DE2722405A1

DE2722405A1 - Automatisches steuersystem, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2722405A1
Application number: DE19772722405
Authority: DE
Inventors: George H Anderson
Original assignee: Barber Colman Co
Current assignee: Barber Colman Co
Priority date: 1976-06-17
Filing date: 1977-05-17
Publication date: 1977-12-29
Also published as: CA1112741A; DD131682A5; US4098242A; GB1560962A; JPS52156288A; FR2355324B3; SE7706987L; FR2355324A1; PL198888A1

Description

BROSE^DKi BROSE Karl A DI¹V^CC ^D Xa" DF^^NOC Diplom Ingenieure

D-8023 Munchen-Pullach. Wiener Sl. 2, Tel (089, 7 90 30 71. Telex 5212147 bros d; Cables: ■ Patenlibus» München

BCPD-12 S&7 . Mai 1977

Barber-Colman Company, 1300 Rock Street, Rockford, Illinois 61101

Automatisches Steuersystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

Die Erfindung betrifft allgemein automatische Steuersysteme und speziell elektrische Steuersysteme, bei welchen die verwendeten Steuersignale kombinierte Funktionen eines proportionalen Signals, des Integrals und der Ableitung desselben sind.

Automatische Steuersysteme sind gut bekannt. Derartige Systeme empfangen elektrische Signale, die eine Bedingung oder Zustand eines zu steuernden Elementes wiedergeben und die das Signal mit einer Bezugsgröße vergleichen, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Eine spezielle Anwendung eines solchen Steuersystems sind beispielsweise die Regler, welche die Drehzahl von Brennkraftmaschinen steuern.

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In vielen Anwendungsfällen ist es wünschenswert, die Drehzahl der Haschine zu steuern oder zu regeln, um trotzVeränderungen der Maschinenlast eine konstante Drehzahl beizubehalten. Ee besteht somit der Wunsch, ein System zu schaffen, bei welchem das Übergangsansprechverhalten, d. h. die Ansprechzeit der j Naschine und das Steuersystem, aufgrund einer Änderung in den Betriebsbedingungen minimal gehalten wird. Dadurch werden über- : mäßig hohe Drehzahlen, Instabilität und unstabile Zustände vermieden, die potentiell das System sturen können.

Ein automatisches Steuersystem mit Eigenschaften, wie sie tür den zuvor geschilderten Fall wünschenswert sind, ist in der US-PS 538 133 beschrieben. In dieser Patentanmeldung ist ein automatisches Steuersystem beschrieben, bei welchem die Maschinendrehzahl mit Hilfe einer magnetischen Abgreif-Wicklung festgestellt wird. Nach einer Formung der erhaltenen Welle und Verstärkung der Welle, bzw. des Signals,wird dieses durch eine Isolierschalteranordnung geleitet und zwar zum Eingang eines Operationsverstärkers. Dieser Verstärker vergleicht den mittleren Gleichspannungswert mit einer Bezugsgröße, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Das Fehlersignal wird dann differenziert und hinsichtlich der Zeit integriert. Ein den Fehlersignal proportionales Signal, dessen Integral und dessen Ableitung werden kombiniert, um ein Steuersignal zu erzeugen, um dadurch eine Betätigungsspule zu betreiben. In dieser Steuereinrichtung sind verschiedene Schutzkreise enthalten, wie beispielsweise ein Strombegrenzerkreis und ein Fehlerdetektor, um ein Ausfallen der Maschine festzustellen. Durch Verwendung eines RUckkopplungselements, welches der Betätigungsvorrichtung zugeordnet ist, läßt sich eine genaue Steuerung der Vorrichtung erzielen.

Die Verstärkung des automatischen Steuersystems oder speziell die Verstärkung des Differenzverstärkers, der das Fehlersignal erzeugt, muß in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Antriebsmaschine ausgewählt werden. Diese Eigenschaften umfassen die

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Systemträgheit, die Betriebsgeschwindigkeit oder -drehzahl, die Nenn-PS-Zahl, die Belastung und ähnliches.

