DE2753424A1 - Einrichtung zur anzeige der stellung von pilotgesteuerten pegelreglern - Google Patents

Einrichtung zur anzeige der stellung von pilotgesteuerten pegelreglern

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DE2753424A1 DE19772753424 DE2753424A DE2753424A1 DE 2753424 A1 DE2753424 A1 DE 2753424A1 DE 19772753424 DE19772753424 DE 19772753424 DE 2753424 A DE2753424 A DE 2753424A DE 2753424 A1 DE2753424 A1 DE 2753424A1
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
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    • H04B3/02Details
    • H04B3/46Monitoring; Testing

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Description

  • Einrichtung zur Anzeige der Stellung von pilotgesteuerten Pegel-
  • realern Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Anzeige der Stellung von pilotgesteuerten Pegelreglern, bei denen die Stellgröße eine der absoluten Verstärkung eines Regelverstärkers proportionale Gleichspannung ist. Dabei ist unter absoluter Verstärkung das Verhältnis von Ausgangsspannung zu Eingangsspannung des Regelverstärkers zu verstehen.
  • Eine Einrichtung zur Anzeige der SteLlung von pilotgesteuerten Pegelreglern ist bereits aus der DT-OS 2 018 567 bekannt. Dabei wird ein als Stellglied dienender veränderbarer Widerstand zusätzlich an den Eingang eines Neßkreises angeschaltet, der eine Quelle konstanten Stromes aufweist. Dies ist Jedoch mit einem zusätzlichen Aufwand verbunden.
  • Es ist ferner bereits bekannt (DT-OS 2 235 230), eine der Stellung des Reglers analoge Gleichspannung zur Reglerstillsetzung heranzuziehen, um eine Selbstblockierung des Reglers zu vermeiden. Diese Gleichspannung ist der im logarithmischen Maß gemessenen Verstärkung weitgehend proportional.
  • Verwendet man in einem Pilotregler Dioden als Stellglied, so läßt sich ein besonders eng tolerierter Zusammenhang zwischen Stellgroße und Verstärkung erzielen. Dabei ergibt sich, daß die Stellgröfe 0 eine der absoluten Verstärkung des Regelverstärkers proportionale Gleichspannung ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einem derartigen Regler mit einfach realisierbaren Mitteln eine ausreichend genau logarithmische Anzeige herzustellen.
  • Es ist eine Erkenntnis im Rahmen der Erfindung, daß bei Pilotreglern der vorstehend näher bezeichneten Art die Änderungen der Stellgröße im allgemeinen so klein sind, daß sich das eigentlich notwendige Logarithmieren der Stellgroßenspannung durch eine lineare Ableitung des Anzeigevertes von der Stellgrößenspannung mit ausreichender Genauigkeit annähern t.
  • Gemäß der Erfindung wird die Einrichtung zur Reglerstellungsan zeige derart ausgebildet, daß die Quelle für die Stellgröße über ein lineares Netzwerk an ein Instrument mit linearer Anzeige geführt ist, und daß das Netzwerk derart bemessen ist. daß zwei innerhalb des Anzeigebereiches gelegene Werte der deo Instrument zugeführten Anzeigegröße gleich der in einem logarithmischen Maß gemessenen Stellgröße sind.
  • Durch diese Maßnahmen ergibt sich in vorteilhafter Weise eine mit besonders einfachen Mitteln realisierbare Annäherung der gewünschen logarithmischen Anzeige. Dabei läßt sich durch die linear von der Stellgröße abgeleitete Anzeige eine sehr weitgehende Annäherung an die theoretischen Werte erzielen.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Einrichtung derart ausgebildet, daß die Quelle der Stellgröße eine niederohmige Spannungsquelle ist, und daß das Instrument mit dem einen Anschluß an eine Vorspannungsquelle und mit dem anderen Anschluß, insbesondere über einen ohmschen Widerstand, an die niederohmige Spannungsquelle angeschlossen ist, und daß die Vorspannung und der sich aus dem Innenwiderstand der Vorspannungsquelle und gegebenenfalls dem ohmschen Widerstand ergebende resultierende iiaerstand derart bemessen sind, daß die dem Instrument zugeführte Anzeigespannung an zwei Stellen innerhalb des Anzeigebereiches gleich der im logarithmischen Maß gemessenen Stellgröße ist. Dabei ist die Stellgröße die Spannung der niederohmigen Spannungs- quelle bzw. eine Stellgrößenspannung. Der Innenwiderstand der Spannungsquelle und gegebenenfalls der ohmsche Widerstand lassen sich in vorteilhafter Weise zugleich zur Erzielung der gewünschten Abhängigkeit der Anzeigespannung von der Stell spannung und als Schutzwiderstand für das Instrument verwenden. Der am Reglerausgang liegende ohmsche Widerstand hat den weiteren Vorteil, daß der niederohmige Reglerausgang gegen Kurzschluß geschützt ist.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird die Einrichtung derart ausgebildet, daß sich die Stellgrößenspannung innerhalb des Regelbereiches nur etwa um einen Faktor ändert, der kleiner als fünf, insbesondere etwa drei ist. Unter dieser Voraussetzung ergibt sich eine besonders gute Annäherung der nachgebildeten logarithmischen Anzeige.
