 besteht und die mit den Schwellwertschaltern und dem Zweipunktregelausgang
4 derart verschaltet ist, daß die Eingänge der Und-Gatter 14b - 17b über jeweils
einen
Analog-TTL-Umsetzer 18 mit den Ausgängen des zugehörigen Schwellwertschalters 10
- 13 einerseits und des zugehörigen Oder-Gatters 14a - 17a andererseits verknüpft
sind, wahrend die Eingänge der Oder-Gatter 14a -17a einerseits gemeinsam'mit dem
Zweipunktreglerausgang 4 und andererseits mit dem Schwellwertschalter der jeweils
nachgeordneten Schaltstufe verschaltet sind. Der freie Eingang des in der Reihe
letzten Oder-Gatters 17a ist dauerhaft an Pluspotential gelegt.
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Es ist den Konstantstromgliedern ein gemeinsamer systemgesteuerter
Unterbrecher 19 nachgeschaltet,der mittels einesnpn-Schalters mit im Basiskreis
vorgeschaltetem NAND-Gatter 20 betätigt wird, dessen einer Eingang direkt mit dem
Ausgang des Und-Gatters 14b der ersten Schaltstufe und dessen anderer Eingang über
einen Inverter 21 mit dem Ausgang des Und-Gatters 17b der letzten Schaltstufe Y4
verknüpft sind. Es ist darüberhinaus der Anfahrweg zum ersten Schwellwertschalter
10 unterbrochen und dieser Eingang dauerhaft an Plus-Potential gelegt.
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Es sind weiterhin erfindungsgemäß die Impulsunterbrecher des Dreipunktreglers
1 als Umschalter 2a bzw. 3a ausgebildet
und zwischen dem Zweipunktreglerausgang
4 und der Verknüpfungslogik 14 - 17 an Stelle eines Analog-TTL-Umsetzers ein NOR-Gatter
22 vorgesehen, dessen freier Eingang über einen Umkehrschwellwertschalter 23 und
einen diesem vorgeschalteten Doppelinverter aus miteinander verknüpften npn- und
pnp-Transistoren 24 bzw. 25 mit den Umschaltern 2a und 3a des Dreipunktreglers derart
verbunden ist, daß die Basis des pnp-Transistors mit dem Umschalter 2a des Ausgangs
für positive Regelabweichung und die Basis des npn-Transistors mit dem Umschalter
3a des Ausgangs für negative Regelabweichung verbunden sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt: Bei Auftreten
einer großen negativen Regelabweichung werden in kurzen Zeitabständen durch Beladung
des Kondensators 7 über die Schwellwertschalter 10 bis 13 die Stellglieder Y1 bis
Y4 betätigt und damit eine steile Annäherung der Regelstrecke an den Sollwert erreicht.
Gleichzeitig liegt am Zweipunktreglerausgang 4 Minuspotential und damit am zugehörigen
Eingang des NOR-Gliedes 22 log 0 sowie infolge der Unterbrechung des Basiskreises
des Transistors 24 einerseits und der Beaufschlagung der Basis des Transistors 25
über 25 andererseits am Eingang des Umkehrschwellwertschalters 23 Pluspotential
und damit infolge
Umkehrung am Eingang des NOB-Gatters log O an.
Dies ergibt am Ausgang des Gatters 22 sowie an den Eingängen der Gatter 14a bis
17a log 1, so daß in Verbindung mit den von den Schwellwertschaltern 10 - 13 erteilten
Schaltbefehlen die Einschaltung der Stellglieder erhalten bleibt.
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Es wird für das Folgende davon ausgegangen werden, daß die Stellglieder
Y1 bis Y3 eingeschaltet sind, in welchem Falle an den Eingängen des Oder-Gatters
16a log 1/log 0 und damit an den Eingängen des Und-Gatters 16b log 1/log 1 ansteht.
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An der Gattern 14a und 15a steht log 1/log 1 an. Bei steiler Annäherung
der Regelstrecke an Sollwertbedingungen und dem hierdurch bedingten vorzeitigen
Impulswechsel erfolgt Umschaltung der Schalter 2a und 3a und damit Unterbrechung
des Basiskreises zum Transistor 25 und Beaufschlagung der Basis des Transistors
24 sowie hierdurch bedingt Umkehrung der Belegung des Schalters 23 und der entsprechenden
Eingänge der nachgeordneten Gatter 22 und 14a bis 17a mit log 0. Infolgedessen erfolgt
aufgrund der Belegung des zweiten Eingangs des Oder-Gatters 16a lediglich des letzten
umgeschalteten Stellgliedes mit log 0 unmittelbar Wechsel des Schaltbefehls für
das Stellglied Y3 unabhänging von der Beladung des Kondensators 7 und damit der
am Schwellwertschalter 12 anstehenden Spannung. Der Ausschaltbefehl für das Stellglied
bleibt
erhalten bis nach dem erstmaligen Unterschreiten des Sollwertes infolge des Wechsels
der Impulsgabe des Dreipunktreglers die eingangs beschriebenen Schaltverhältnisse
wiederhergestellt sind. Da bei der nachfolgenden langsamen Annäherung an Sollwertbedingungen
ein vorzeitiger Impulswechsel nicht eintritt, bleibt für die Dauer stabiler Regel-
bzw. Sollwertbedingungen die erfindungsgemäße Absonaltsteuerung unwirksam, es wird
jedoch die im Hauptpatent beschriebene tbersteuerung durch das Zweipunktregelglied
4 wirksam.
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L e e r s e i t e