Wenn die Verstärkung für einen gegebenen Anwendungsfall zu hoch liegt, so wird.das automatische Steuersystem unstabil, d. h. es ergibt sich/Darüberhinauslaufen oder ein Kriechen auf den gewünschten Sollwert und in ernsten Fällen wird das System zunehmend unstabil. Im Falle einer zu geringen Verstärkung des Fehlersignalverstärkers kann die gewünschte konstante Drehzahl nicht mit ausreichender Genauigkeit beibehal- ■ ten werden. Das heißt, daß Ubergangs-Ansprechverhalten ist zu j lang.

j Ein spezielles Problem ergibt sich, wenn die Eigenschaften der

; Antriebsmaschine sich während einer Betriebsperiode merklich

ändern. Unter diesen Umständen ist es erforderlich, die Verstärkung des Differenzverstärkers für jeden Satz von üetriebs-

' bedinpngen zu ändern, um eine optimale Ausführung zu erzielen. i

ι Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein neuartiges, automati- ! sches Steuersystem zu schaffen, welches auf Schwankungen oder ; Änderungen eines gesteuerten Elements anspricht, um eine ge wünschte Bedingung oder Zustand beizubehalten.

Auch soll durch die Erfindung ein Steuersystem geschafften werden, welches auf Änderungen externer Betriebseigenschaften ! der gesteuerten Antriebsmaschine anspricht, um die Systemver- ; Stärkung zu ändern.

Auch ist es Ziel der Erfindung, ein Steuersystem zu schaffen, bei welchem die Systemverstärkung in Abhängigkeit von den Lastbedingungen der geregelten Antriebsmaschine umschaltbar ist.

Im Rahmen dieser Aufgabe soll auch ein Steuersystem geschaffen werden, welches speziell wirksam für die Staierung der Drehzahl von Brennkraftmaschinen ist, um dadurch Brennstoff einzusparen,

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genau eine gewünschte Drehzahl beizubehalten und ein Abdriften der Maschine zu verhindern.

; Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- ! spiels unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es ! zeigt:

¹ Fig. 1 ein Blockschaltbild eines automatischen Stuersystems mit Merkmalen nach der Erfindung;

Fig. 2 ein spezieller Stromlaufplan des Steuersystems, der

Einzelheiten der Verstärkungsänderungsschaltung wieder- ! gibt; und

ι Fig. 3 eine schematische Darstellung, die einen typischen ! Anwendungsfall der Steuerschaltung nach der Erfindung i betrifft.

• In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild des Steuersystems mit Merk-

\ malen nach der Erfindung gezeigt. Die Drehzahl einer Antriebs- ! maschine, wie beispielsweise einer Dieselmaschine oder einer . ähnlichen Brennkraftmaschine, wird mit Hilfe einer magnetischen

Abgreif- oder Detektorspule 10 erfaßt. Die sinus-förmige WeI-I lenform, die von der Wicklung der Spule erzeugt wird, gelangt ! zu einer Former- und Verstärkerschaltung 12, die aus dieser ■ Welle rechteckförmige Impulse erzeugt. Die Folge von Impulsen, ; deren Frequenz proportional zur festgestellten Drehzahl der Maschine ist, gelangt über eine elektronische Schalt- und Ge- ! räuschisolierschaltung 16. Diese Schaltung erzeugt einen mittleren Gleichspannungswert, der zu den empfangenen Impulsen aus dem Formerblock 12 proportional ist. Der mittlere Gleichspan- ; nungswert gelangt zu einer Differenzverβtärkerschaltung 16, um ' an dem Verbindungspunkt 18 ein Fehlersignal zu erzeugen. Das Fehlersignal wird in der Integrierstufe 20 integriert und in : der Differenz!erstufe differenziert. Das Fehlersignal, dessen

• Integral und dessen Ableitung gelangen dann zu einem Steuer-

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Signalgenerator 24, dessen Ausgang an der Verbindung 26 vorgesehen ist.