  • Kit Hilfe der Vorspannung und des linearen Netzwerkes läßt sich die Anzeigefunktion durch Verschieben in Richtung der Ordinate einerseits und Drehung andererseits dem gewünschten Anwendungsfall entsprechend in ein vorgegebenes Toleranz schema legen. Bei Einrichtungen der trägerfrequenten Nachrichtenübertragungstechnik hat es sich gezeigt, daß in einem bestimmten Bereich gelegene Werte der Stellgröße besonders häufig auftreten. Im Hinblick darauf kann es sich als zweckmäßig erweisen, die Einrichtung derart auszubilden, daß die zwei Stellen innerhalb des Anzeigebereiches, an denen der Anzeigewert gleich dem Logarithmus der Stellgröße ist, derart gewählt sind, daß sich für die am häufigsten vorkommenden Anzeigewerte eine minimale Abweichung vom logarithmischen Verlauf ergibt.
  • Die Erfindung wird anhand des in Fig.1 gezeigten Ausführungsbeispieles und des in Fig.2 dargestellten Diagramms näher erläutert.
  • Es zeigen: Fig.1 eine Einrichtung zur Anzeige der Stellung eines pilotgesteuerten Pegelreglers und Fig.2 für die Einrichtung nach Fig.1 den Verlauf des Meßstromes abhängig von der Verstärkung des Regelverstärkers.
  • Bei der in Fig.1 gezeigten Einrichtung dient als Regler 24 ein Differenzverstärker bzw. der Operationsverstärker 3 mit kapazitfver Rückführung. Dadurch erhält der Regler ein integrales Verhalten, d.h. Eingangspegelabweichungen werden restfehlerfrei ausgeregelt und systemtypische Störungen der Pilotspannung optimal unterdrückt.
  • Der Operationsverstärker 3 ist mit seinem Pluseingang über den Widerstand 1 an die Quelle für die Referenzspannung UR und mit seinem Minuseingang über den Widerstand 2 mit der Quelle für die veränderliche Pilotspannung Up verbunden. Der Ausgang des Oper3-tionsverstärkers 3 ist sowohl über den Kondensator 4 an den Minuseingang als auch über den Widerstand 26 an Masse geführt.
  • An die Betriebsspannung - Um rist die Serienschaltung aus dem Widerstand 5 und der Z-Diode 6 angeschlossen. Die an der Z-Diode 6 liegende Referenzspannung wird mit Hilfe des aus den Widerständen 7 und 8 bestehenden Spannungsteilers geteilt, so daß am Widerstand 8 die Vorspannung Uv zur Verfügung steht. Die Z-Diode 6 bildet zusammen mit den Widerständen 7 und 8 eine Spannungsquelle für die Vorspannung UV, deren Innenwiderstand sich aus den Werten der Widerstände 7 und 8 ergibt. Eine andere bevorzugte Möglichkeit besteht darin, die Vorspannung UV aus der Referenzspannung UR abzuleiten, die mittels einer Z-Diode stabilisiert und als solche besonders abgeglichen sein kann, z.B. durch Abgleich eines an die Z-Diode angeschlossenen Spannungsteilers, dessen Teilerverhältnis den Wert der Referenzspannung UR bestimmt.
  • An den Ausgang des Reglers 24, d.h. an den Ausgang des Operationsverstärkers 3, ist eine Ansteuerschaltung angeschlossen, die ein Diodenstellglied mit einem der Ausgangsspannung Us des Reglers proportionalen Steuerstrom J5 speist. Diese Ansteuerschaltung besteht aus dem Transistor 14 und dem in der Emitterzuleitung angeordneten einstellbaren Widerstand 15.
  • Der Transistor 14, der mit seiner Basis an den Ausgang des Operationsverstärkers 3 angeschlossen und mit seinem Emitter über den Widerstand 15 an Masse geführt ist, ist mit seinem Kollektor über das Diodenstellglied 13, 19 an die Betriebsspannung - Ub geführt.
  • Die Ansteuerschaltung 14, 15 des Diodenstellgliedes 13, 19 wird zweckmäßigerweise so bemessen, daß die Steuerspannung U5 der absoluten Regelverstärkung proportional ist. Da die Regelverstärkung des an die Anschlüsse a und b anzuschließenden Regelverstärkers direkt durch den differentiellen Widerstand der Stelldioden 13 und 19 bestimmt wird und dieser in einem eng tolerierten Zusammenhang mit dem Stellstrom JS steht, kann die Stellspannung Us als Kriterium für die Reglerstellung dienen.
  • Am Ausgang Jenes Regelverstärkers wird der Pilot ausgekoppelt und in einem Pilotempfänger ausgesiebt, verstärkt und gleichgerichtet.
  • Die so gewonnene Gleichspannung wird dem Operationsverstärker 3 als Pilotgleichspannung Up zugeführt.
