DE3031004A1

DE3031004A1 - Anordnung zur genauen geschwindigkeitsregelung eines bandantriebs

Info

Publication number: DE3031004A1
Application number: DE19803031004
Authority: DE
Inventors: Helmut 8502 Zirndorf Liebmann
Original assignee: GRUNDIG E M V ELEKTRO-MECHANISCHE VERSUCHSANSTALT MAX GRUNDIG and CO KG; Grundig EMV Elektro Mechanische Versuchsanstalt Max Grundig & Co Kg 8510 Fuerth; Grundig EMV Elektromechanische Versuchsanstalt Max Grundig GmbH
Current assignee: Grundig EMV Elektromechanische Versuchsanstalt Max Grundig GmbH
Priority date: 1980-08-16
Filing date: 1980-08-16
Publication date: 1982-03-11
Also published as: DE3031004C2

Description

Beschreibung: Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur genauen Geschwindigkeitsregelung eines Bandantriebs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bisher bekannte Bandantriebe mit Geschwindigkeitsregelung arbeiten nach dem Phasenvergleichsprinzip, wobei ein mit dem Antriebsmotor bzw. der Antriebswelle festverkoppelter Tachogenerator die "Istgröße" liefert. Die ~Sollgröße" wird von einem Impulsgeber geliefert, dessen Frequenz möglichst konstant sein soll.
Der Nachteil einer derartigen Anordnung ist, daß bei plötzlich auftretenden Belastungsschwankungen bzw. bei schnellen Änderungen der Sollgröße sogenannte "Überrollers cheinungen" auftreten. D.h., die Phase der Istgröße bleibt kurzzeitig mehr als 3600 hinter der Phase der Sollgröße zurück und täuscht eine Voreilung vor. Aus diesem Grund ist es schwer, sehr schnell wirkende Nachsteuerschaltungen aufzubauen, da der Antrieb statt zu beschleunigen, kurzzeitig abbremst.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, die eine genaue Geschwindigkeitsregelung eines Bandantriebes ohne die bei der Phasenregelung auftretenden Störungen bei schnellen Änderungen der Sollgröße, beispielsweise bei plötzlichen Belastungsschwankungen, ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Anordnung besitzt den Vorteil, daß sie genauso schnell wie eine üblicherweise verwendete Phasenvergleichsschaltung arbeitet, jedoch zu jedem Zeitpunkt eine exakte Information über die augenblickliche Geschwindigkeit des Antriebes liefert. Darüber hinaus kann die gesamte Anordnung leicht und ohne großen Aufwand als Dickfilmschaltung unter Verwendung herkörrimlicher IC-Chips oder als Kombination auf einem Chip ausgeführt werden.
Als zusätzlicher Vorteil für einen derartigen integrierten Schaltungsaufbau ergibt sich dann, daß nur wenige externe Bauteile erforderlich sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Die einzige Zeichnungsfigur zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur genauen Geschwindigkeitsregelung eines Bandantriebs.
Die Erfindung geht vom Grundgedanken eines Impulszähldemodulators aus, wobei die Tachoimpulse derartig umgeformt werden, daß eine, beispielsweise die ansteigende Flanke der Impulse zwei zeitlich aufeinanderfolgende schmale Impulse liefert.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung wird im folgenden in Verbindung mit dem Blocksdaltbild beschrieben: Die oben geschilderte Umformung der Tachoimpulse des mit einem Antriebsmotor 1 verbundenen Tachogenerators 2 bzw.
die Erzeugung der zeitlich aufeinanderfolgenden schmalen Impulse erfolgt durch eine Impulsformerstufe 3 bzw. einen mit dieser verbundenen doppelten monostabilen Multivibrator 4'; 4" oder durch doppelte Differenzierung der Impulsflanke mit R/C- bzw. L/R-Gliedern. Der zeitlich später auftretende, abgeleitete Impuls (in der Zeichnung: Impuls B) am Ausgang des monostabilen Multivibrators 4" lädt über eine Diode 20 einen Kondensator 6 auf eine konstante Spannung auf. Die Entladung erfolgt durch einen Konstantstrom-Generator oder über einen Widerstand 7 hinreichender Konstanz.