Ein Steuerelement, dessen Zustand durch das Signal am Verbindungspunkt 26 gesteuert wird, kann aus irgendeiner Zahl von Vorrichtungen bestehen. Im Falle eines Maschinenreglers kann das Steuerelement ein Ventil sein, welches die Brennstoffzufuhr zu der Maschine steuert. Die Stellung des Ventils wird durch den Erregungszustand einer Solenoid-Spule, wie beispielsweise der Spule 28, bestimmt. Der Zustand der Erregung ist natürlich eine Funktion des mittleren Stromes durch die Spule. Um ein Signal vorzusehen, welches die tatsächliche Stellung des Ventils wiedergibt, ist ein Rückkopplungselement, wie beispielsweise ein Potentiometer, mechanisch an die Solenoid-Betätigungsvorrichtung angeschlossen, um dadurch eine RUckkopplungs spannung zu erzeugen, welche die Stellung wiedergibt. Das Rückkopplungselement 30 führt daher ebenfalls eine Spannung! zum Verbindungspunkt 26. Der Verbindungspunkt 26 stellt den Eingang zu einem Differenzverstärker 32 dar, der die Größe des Steuersignals mit der Größe des Rückkopplungssignals von dem Potentiometer vergleicht. Die Differenz zwischen den Signalen, wenn diese vorhanden ist, gelangt als eine Eingangsgröße zu der Verstärkerschaltung 32. Ein Sägezahn-Oszillator 34 speist den anderen Eingang des Differenzverstärkers 32, um ein impulsbreJte-moduliertes Signal am Ausgang des Verstärkers zu erzeugen, welches den mittleren Strom bestimmt, der durch die Wicklung 28 fließt.

Die bisher beschriebene Schaltung stellt eine automatische Steuerschaltung dar, um eine Maschine oder eine andere Antriebsmaschine auf einem geregelten Betriebszustand zu halten, beispielsweise auf konstanter Drehzahl. Weitere Betriebsmerkmale der Schaltung umfassen das Vorsehen einer externen Grenz-Übersteuerungsschaltung 36, welche das Signal aus dem Steuersignalgenerator 24 übersteuern kann, nach dem ausgewählte Bedingungen oder Zustände, wie beispielsweise hohe Temperatur, übermäßig

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viel Rauchentwicklung, falscher Ansaugdruck usw., festgestellt werden; ein Strombegrenzer 38 und eine Fehlerdetektorschaltung 40 sind ebenfalls vorgesehen, wobei letztere den Betrieb der Schaltung beendet, und zwar nach Feststellung eines Fehlers der Maschine.

Von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist der elektronische Schalterkreis 14 und der Differenzverstärker 16. Diese Schaltungen ermöglichen in Verbindung mit einer noch zu beschreibenden Schaltung, daß die automatische Steuerschaltung mit einer Änderung in der Beschleunigungsfolge der Maschine fertig wird.

Speziell dort, wo eine merkliche Änderung in der Beschleunigungsfolge einer Antriebsmaschine auftritt, ist es erforderlich die Verstärkung des Differenzverstärkers 16 einzustellen. Dies wird erfindungsgemäß durch die Verwendung einer Schalter-Anord-i nung mit einer Pufferschaltung 42, Transistoren 44 und 46 und ; Widerständen 48 erreicht. Diese Komponenten, die auf einen j externen Schalter ansprechen, der schematisch bei 50 angezeigt ' ist, schalten den RUckkopplungswiderstand 48 in die Rückkopplungsschaltung des Differenzverstärkers 16 ein oder aus. Ee ergibt sich, daß ein EinfUgen des Widerstandes 46 in die Rückkopplungsschleife des Differenzverstärkers die Verstärkung reduziert, während ein Herausnehmen des Widerstandes die Verstärkung erhöht.

In Fig. 2 ist ein Teil der Schaltung von Fig. 1 in schematischer Form veranschaulicht, wobei dieser Abschnitt einen elektronischen Schalterblock 14 und eine Differenzverstärkerschaltung 16 als auch eine Pufferschaltung 42 umfaßt. Die Wellenform bzw. Signal der magnetischen Abgreifspule gelangt zur wellenformenden und verstärkenden Schaltung 12. Der Rechteckwellenimpuls, der in dieser Schaltung erzeugt wird, gelangt zu der elektronischen Schalter-Schaltung 14. Die Schalter-Schaltung verwendet eine Anzahl von elektronischen Schaltvor-

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richtungen, wie beispielsweise Feld-Effekt-Transistoren. Ein typischer Feld-Effekt-Transistor-Schalter, der im Handel erhältlich ist, ist der Typ CD4016, in welchem vier bi-laterale Schalter auf einem integrierten Schaltungschip vorgesehen sind. Diese Schalter sind in der Zeichnung als Feld-Effekt-Transistoren 60, 62, 64 und 66 dargestellt. Die von der Wellenformerschaltung 12 vorgesehenen Impulse werden an dem Verbindungspunkt 68 empfangen und gelangen zum Schalter 60, um eine Seite der Kapazität 70 mit Masse oder Erde zu verbinden. Mit dem Verbindungspunkt 68 ist auch ein weiterer Schalter in Form des Transistors 72 verbunden, um den Verbindungspunkt 74 mit Masse oder Erde zu verbinden. Der Verbindungspunkt

die

74 steuert/Betriebsweise des Schalters 6k, der den Verbindungspunkt 78 mit dem Verbindungspunkt 80 am Eingang des Operationsverstärkers 82 verbindet. Der Schalter 66 wird vom Verbindungepunkt Qk gesteuert und verbindet die Leitung 86 mit einer positiven Bezugsspannung.

Der Zweck und die Funktion dieser drei Schalter 60, 64 und 66 ist vollständig in der erwähnten Patentanmeldung beschrieben. Zusammenfassend ergibt sich somit, daß Jedesmal dann, wenn der Schalter 60 geschlossen wird, die Ladung auf der Kapazität 70 nach Masse oder Erde abgeführt wird. Der Schalttransistor 72 wird als Inverterstufe gegenüber dem Ausgangssignal von der Wellenformerschaltung 12 und die invertierte Ausgangsgröße gelangt zum Verbindungspunkt 74. Der Schalter 64 verbindet die Kapazität 70 mit dem Summier-Verbindungspunkt 80. Die beschriebene Schaltung ist ein Schaltkreis, in welchem die Schalterein-j richtung 60 im wesentlichen in Phase mit der Rechteckwellen-Ausgangsgröße aus der Wellenformerstufe 12 leitet, wobei die Ladung von der Kapazität 70 in einem Ausmaß entfernt wird, proportional zur Frequenz des Eingangssignals. Aufgrund der Invertierwirkung des Schalters 72, leitet der Schalter 64 la wesentlichen um 180° außer Phase mit dem Eingangssignal und es erscheint ein pulsierender Gleichstrom an dem Summier-Verbindungspunkt 80. Dieser pulsierend« Strom besitzt einen Mittel-

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wert, der proportional zur Frequenz des Eingangssignals 1st. Der Summler-Verbindungspunkt 80 liegt auf einer festen Spannung

ι die durch die Potentialquelle und den Widerstand 90, der zum j positiven Eingang führt, aufgebaut wird.

Es ergibt sich, daß die Kapazität 70 abwechselnd durch den ; Stromfluß von dem Summier-Verbindungspunkt 80 über die Schal-' tereinrichtung 64 geladen und dann über den Schalter 60 nach ' Masse oder Erde entladen wird. Jeder Ladezyklus und' Entlade-

zyklus überträgt einen festen Betrag einer gespeicherten La- ; dung, wodurch bewirkt wird, daß der pulsierende Gleichstrom von dem Summier-Verbindungspunkt wegfließt. Der Zweck dieser

Schalteranordnung besteht darin, die Wirkung von Ubergangs-. Signalen zu beseitigen, da die Spannung an dem Summier-Ver- : bindungspunkt 80 von einer geregelten Spannungsquelle erzeugt ; wird, die durch die Schalteranordnung von den Eingangssignalen : der Wellenformerstufe 12 isoliert ist.

Um das gewünschte Fehlersignal zu erzeugen, wird das Rückkopplungssignal von dem Summier-Verbindungspunkt mit einem Bezugs-

' signal auf der Leitung 92 verglichen. Das Bezugssignal kann über eine Filterschaltung 94 vorgesehen werden und kann von einer internen Bezugsquelle 96 oder von einer externen Bezugsspannung stammen bzw. gebildet werden, die dem Anschluß 98

[ zugeführt wird.

Was auch immer für eine Quelle für das Bezugssignal verwendet wird, so wird das Bezugssignal und das proportionale Gleich- ; spannungssignal an dem Verbindungspunkt 80 suimmltrt und dem negativen Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 82 zuge- ^! führt. Der Ausgang des Verstärkers 82 ist der Verbindungspunkt j 98. Von dem Ausgangsanschluß 98 des Verstärkers zu seinem negativen Eingangsanschluß sind eine Reihe von RUckkopplungselementen vorgesehen, welche Elemente direkt die Verstärkung des Verstärkers steuern. Diese Elemente umfassen den Widerstand 100 und den veränderlichen Widerstand 102 und die Kapazität 104,

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um die pulsierenden Signale zu glätten. In dem Rückkopplungskreis ist auch ein Rückkopplungswiderstand 104 vorgesehen. Durch das alternative Einschalten des Widerstandes 104 in oder aus dem Rückkopplungskreis wird die Verstärkung des Systems geändert. Eine Seite des Widerstandes 104 ist mit dem Summier-Verbindungspunkt 80 verbunden. Die andere Seite des Widerstandes ist mit dem Schalter 62 verbunden. Der Ausgang des Schalters 62 ist über eine Leitung 106 mit dem Verbindungspunkt 98 am Verstärkerausgang verbunden. Der Steueranschluß 108 des Schalters 62 ist mit dem Pufferkreis 42 verbunden.

Es läßt sich erkennen, daß durch das Schließen des externen Schalters 50 eine Ausgangsgröße von der Pufferschaltung 42 erzeugt wird, die effektiv den Schalter 62 außer Bereitschaft setzt. Dadurch wird der Widerstand 104 aus dem Rückkopplungspfad des Verstärkers 82 entfernt und es wird merklich die Verstärkung des Verstärkers erhöht. Wenn der Schalter 30 offen is1i so herrschen die umgekehrten Bedingungen,und zwar ist der Schal ter 62 geschlossen, der Widerstand 104 ist in den Rückkopplungspfad des Verstärkers 82 eingeschaltet und die Verstärkung ist merklich geringer.

42 Um nun auf die Einzelheiten der Pufferschaltung/einzugehen, so wird eine Zenerdiode 110 dazu verwendet, um Geräuschgrößen zu reduzieren, während die Diode 112 negative Übergangsspitzen daran hindert, eine falsche Triggerung des invertierenden Transistors 114 zu verursachen. Wenn der Schalter 30 geschlossen ist, so befindet sich der Transistor 114 im leitenden Zustand und der Kollektor fällt von einer positiven Spannung auf Massepotential oder Erdpotential ab. Der Kollektor des Transistors 114 bildet über die Leitung 116 den Steuereingang zum Steueranschluß 108 des Schalters 62. Eine Spannung von Null auf der Leitung 116 setzt den Schalter 62 tür den eben beschriebenen Zweck außer Bereitschaft.

Nachdem nunmehr der Aufbau und die Punktion der Verstärker-

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Schalter-Schaltung beschrieben wurde, ist es wünschenswert, die Gründe für deren Vorhandensein und insbesondere einen Anwendungsfall zu schildern» bei welchem das Vorhandensein dieser Schaltung höchst wünschenswert ist. Dort, wo eine Antriebsmaschine Lastbedingungen unterworfen wird, die beträchtlich schwanken, läßt sich eine richtige Betriebsweise eines Steuersystems nur sehr schwer erzielen. Wenn beispielsweise die Trägheit des Antriebsmaschinensystems sehr hoch ist, 1st die Beschleunigungsfolge der Antriebsmaschine sehr gering. Das heißt, eine Korrektur der Drehzahl erfordert eine relativ lange Zeitperlode. Unter diesen Bedingungen ist eine hohe Verstärkung der Steuerschaltung wünschenswert, um die Übergangsperiode minimal zu halten.

Alternativ kann bei einem System mit niedriger Trägheit der Motor sehr schnell auf irgendeine gewünschte Drehzahländerung ansprechen und die Verstärkung der Steuerschaltung aufi niedrig sein, um eine Unstabil!tat zu vermeiden und um speziell die Neigung der Steuerschaltung zu vermeiden, der eingestellten Drehzahl nachzulaufen. Durch Betätigung des Schalters 50 In Einklang mit den Verstärkungsanforderungen der Antriebsmaschine lassen sich diese alternativen Bedingungen mit Hilfe der Erfindung realisieren.

Flg. 3 zeigt einen speziellen Anwendungsfall der Steuerschaltung mit umschaltbarer Verstärkung nach der vorliegenden Erfindung. Es sei darauf hingewiesen, daß dieser Anwendungsfall nur als Beispiel zu gelten hat und daß eine Reihe von weiteren Anwendungsbeispielen der Schaltung nach der Erfindung existieren, bei welchen die Konstruktion gemäß Fig. 3 nicht verwendet wird. Gemäß Fig. 3 wird elektrische Energie von einer herkömmlichen Einrichtung, wie einer Versorgungseinrichtung,an einen Elektromotor 120 geliefert. Dieser Motor treibt einen Generator 122 an, um Elektrizität für die Verwendung in einer Produktionsstätte usw. zu erzeugen. Eine solche Anordnung ist dort üblich, wo es gewünscht wird, die interne Energie von der externen Quelle zu isolieren.

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j Wenn es darUberhinaus wünschenswert ist oder erforderlich ist,

j die Spannung sehr genau beizubehalten und ebenso die Phasenbeziehung, beispielsweise für die Verwendung bei einem Computersystem, kann ein schweres Schwungrad 124 auf der Ausgangswelle 126 des Generatorsatzes vorgesehen sein. Aufgrund der hohen Trägheit des Schwungrades 124 werden kleine Änderungen der Drehzahl des Elektromotors minimal gehalten und beeinflussen die Generatorausgangsgröße nicht negativ.

Wie dies häufig in kritischen Anwendungsfällen der Fall ist, sind Maßnahmen getroffen, um den Generatorsatz laufend zu halten, und zwar für den Fall,eines externen Stromversorgungsausfalls. Dies kann beispielsweise durch Verwendung eines Dieselmotors wie des Motors 128 erreicht werden, der über einen Kupplungsmechanismus 130 an die Welle 126 und das Schwungrad angeschlossen wird. Gerade dieser Motor 128 kann durch das automatische Steuersystem nach der vorliegenden Erfindung gesteuert werden, welches schematisch bei 132 angezeigt ist. Im Falle eines Stromausfalls wird die Maschine durch die Verwendung der Energie des Schwungrades gestartet. Bei geschlossener Kupplung 130 treibt der Dieselmotor die Generatorwelle und das Schwungrad. Dessen Beschleunigungsfolge ist extrem gering und zwar in der Größenordnung von 1/2 96 pro Sekunde. Unter diesen Bedingungen muß die Motorsteuerung eine hohe Verstärkung besitzen, um die eingestellte Drehzahl bzw. Solldrehzahl zu halten, und zwar mit einigermaßen annehmbarer Genauigkeit und Ansprechzeit. Wenn daher die Kupplung 130 greift, wird der Schalter 50 geschlossen, der Schalter 62 wird geöffnet und es wird der Widerstand 104 aus der RUckkopplungsschaltung entfernt.

Wenn die externe Stromversorgungsquelle wieder hergestellt ist, wird der Dieselmotor von der Leitung durch Lösen der Kupplung abgetrennt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Lastträgheit des Systems sehr gering und der Motor besitzt ein Beschleunigungspotential in der Größenordnung von 300 % pro Sekunde. Für

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eine solche Situation ist eine niedrige Verstärkung für die Steuerschaltung 132 erforderlich. Es wird daher der Widerstand 104 in die RUckkopplungsschaltung eingeschaltet, um eine stabile Steuerung oder Regelung des Motors zu ermöglichen. Dies wird durch öffnen des Schalters 50 in Verbindung mit einem Lösen der Kupplung 130 erreicht.

Obwohl die Ausführungsbeispiele nach der Erfindung in Einzelheiten geschildert wurden, ist es offensichtlich, daß die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern daß eine Reihe von Abwandlungen und Änderungen möglich sind, ohne dadurch den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung schafft somit ein automatisches Steuersystem, bei welchem sich wiederholende Impulse, deren Frequenz auf einen Zustand außerhalb des Systems anspricht, wie beispielsweise die Drehzahl einer Antriebsmaschine, in einen Gleichspannungswert umgewandelt werden. Dieser Spannungswert wird mit einer Bezugsgröße mit Hilfe eines Differenzverstärkers verglichen, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Es werden weitere Signale aus dem Fehlersignal erzeugt, die letztlich für die Steuerung der außerhalb des Systems herrschenden Bedingung oder Zustand verwendet werden. Die Verstärkung des Verstärkers ist extern einstellbar, was von den Bedingungen abhängt, die auf die Lastbedingungen oder Zustände der Antriebsmaschine bezogen sind.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in den Zeichnungen dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

vl/pr

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Le e rs e i t e

Claims

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Barber-Colman Company, 1300 Rock Street, Rockford, Illinois 61101, U.S.A.

PATENTANSPRÜCHE

/ 1.jAutomatisches Steuersystem für eine zu steuernde Vorrichtung, insbesondere eine Antriebsmaschine, gekennzeichnet durch folgende Einrichtungen und Merkmale:

a) eine Einrichtung zum Feststellen einer Betriebsbedingung der gesteuerten Vorrichtung und zum Erzeugen eines proportionalen Signale;

b) eine Verstärkereinrichtung, die das proportionale Signal empfängt und ein Fehlersignal erzeugt, welches die Differenz zwischen dem festgestellten Zustand oder Bedingung und einem voreingestellten Vert derselben wiedergibt;

c) eine Einrichtung zum Umschalten der Verstärkung des Verstärkers zwischen wenigstens zwei voreinge-

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ORIGINAL INSPECTED

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j stellten Werten; und

J d) eine Einrichtung für die Steuerung der Umschalteinrichtung in Abhängigkeit von den Lastbedingungen an der gesteuerten Vorrichtung.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerte Vorrichtung aus einer Antriebsmaschine besteht.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerte Vorrichtung eine Brennkraftmaschine ist, die eine veränderliche Last antreibt.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der

! festgestellte Betriebszustand oder Bedingung die Drehzahl der Maschine ist.

! 5. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastbedingung oder Zustand die Beschleunigungsfolge der Antriebsmaschine ist.

6. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastbedingung oder Zustand die Beschleunigungsgeschwindigkeit der Maschine ist.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtung aus einem Operationsverstärker besteht, der als Differenzverstärker geschaltet ist.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des Operationsverstärkers durch einen Rückkopplungswiderstand steuerbar ist, der vom Ausgang zum Eingang desselben geschaltet ist.

9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltereinrichtung folgendes enthält:

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a) einen Widerstand, der in den Rückkopplungspfad der Verstärkereinrichtung geschaltet ist;

b) einen mit dem Widerstand in Reihe geschalteten Transistor schalter, um effektiv den Widerstand in den Rückkopplungspfad einzuführen oder aus diesem zu entfernen, so daß dadurch die Verstärkung der Verstärkereinrichtung veränderbar ist, wobei der Transistorschalter durch die Steuereinrichtung steuerbar ist.

10. System nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung für die Pufferung des Signals von der Steuereinrichtung zum Transistorschalter vorgesehen ist, um Störsignale zu beseitigen.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Puffereinrichtung einen Emitterfolger-Transistor enthält, der als Transistorschalter arbeitet.

12. System nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Schalter enthält, der geschlossen wird, wenn die Beschleunigungsfolge der Antriebsmaschine niedrig liegt, um eine hohe Verstärkung der Verstärkereinrichtung zu erzeugen, und der geöffnet wird, wenn die Beschleunigungsfolge der Antriebsmaschine hoch ist , um eine niedrige Verstärkung zu erzeugen.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der

j Schalter aus der Gruppe von Schaltern ausgewählt ist, die einen mechanischen Kontaktschalter, einen Relaiskontakt und

; einen Quecksilberschalter bzw. Quecksilberkontakt umfassen.

14. Automatisches Steuersystem mit einer Einrichtung zum Feststellen einer Betriebbedingung einer gesteuerten Vorrichtung und mit einer Verstärkereinrichtung zum Erzeugen eines Fehlersignals, welches die Differenz zwischen der festge-

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I stellten Bedingung und einem voreingestellten Wert deri selben wiedergibt, gekennzeichnet durch folgende Einrich-I tungen:

Mittel zum Umschalten der Verstärkung der Verstärkereinrichtung zwischen wenigstens zwei voreingestellten Werten,

j ■ und

j Mittel für die Steuerung der Schaltereinrichtung in Ab- ; hängigkeit von den Lastbedingungen der gesteuerten Vorrichtung.

vln/pr

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