  • Das Diodenstellglied ist aus zwei parallelen Zweigen zusammengesetzt, die Jeweils eine Diode 13 bzw. 19 entfalten. In dem einen Zweig liegt in Serie zur Diode 13 die Parallelschaltung des Kondensators 11 und des Widerstandes 12. Im anderen Zweig liegt in Serie zur Diode 19 die aus dem Widerstand 16 und der Induktivität 17 stehende Serienschaltung. Der Verbindungspunkt der Induktivität und der Diode 19 ist über den Kondensator 18 an den Anschluß a geführt. Der andere Anschluß b für den in der Figur nicht dargestellten Regelverstärker ist der Kollektor des Transistors 14.
  • Die Steuerspannung bzw. Stell spannung U5 ist dem Absolutwert der Regelverstärkung, das heißt dem Verhältnis Ausgangsspannung zu Eingangsspannung, weitgehend proportional. Die absolute Regelverstärkung und damit die Reglerstellung lassen sich mit dem an die Meßbuchsen c und d anschließbaren Instrument 23 anzeigen. Der Anzeigestrom JM ist dem Logarithmus der Regelverstärkung annähernd proportional. Auf diese Weise wird eine praktisch dB-proportionale Anzeige erzielt.
  • Der gewünschte dB-lineare Verlauf des Anzeigestromes JM würde eigentlich ein Logarithmieren der Steuerspannung U5 erfordern. Bei der in Fig.1 gezeigten Einrichtung wird die logarithmische Kennlinie jedoch durch eine Gerade angenähert. Diese Näherungsgerade schneidet die ideale Kennlinie in zwei Punkten. Diese beiden Schnittpunkte werden zweckmäßigerweise so gewählt, daß die haupt- sächlich vorkommenden Eingangspegelabweichungen zu einer möglichst genauen Anzeige der Reglerstellung führen. Dieser Teilbereich kazn insbesondere in einem Teilbereich innerhalb des Eereichs von - 3 dB bis +3 dB liegen und sich z.B. verschieden weit zu positiven und negativen dB-Werten hin erstrecken. Bei Pegelreglern für TF-Übertragungseinrichtungen betragen solche Eingangspegelabweichungen insbesondere etwa +2 dB bei einem Regelbereich von +4 dB.
  • Die Vorspannung UV dient dazu, den Nullpunkt der Näherungsgeraden zu unterdrUcken, bzw. die Näherungsgerade in Richtung der Ordinaten zu verschieben.
  • Der durch die Spannungsteilerwiderstände 7 und 8 bedingte Innenwiderstand der Vorspannungsquelle und der Wert des Vorwiderstandes 9 bestimmen die Neigung der Näherungsgeraden. In vorteilhafter Weise wirken die Widerstände 7, 8 bzw. der Innenwiderstand der Vorspannungsquelle und der Vorwiderstand 9 auch als Schutzwiderstand in den beiden Zuleitungen zum Meßinstrument 23.
  • Fig.2 zeigt die Kennlinien in einfach logarithmischer Darstellung.
  • In dieser Darstellung ist auf der Abszisse die Änderung des Eingangspegels ape im logarithmischen Maßstab, und zwar in dB aufgetragen. Diese Pegeländerung kann gegenüber einem Mittelwert Null positive oder negative Werte annehmen.
  • Auf der Ordinate sind im linearen Maßstab einerseits die Stellspannung Us und andererseits der Meßstrom JM im linearen Maßstab aufgetragen.
  • In dieser Darstellung hat die Funktion U8sf (ape) einen nicht geradlinigen Verlauf. Den idealen Verlauf des MeBstromes JM zeigt die Gerade JM2. Diese Gerade wird durch die Näherungsfunktion JM1 angenähert. Die Kurve JM1 ergibt sich aus der Kurve Us durch ein Verschieben in vertikaler Richtung und eine Drehung. Vertikale Verschiebung und Drehung erfolgen in der Weise, daß sich die Näherungsfunktion JMl mit der angenäherten Geraden JM2 in zwei Punkten schneidet. Diese beiden Schnittpunkte sind so ge- wahlt, daß sich im Bereich von -2 dB bis +2 dB praktisch eine Übereinstimmung zwischen den Funktionen J1 und JM2 ergibt. Selbst für die Werte -4 dB und +4 dB liegt die Abweichung noch innerhalb der zugelassenen Grenzen.
  • Die Einrichtung nach Fig.l und 2 läßt sich besonders vorteilhaft bei Pilotreglern mit eingangspegelorientierter Signalisierung verwenden.
  • Zweckmäßigerweise wird der Pilotempfänger dabei zur Pegelregelung und Pegelüberwachung eingesetzt und die Signalisierung von unzulässigen Pegelabweichungen erfolgt mit dem am Eingang des Regelkreises vorhandenen Pegel. Dabei wird der Eingangspegel durch Messung der Stellgröße ermittelt, die die RegelverstärMung bestimmt. Die Stellgrö3e ist eine der absoluten Verstärkung des Regelverstärkers proportionale Gleichspannung.
  • In vorteilhafter Weise wird dabei unabhängig von der Signalisierung die momentane Reglerstellung derart angezeigt, daß der Anzeigewert dem Logarithmus der Verstärkung proportional ist.
  • 4 Patentansprüche 2 Figuren

Claims (4)

  1. Patentansprüche 1. Einrichtung zur Anzeige der Stellung von pilotgesteuerten Pegelreglern, bei denen die Stellgröße eine der absoluten Verstärkung eines Regelverstärkers proportionale Gleichspannung ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Quelle (2Z; für die Stellgröße über ein lineares Netzwerk (25) an ein Instrument (23) mit linearer Anzeige geführt ist, und daß das Netzwerk (25) derart bemessen ist, daß zwei innerhalb des Anzeigebereiches gelegene Werte der dem Instrument (23) zugeführten Anzeigegröße gleich der in einem logarithmischen Maß gemessenen Stellgröße sind.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (24) der Stellgröße eine niederohmige Spannungsquelle ist, und daß das Instrument (23) mit dem einen Anschluß an eine Vorspannungsquelle (5,6,7,8) und mit dem anderen Anschluß, insbesondere über einen ohmschen Widerstand (9), an die niederohmige Spannungsquelle (24) angeschlossen ist, und daß die Vorspannung (Uv) und der sich aus dem Innenwiderstand der Vorspannungsquelle (5,6,7,8) und gegebenenfalls dem ohmschen Widerstand (9) ergebende resultierende Widerstand derart bemessen sind, daß die dem Instrument (23) zugeführte Anzeigespannung an zwei Stellen innerhalb des Anzeigebereiches gleich der im logarithmischen Maß gemessenen Stellgröße ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung des Reglers, daß sich die Stellgrößenspannung innerhalb des Regelbereiches nur etwa um einen Faktor ändert, der kleiner als fünf, insbesondere etwa drei ist.
  4. 4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Stellen innerhalb des Anzeigebereiches, an denen der Anzeigewert gleich dem Logarithmus der Stellen größe ist, derart gewählt sind, daß sich für die am häufigsten vorkommenden Anzeigewerte eine minimale Abweichung vom logarithmischen Verlauf ergibt.
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TEKADE Technische Mitteilungen 1977, S.19 u.21 *

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