Der zeitlich vor dem Aufladeimpuls kommende Impuls A am Ausgang eines Inverters 5, der eingangsseitig mit dem Ausgang des monostabilen Multivibrators 4' und ausgangsseitig mit einem Analog-Schalter 8 verbunden ist, unterbricht die Entladung. Durch den ~,übernahme impuls" (in der Zeichnung: Impuls C), der einen Analog-Schalter 10 öffnet, wird die anstehende Restspannung des Entladekreises (Kondensator 6, Widerstand 7 und Analog-Schalter 8) am Verbindungspunkt von Kathode der Diode 20, Kondensator 6 und Widerstand 7 einem Abtast- und Haltekreis 10; 11 zugeführt. Diese Spannung ist der augenblicklichen Drehzahl der Motor-Tacho-Anordnung (1; 2) proportional und kann in den Summationspunkt von Ist- und Sollwert der aus einem Regelverstärker 13 und einer Motorendstufe 14 für den Antriebsmotor 1 bestehenden Regelanordnung als Istwert eingespeist werden. Die Sollgröße bzw. Führungsgröße wird dem anderen Eingang des Regelverstärkers 13 zugeführt, während das Ausgangssignal (Stellgröße) des Regelverstärkers 13 der Motorendstufe 14 zugeführt wird. Vorteilhafterweise ist zwischen den Entladekondensator 6 und den Abtst- und Haltekreis 10; 11 ein Spannungsfolger 9 geschaltet, der einen hinreichend großen Haltekondensator zu verwenden ermöglicht, ohne die Spannung am Entladekondensator 6 zu verfälschen.
Gemäß dem Blocksdaltbild führt der Ausgang des monostabilen Multivibrators 4' an den Inverter 5, an den monostabilen Multivibrator 4" und an einen zwischen den Ausgang des Spannungsfolgers 9 und den Eingang des Abtast- und Haltekreises 10; 11 geschalteten Analog-Schalter 10. Der auf der Verbindungsleitung vom monostabilen Multivibrator 4' zum Analogschalter 10 anstehende Übernahmeimpuls ist in der Zeichnung als Impuls C gekennzeichnet. Dieser Impuls öffnet den Analogschalter 10 und läßt die am Kondensator 6 zu diesem Zeitpunkt anliegende Spannung zum Haltekreis 11 durch und wird als Istwert dem Regelverstärker 13 zugeführt.
Die gesamte Anordnung kann leicht und ohne großen Aufwand als Dickfilmschaltung unter Verwendung von herkömmlichen IC-Chips für den doppelten monostabilen Multivibrator 4'; 4", die Analogschalter 8 und 10, den Spannungsfolger 9 sowie einen weiteren Spannungsfolger 12 am Ausgang des Abtast- und Haltekreises 10; 11 ausgeführt werden. Auch eine Kombination dieser Teile auf einem Chip ist möglich. Bei diesen Schaltungsaufbauten sind dabei nur wenige externe Bauteile erforderlich.
Die Sollspannung (Sollwert am Eingang des Regelverstärkers 13) in einem solchen Regelkreis kann entweder in der gleichen Weise wie oben beschrieben aus Impulsen, die von einem Quarz abgeleitet sind, gewonnen werden, oder als eine konstante Gleichspannung dem Summation punkt zugeführt werden.
Weist der verwendete Tachogenerator einen Teilungsfehler auf, bietet die erfindungsgemäße Schaltung die Möglichkeit, eine Mittelwertbildung durch Speichern der einzelnen Abtastwerte in mehreren Speicherkondensatoren 17a bis 17d nacheinander vorzunehmen. Hierzu ist gemäß Zeichnung der doppelte monostabile Multivibrator 4'; 4" mit einer Impulserzeugerstufe 15 verbunden, an deren Ausgängen (vier) zeitlich hitereinanderfolgende, vom Tachosignal abgeleitete Impulse D bis G abgegeben und Analogschaltern 16a bis 16d zugeführt werden, die ihrerseits noch mit den Speicherkondensatoren 17a bis 17d bzw.
dem Ausgang des Entladekreises 6; 7; 8 (oder des Spannungsfolgers 9) verbunden sind. über Widerstände 18a bis 18d sind die Speicherkondensatoren 17a bis 17d mit dem Eingang eines weiteren Spannungsfolgers 19 verbunden, dessen Ausgang über einen Schalter 21 an den Istwert-Eingang des Regelverstärkers 13 geführt ist, der demnach die (vier) zeitlich hintereinander folgenden, abgetasteten und addierten (Mittelwertbildung) Werte als Istwert erhält. Der im Blockschaltbild dargestellte Schalter 21 ist jedoch nur symbolhaft bzw. schematisch zu verstehen, da die erfindungsgemäße Anordnung in praxi zweckmäßigerweise entweder gemäß "oberem" oder gemäß "unterem Zweig" des Blockschaltsbildes aufgebaut wird.
Ferner besteht die Möglichkeit, bei einem Tachogenerator mit Teilungsfehler die einzelnen Fehler über eine Tachoumdrehung in einem programmierbaren Festwertspeicher (PROM) oder einem CCD-Speicher zu speichern und als Vergleichswert dem Istwert-Eingang des Regelverstärkers 13 zuzuführen.
L e e r s e i t e

