DE3031004C2 - Anordnung zur genauen Geschwindigkeitsregelung eines Bandantriebs - Google Patents

Description

- daß die Impulsformerstufe (3) über den doppelten monostabilen Multivibrator (4'; 4") zwei zeitlich aufeinanderfolgende schmale Impulse (A; B) abgibt,

- daß der zeitlich später auftretende zweite Impuls (B) der beiden Impulse (A; B) am Ausgang des monostabilen Multivibrators (4") ₂s einen Kondensator (6) des Entladekreises (6; 7; 8) auf eine konstante Spannung auflädt,

- daß der zeitlich vor dein zweiten Impuls (B) kommende erste Impuls (A) am Ausgang eines Inverters (5), der eingangsseitig mit dem _Μ Ausgang des monostabilen Multivibrators (4') und au.sgangsseitig mit einem Analog-Schalter (8) verbunden ist, die Entladung des Entladekreises(6; 7; 8) utuerbricft*, und

- daß ein (zum ersten Impuls (A) invertierter) Übernahmeimpuls (C), < s einen weiteren Analog-Schalter (10) öffnet, die anstehende Restspannung des Entladekreises (6; 7; 8) dem Abtast* und Haltekreis(10; 11) zuführt.

40

2. Anordnung nach Anspruch I, 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 (IS) zur Erzeugung von zeitlich hintereinanderfolgenden Impulsen (Db'is G),

- Speicherkondensatoren (17a bis \7d), die mit von den Impulsen an den Ausgängen der Impulserzeugerstufe (15) gesteuerten Schaltern (16a bis \6d) verbunden sind, und

- einen eingangsseitig mit den Speicherkondensatoren (17a bis i7d) verbundenen Spannungsf olger (19), der ausgangssei tig mit dem Regelgrößen-Eingang des Regelverstärkers (13) verschaltet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 öder 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 I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelte monostabile Multivibrator (4'; 4") durch ein R/C- oder UR-G\\ed ersetzt ist zur doppelten Differenzierung der Ranke der Tachoimpulse,

7. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mittelwertbildung durch Speichern der einzelnen Abtastwerte die Speicherkondensatoren (17a bis 17ü^ 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 CCD-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 Schaltungstechnik aufgebaut sind

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 »Oberrollerscheinungen« auftreten. Das heißt, die Phase der Istgröße bleibt kurzzeitig mehr als 360° hinter der Phase der Sollgröüe zurtick und täuscht eine Voreilung vor. Aus diesem Grund ist es schwer, sehr schnell wirkende Nachsteuerschaltungen aufzubauen, da der Antrieb statt zu beschleunigen, kurzzeitig abbremst

Aus der DE-OS 29 03 317 ist eine Anordnung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs I bei einer Schaltung nach dem Phasenvergleichsprinzip bekannt (F i g. 1). Bei dem in dieser Fi g. 1 dargestellten Blockschaltbild handelt es sich um eine konventionelle Schaltung, ähnlich dem bereits vorstehend genannten Phasenvergleichsprinzip. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung tastet ein von einem Abtastimpulsgeber abgegebener Impuls die Rampe eines aus einer Sägezahnsignalgeberschaltung abgegebenen Sägezahnimpulses ab. Die bekannte Anordnung stellt demnach eine Phasenvergleichsschaltung dar, bei der die Impulse des Tachogenerators zu Rampenimpulsen umgeformt werden und ein Quarzimpuls (via einem Bezugssignalgeber, einem monostabilen Multivibrator und einem Abtastimpulsgeber) diese Rampen abtastet Die bereits vorstehend genannten Schwierigkeiten und Nachteile bestehen daher auch bei dieser bekannten Schaltungsanordnung.

Aus der DE-OS 24 20 195 ist eine Speicherschaltung zum Ausgleich von Unrundheits- oder Teilungsfehlern bekannt. Diese bekannte Speicherschaltung ist jedoch in Verbindung mit einer Vorrichtung zur Kompensation

von Walzenßxzentrizitäten und Walzenunrundbeit beschrieben und gibt keinerlei Hinweis auf die Lösung zur Aufgabe der vorliegenden Erfindung,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, die die bisher bei Magnetbandgeräten bekannten Maßnahmen verbessert und eine genaue Geschwindigkeitsregelung des Magnetbandantriebs 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 erfindungsgemä-Ben Anordnung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Anordnung besitzt den Vorteil, daß sie genau so schnell wie eine üblicherweise verwendete Phasenvergleichsschaltung arbeitet, jedoch zu jedem Zeitpunkt eine exakte Information über die augenblickliche Geschwindigkeit des Antriebc-s liefert Darfiber hinaus kann die gesamte Anordnung leicht und ohne großen Aufwand als Dickfilmschaltung unter Verwendung herkömmlicher 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 Ranke der Impulse zwei zeitlich aufeinanderfolgende schmale Impulse liefert.

Die Wirkungsweise ü_. erfindungsgemäßen Anordnung wird im folgenden in Verbindung mit dem Blockschaltbild beschrieben:

Die oben geschilderte Umformung der Tachoimpulse des mit einem Antriebsmotor 1 verbundenen Tachogenerators ϊ 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 RJC- bzw. ZyÄ-GIiedern. 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 »Übernahmeimpuls« (in der Zeichnung: Impuls C), der einen Analog-Schalter 10 öffnet, wird die anstehende Restspa:inung des Entladekreises (Konden- hi salor 6, Widerstand 7 und Analog-Schalter 8) am Verbindungspunkt von Id hode der Diode 20, Kondensator 6 und Widerstand 7 einem Abtast- und I laltekreis 10; ti zugefqhrt Diese Spannung ist der augenblicklichen Drehzahl der Motor-Tacho-Anordnung (1; 2) proportional und kann in den Summationspunkt von !stund 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 Abtast- und Haltekreis 10; U ein Spannungsfolger 9 geschaltet der einen hinreichend großen Haltekondensator zu verwenden ermöglicht, ohne die Spannung am Entladekondensator 6 zu verfälschen.

Gemäß dem Blockschaltbild führt der Ausgang des monostabilen Multivibrators 4' an den Inverters, an den monostabilen Multivibrator 4" und an einen zwischen den Ausgang des Spannungsfolgers 9 ;fid den Eingang des Abtast- und Haltekreises 10; 11 geschalteten Analog-Schalters 10. Der auf der Verbindungsleitung vom monostabilen Multivibrator 4' zum Analogschalter

10 anstehende Obernahmeimpuls ist in der Zeichnung als Impuk 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 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 Ba'iteile erforderlich.

Die Sollspannung (Sollwert am Eingang des Regelvers? ärkers 13) in einem solchen Regelkreis kann entweder in der gleichen Weise wie oben beschrieben aus Impulsen, die von einem Quarz abgebitet sind, gewonnen werden, oder als eine konstante Gleichspannung dem Summationspunkt 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 YId nacheinander vorzunehmen. Hierzu ist gemäß Zeichnung der doppelte monostabile Multivibrator 4'; 4" mit einer Impulserzeugerstufe 15 verbunden, an deren Ausgängen (vier) zeitlich hintereinanderfolgende, vom Tachosignal abgeleitete Impulse D bis G abgegeben und Analogschaltern lfa bis 16rf zugeführt werden, die ihrerseits noch mit den Speicherkondensatoren 17a bis YId bzw. dem Ausgang des Entladekreises 6; 7; 8 (oder des Spannungsfolgers 9) verbunden sind. Ob,r Widerstände 18a bis 18c/sind die Speicherkondensatoren 17a bis Ytd mit dem Eingang eines weiteren Spannungsfolgers 19 verbunden, dessen Ausgang über einen Schalter 21 an den Isiwert-Eingang des Regelverstärkers 13 geführt ist, der demnach die (vier) zeitlich hintereinanderfolgenden, abgetasteten und addierten (Mitttiv/crtbüdung) Werte als Istwert erMill. Der im Blockschaltbild dargestellte Schalter 21 ist jedoch nur symbolhaft bzw. schematisch zu verstehen, da die erfindungsgemäße Anordnung in praxi

5 6

/weckmäßigerweise entweder gemäß »oberem« oder eine Tachoumdrehung in einem programmierbaren

gemäß »unterem Zweig« des ßlockschaltbildes aufge- Festwertspeicher (PROM) oder einem CCD-Speicher

baut wird. zu speichern und als Vergleichswen dem Isiwcrt-Ein-

Ferner besteht die Möglichkeit, bei einem Tacho- gang des Regelverstärkers 13 zuzuführen,

generator mit Teilungsfehler die einzelnen Fehler über ~>

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur genauen Geschwindigkeitsregelung eines Bandantriebs, mit einem mit dem Antriebsmotor (1) verbundenen Tachogenerator (2), an dessen Ausgang eine Impulsformerstufe (3) angeschlossen ist, sowie mit einem eine Motorendstufe (14) steuernden Regelverstärker (13), mit einem mit der Impulsformerstufe (3) verbundenen doppel- ₎₀ ten monostabilen Multivibrator (4'; 4"), einem mit dem Ausgang des monostabilen Multivibrators {4") verbundenen Entladekreis (6; 7; 8) und einem mit dem Ladekreis (6; 7; 8) verbundenen Abtast- und Haltekreis (10; 11), der mit dem Regelgrößen-Eingang des Regelverstärkers (13) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,