Claims

ANORDNUNG ZUR GENAUEN GESCHWINDIGKEITS-- REGELUNG EINES BANDANTRIEBS Patentansprüche: Anordnung zur genauen Geschwindigkeitsregelung eines Bandantriebs, mit einem mit dem Antriebsmotor verbundenen Tachogenerator, an den eine Impulsformerstufe angeschlossen ist, sowie mit einem eine Motorendstufe steuernden Regelverstärker, gekennzeichnet durch - einen mit der Impulsformerstufe (3) verbundenen doppelten monostabilen Multivibrator (4'; 4"), - einen mit dem Ausgang des monostabilen Multivibrators (4") verbundenen Entladekreis (6; 7; 8), und - einen mit dem Entladekreis (6; 7; 8) verbundenen Abtast- und Haltekreis (10; 11), der mit dem Regelgrössen-Eingang des Regelverstärkers (13) verbunden ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Entladekreis (6; 7; 8) und den Abtast- und Haltekreis (10; 11) ein Spannungsfolger (9) geschaltet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch - eine mit dem monostabilen Multivibrator (4'; 4") verbundene Impulserzeugerstufe (15) zur Erzeugung von zeitlich hintereinanderfolgenden Impulsen CD bis G), - Speicherkondensatoren (17a bis 17d), die mit von den Impulsen an den Ausgängen der Impulserzeugerstufe (15) gesteuerten Schaltern (16a bis 16d) verbunden sind, und - einen eingangsseitig mit den Speicherkondensatoren (17a bis 17d) verbundenen Spannungsfolger (19), der ausgangsseitig mit dem Regelgrößen-Eingang des Regelverstärkers (13) verschaltet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Entladung des Entladekreises (6; 7; 8) ein Widerstand (7) vorgesehen ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Entladung des Entladekreises (6; 7; 8) ein Konstantstrom-Generator vorgesehen ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelte monostabile Multivibrator (4'; 4") durch ein R/C- oder L/R-Glied ersetzt ist zur doppelten Differenzierung der Flanke der Tachoimpulse.
7. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mittelwertbildung durch Speichern der einzelnen Abtastwerte die Speicherkondensatoren (17a bis 17d) vorgesehen sind.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Speicherung ein programmierbarer Festwertspeicher (PROM) vorgesehen ist.
9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Speicherung ein sogenannter GcD-Speicher vorgesehen ist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Bauteile als Dickfilmschaltung aufgebaut sind.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Bauteile in integrierter Schaltungstechnk aufgebaut sind.

Beschreibung: