DE3036024C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regulierung der Stellgröße eines Stellgliedes an einem elektronischen Regler nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 (DE-OS 26 09 640).

Es ist bekannt, elektronische Regler mit Schaltern zu versehen, mit denen die Bedienungsperson wahlweise zwischen einer auto­ matischen Regelung einer Stellgröße und einer manuellen Beein­ flussung der Stellgröße wählen kann. Von der Möglichkeit der manuellen Beeinflussung der Stellgröße wird zum Beispiel dann Gebrauch gemacht, wenn das Stellglied bei Beginn eines Regel­ vorganges in eine bestimmte Ausgangsstellung gebracht werden soll. Ist diese Ausgangsstellung von der zum Zeitpunkt vor der Beaufschlagung vorliegenden Stellung des Stellgliedes weit entfernt, ist es wünschenswert, das Stellglied über den größten Teil der zu verschiebenden Strecke relativ schnell zu bewegen und in dem Bereich, in dem es sich in der Nähe des einzunehmen­ den Wertes befindet, so langsam zu verstellen, daß es genau in die Position gebracht werden kann, die vorgesehen ist. Aus diesem Grunde sind solche elektronischen Regler mit Schaltern versehen, mit Hilfe derer unterschiedliche Verstellgeschwindig­ keiten eingestellt werden können.

So ist es zum Beispiel bekannt, einen Drehtaster vorzusehen, der mit zwei unterschiedlichen Verstellgeschwindigkeiten arbeitet. Der Schalter ist dabei so ausgelegt, daß man durch dessen Betätigung eine 100%ige Veränderung des Ausgangs­ signales wahlweise in fünf Sekunden oder in fünfzig Sekunden erhält. Bei anderen Reglern wird dieselbe Funktion auch dadurch erzielt, daß zwei Schalter vorgesehen sind, von denen der eine sich auf die beiden unterschiedlichen Verstellgeschwindigkeiten einstellen läßt und über den anderen Schalter die Veränderungs­ richtung (+ oder -) der Stellgröße vorgebbar ist.

In der DE-OS 27 57 593 wird eine digitale Einrichtung zur Ein­ stellung von Zahlen in einer Sichtanzeige mittels eines Dreh­ schalters beschrieben. Die Veränderungsgeschwindigkeit der Zahlen in der Sichtanzeige ist abhängig von der Geschwindig­ keit, mit der der Drehschalter gedreht wird. Zur schnellen Veränderung der Zahlen in der Sichtanzeige muß der Benutzer den Drehschalter entsprechend schnell drehen, wohingegen zur Fein­ einstellung ein langsames Verstellen des Drehschalters genügt.

Es ist weiterhin bekannt, eine zeitabhängige Verstellung der Stellgröße dadurch zu erreichen, daß ein Drei-Positionen- Schalter verwendet wird. Der als Taster ausgebildete Drei- Positionen-Schalter kehrt nach der manuellen Beaufschlagung wieder in seine Nullpunktlage zurück. Durch Betätigung des Schalters in einer Richtung verändert sich die Stellgröße zum Beispiel um 1,6% pro Sekunde in den ersten beiden Sekunden, 6,4% pro Sekunde in den nächsten beiden Sekunden und 12,5% pro Sekunde die übrige Zeit. Eine ähnliche Ausführungsform wird in der DE-OS 26 09 640 beschrieben. Hier ist ein einziger Schalter vorgesehen, der in seiner Mittelstellung den Regler auf Automatikbetrieb schaltet, der jedoch in seinen beiden Extremstellungen den Automatikbetrieb des Reglers abschaltet und gleichzeitig die manuelle Beeinflussung der Stellgröße ermöglicht. Die Verstellgeschwindigkeit der Stellgröße ist eine Funktion der Betätigungsdauer des Schalters. Hierzu ist ein digitales System mit einem Impulsgenerator vorgesehen, das Impulse mit stetig wachsender Frequenz erzeugt. Abhängig von der Dauer der Betätigung wächst die Geschwindigkeit der Ver­ stellung an. Zu jedem Zeitpunkt führt die plötzliche Freigabe des Schalters wieder zu einer niedrigen Anfangsfrequenz, mit der die Feineinstellung möglich ist.

Alle bekannten Bauarten haben den Nachteil, daß sich mit ihnen nur eine relativ umständliche und nur grob differenzierbare Verstellgeschwindigkeit einstellen läßt. Weiterhin besitzen die bekannten Vorrichtungen teilweise eine lange Ansprechzeit bis die höchste Verstellgeschwindigkeit erreicht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Regulierung der Stellgröße eines Stellgliedes zu schaffen, mit deren Hilfe sich unterschiedliche Verstellgeschwindigkeiten in einfacher und differenzierter Weise einstellen lassen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zur geschwin­ digkeitsabhängigen manuellen Steuerung ein mehrstufiger Schiebeschalter vorgesehen, dessen definierte Mittelstellung der Nullstellung entspricht, und der so ausgebildet ist, daß seinem Verschiebeweg in der einen Richtung von der Null­ stellung weg je nach Weglänge verschiedene Verstellgeschwindig­ keiten im Sinne einer Zunahme des Wertes der Handstellgröße und in der anderen Richtung im Sinne einer Abnahme des Wertes der Handstellgröße zugeordnet sind. Der wesentliche Vorteil eines solchen mehrstufigen Schiebeschalters ist darin zu sehen, daß kleinen Auslenkungen kleine Verstellgeschwindigkeiten zuge­ ordnet sind und großen Auslenkungen große Verstellgeschwindig­ keiten. Vorteilhaft ist auch die dadurch gegebene Ein-Knopf- Betätigung, die aus ergonomischen Gründen vorteilhaft ist. Es wird nur ein Schalter benötigt, der nicht immer in seiner Aus­ gangsstellung zurückgebracht werden muß, wenn die Verstell­ geschwindigkeit geändert werden soll. Vielmehr kann diese je nach der Position, in der sich der Schalter befindet, beliebig erhöht oder vermindert werden. Der Auslenkung vom Nullpunkt weg in der einen Richtung wird eine positive Stellgrößenänderung zugeordnet, entsprechend der anderen Richtung die negative Stellgrößenänderung.

Realisiert werden kann ein solcher Schiebeschalter dadurch, daß er an mindestens einer äußeren Fläche Schaltnocken aufweist. Diesen Schaltnocken können am Reglergehäuse befestigte Druck­ schalter zugeordnet sein, die je nach Stellung des Schiebe­ schalters mit den Schaltnocken zusammen arbeiten. Dadurch kann der Schalter recht klein gebaut werden. Um eine definierte Schalterstellung zu erhalten, ist es günstig, wenn das Zusam­ menwirken des Schiebeschalters mit den Druckschaltern nach einem Code mit einem Hemmingabstand, zum Beispiel nach dem Grey-Code, erfolgt. Dieser Code hat den Vorteil, daß sich von einer Schalterstellung zur anderen immer nur eine Größe ändert. Dadurch wird ein definiertes Schalten ermöglicht. Günstig ist es auch, wenn der Schiebeschalter mit den Druckschaltern über sieben Stufen zusammenwirken kann, von denen die mittlere der Nullstellung entspricht und somit jeder Verschieberichtung drei unterschiedliche Schaltstufen zugeordnet sind.

Um den Schiebeschalter raumsparend auszubilden, ist es günstig, wenn dieser in einer Führung gelagert ist und mit einer in Längsrichtung verlaufenden Aussparung versehen ist, die zwei Federn einfaßt, die ortsfest am Regler gelagert sind und mit ihren voneinander abgewandten Enden mit Anschlägen zur Rück­ stellung des Schiebeschalters in Wirkverbindung bringbar sind. Der Schiebeschalter ist dadurch in einer Führung gelagert und durch den Einsatz zweier Federn, die jeweils gleich vorgespannt sind, wird der Schiebeschalter in eine symmetrische Null­ stellung gebracht, von der aus er in beide Richtungen ver­ schiebbar ist. Diese Verschiebung erfolgt dann jeweils gegen die Kraft einer der beiden Federn, die sich über eine Anschlag­ platte an dem Schieber abstützt. Mit den einander zugewandten Seiten können die Federn an einem ortsfesten Anschlag ange­ bracht sein. Die Nullstellung ist dadurch gesichert, daß beide Federn zwischen den Anschlägen vorgespannt sind und die gleiche Vorspannkraft ausüben.

Dem hier verwendeten Code mit dem Hemming-Abstand, zum Beispiel der Grey-Code des Schalters, kann mittels einer an sich be­ kannten elektronischen Schaltung ein Rechtecktakt zugeordnet werden, der in seiner Frequenz sinngemäß der Schalterstellung entspricht. Über diesen Rechtecktakt kann dadurch je nach Stellung des Schalters die Stellgröße ansteigend oder abstei­ gend mit verschiedenen Stellgeschwindigkeiten eingestellt werden.

Die Vorteile und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus dem in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel sowie aus der Tabelle. Es zeigt

Fig. 1 die perspektivische, schematische Vorderansicht eines mit einem erfindungsgemäßen Schalter ausge­ statteten Reglers,

Fig. 2 die schematische Draufsicht auf einen erfindungs­ gemäßen Schiebeschalter,

Fig. 3a das Zusammenwirken der Druckschalter mit dem Schiebeschalter zur Realisierung einer Schalt­ stufe,

Fig. 3b das Zusammenwirken der Druckschalter mit dem Schiebeschalter zur Realisierung einer anderen Schalterstufe und

Tabelle 1 Schaltwerte der einzelnen Druckschalter zur Realisierung von sieben Schalterstufen nach einem Code mit einem Hemming-Abstand von 1, z. B. Grey-Code.

In der Fig. 1 ist in perspektivischer Darstellung schematisch ein Regler gezeigt, der mit 1 bezeichnet ist und auf seiner Frontseite eine Skala 2 aufweist, aus der die Ist- und Soll- Werte der von dem Regler zu regelnden Reglerstrecke abgelesen werden können. Derartige Regler weisen immer einen Schalter 3 auf, mit dessen Hilfe ein Umschalten der Reglerfunktion von automatischem Regelbetrieb auf manuellen Regelbetrieb und um­ gekehrt ermöglicht wird. Befindet sich dieser Schalter 3 in der gezeigten Stellung, also auf Handbetrieb, so kann über den erfindungsgemäßen Schalter 4 die Handstellgröße für das Stell­ glied mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten sowohl in posi­ tiver als auch in negativer Richtung realisiert werden. Die Schalterstufen 1 bis 7 entsprechen den unterschiedlichen Ge­ schwindigkeitsstufen, wobei in der gezeigten Stellung der Schalter 4 seine Nullposition innehat, die mit 0 bezeichnet ist. Die übrigen Schalterstufen sind mit römischen Ziffern I bis VI bezeichnet, wobei ein Verschieben des Schiebeschalters in Richtung der Stufen I, II, III eine je nach Stufe mit unterschiedlicher Geschwindigkeit erfolgenden Vergrößerung und eine Verschiebung in Richtung der Stufen IV, V, VI eine geschwindigkeitsabhängige Verringerung des momentanen Ist- Werts eines nicht näher gezeigten Stellgliedes nach sich zieht. Die Verschieberichtungen sind mit + und - bezeichnet.

Eine schematische Draufsicht in vergrößerter Darstellung auf den Schalter ist in Fig. 2 gezeigt. Im Regler 1 ist eine Führung 5 vorgesehen, in der sich der Schiebeschalter in den beiden Pfeil­ richtungen verschieben läßt. In der Führung 5 sind zwei Federn 9 a und 9 b angeordnet, die in einer im Schiebeschalter vorge­ sehenen Aussparung 10 verlaufen und beide so vorgespannt sind, daß sie in der Nullstellung, die in Fig. 2 gezeigt ist, jeweils gleiche Kräfte auf die gehäusefesten Anschläge 12 ausüben. Diese Federn sind im Gehäuse gelagert und stützen sich mit ihren einander zugewandten Enden an einem mittleren Anschlag 8 ab, der gehäusefest mit dem Regler verbunden ist. Dieser An­ schlag 8 ist in seinem Durchmesser entsprechend dem Durchmesser der Aussparung 10 ausgebildet, wodurch eine Unterstützung der Führung des Schalters in der Führung 5 erfolgt. An den von einander abgewandten Enden sind die Federn 9 a und 9 b mit einem Mitnehmerplättchen 16 versehen, das sich in Nullstellung jeweils an den gehäusefesten Anschlägen 12 abstützt. Anschläge 13 am Schiebeschalter 4 werden dadurch gebildet, daß sich in Längs­ richtung an die Aussparung 10 zwei Öffnungen 11 anschließen, die einen kleineren Durchmesser aufweisen als die Aussparung 10 selbst. In diesen Öffnungen 11 werden in der in Fig. 2 gezeigten Nullstellung des Schiebeschalters 4 die äußeren An­ schläge 12 aufgenommen. Am Übergang zwischen den Öffnungen 11 und der Aussparung 10 bilden sich Anschlagkragen 13, die der Rückführung des Schiebeschalters 4 dienen, wenn dieser aus seiner Null-Lage verschoben wird.

Wird der Schiebeschalter 4 nun in Richtung 0 (Fig. 2) verschoben, so wird die Feder 9 a zusammengedrückt. Diese Feder wirkt damit über das Mitnehmerplättchen 16 und den unteren Anschlagkragen 13 entgegen der Verschieberichtung und drückt dadurch nach Los­ lassen eines nicht gezeigten Betätigungshebels den Schalter 4 wieder in seine Null-Lage zurück. Entsprechendes geschieht bei einer Verschiebung in der mit U bezeichneten Pfeilrichtung. Die maximale Verschieberichtung ist durch den Abstand zwischen den äußeren Anschlägen 12 und dem mittleren Anschlag 8 vorge­ geben.

Der Schiebeschalter 4 weist an einer äußeren Fläche 17 mehrere Schaltnocken 7 a, 7 b und 7 c auf, die zusammen mit den zwischen ihnen liegenden Vertiefungen eine Schaltkurve darstellen. Der Fläche 17 sind Druckschalter 6 a, 6 b und 6 c gegenüberliegend zugeordnet, die jeweils einen Drucktaster 15 aufweisen. Diese Schalter können in der Art bekannter Mikroschalter ausgebildet sein. Der Abstand zwischen den Druckschaltern 6 a, 6 b und 6 c und der mit Hilfe der Schaltnocken 7 a, 7 b und 7 c realisierten Schaltkurve ist so gewählt, daß dann, wenn sich die Drucktaster in einer Position befinden, in der sie mit den Nocken zusammen­ wirken, die Schaltfunktion "an" oder "I" realisiert wird und dann, wenn sie mit den zwischen den Schaltnocken liegenden Ver­ tiefungen zusammenwirken, die Schaltfunktion "0" oder "aus" realisieren. Über elektrische Anschlüsse 14 werden die jeweiligen Schalterstellungen dann einer elektronischen, nicht gezeigten Schaltung zugeführt, die in bekannter Weise einen Rechtecktakt je nach den von den Schaltern 6 a, 6 b und 6 c gelieferten Werten steuert. Mit den drei Druckschaltern 6 a, 6 b und 6 c können sieben unterschiedliche Schalterstufen, z. B. nach dem Grey-Code realisiert werden. Es können selbstverständlich noch mehrere solcher Druckschalter in analoger Weise angeordnet werden, um auch noch höherstufige Schalterfunktionen realisieren zu können.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind, wie oben schon erwähnt, sieben Stufen möglich, die sich z. B. nach dem Grey-Code realisieren lassen, wie dies in Tabelle 1 gezeigt ist. Dabei kann in der Mittelstellung 0 dem Schalter 6 b und dem Schalter 6 a die 1 zugeordnet sein und dem Schalter 6 c die 0. Wenn von der Mittelstellung 0 aus eine nächste Stufe erreicht wird, ändert sich nur ein Wert in der Tabelle; so wird z. B. in Schalterstellung I aus der vorherigen Stellung "I" des Schalters 6 b nun die "0", wobei die Schalter 6 a und 6 c ihre Position beibehalten. Entsprechend dieser Zuordnung muß die von den Schaltnocken 7 a, 7 b und 7 c gebildete Schaltkurve auf die Position der Druckschalter 6 a, 6 b und 6 c abgestimmt wer­ den. Dies kann so geschehen, wie dies in den Fig. 3a und 3b schematisch dargestellt ist. Dort sind die Schaltnocken 7 a, 7 b und 7 c schematisch gezeigt, denen die logische Schalt­ funktion "I" zugeordnet ist. Den Vertiefungen wird die Schaltfunktion "0" zugeordnet. Zum besseren Verständnis sind auf der Schaltkurve in Wirklichkeit nicht vorhandene gleich­ lange Markierungen aufgebracht. Der maximalen Verschiebung ent­ spricht der Länge sieben solcher hintereinanderliegender Ab­ schnitte. Der Schaltnocken 7 c erstreckt sich über zwei solcher Abschnitte, die Nocken 7 b und 7 a über jeweils vier. Die in Fig. 3a gezeigte Stellung entspricht der Nullstellung. Sie ist realisiert durch den aus der Tabelle 1 ersichtlichen Ziffer­ folgen 1-1-0. Wird jetzt der Schiebeschalter in Richtung 0 ver­ schoben, so kann dies von der gezeigten Position aus noch über eine Länge von drei Einzelabschnitten erfolgen. Insgesamt wirkt der Schalter 6 c über den mit C bezeichneten Bereich mit dem Schiebeschalter zusammen. Der Schalter 6 b mit dem mit B bezeich­ neten und der Schalter 6 a über den mit A bezeichneten Bereich.

Wird der Schiebeschalter in Pfeilrichtung nach U bewegt, so ergibt sich bei der Verstellung um eine Einheit eine Schalt­ stellung, die aus Fig. 3b gezeigt ist und der in Tabelle 1 die Schalterstellung IV (1-1-1) entspricht.

Ein solcher Schiebeschalter kann in beiden Richtungen von der Position aus, die er innehat, verschoben werden, es sei denn, er befindet sich in den beiden maximalen Stufen III oder VI. Durch die Verschiebung in beiden Richtungen von einer Stufe aus wird es ermöglicht, ohne daß der Schalter in seine Ausgangs­ stellung zurückgebracht werden muß und ohne daß bestimmte Verstellzeiten eingehalten werden müssen, beliebig mit den einzelnen Verstellgeschwindigkeiten in beiden Schaltrichtungen die Stellgröße zu variieren. Die Anordnung der Druckschalter 6 a, 6 b und 6 c kann sehr platzsparend erfolgen, wodurch sich insgesamt ein Schiebeschalter ergibt, der platzsparend in einem Reglergehäuse untergebracht werden kann und der eine einfache Betätigung erlaubt. Der Schiebeschalter kann auch getrennt vom Regler, z. B. in einer Leitstation an einem Schalttisch, angebracht sein.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Regulierung der Stellgröße eines Stell­ gliedes an einem elektronischen Regler, wobei der Regler eine Einrichtung zur wahlweisen Umstellung zwischen Handstellbetrieb und automatischer Regelung des Stellgliedes und einen mehr­ stufigen Schalter zur manuellen Steuerung des Stellgliedes aufweist, wobei der Schalter mit einer definierten Mittel­ stellung, die der Nullstellung entspricht, so ausgebildet ist, daß seiner Betätigung in der einen Richtung von der Null- Stellung einer Zunahme und in der anderen Richtung einer Ab­ nahme des Wertes der Handstellgröße zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter als Schiebeschalter (4) so ausgebildet ist, daß eine Zunahme bzw. Abnahme des Wertes der Handstellgröße abhängig von seinem Verschiebeweg ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiebeschalter (4) an mindestens einer äußeren Fläche (17) Schaltnocken (7 a, 7 b, 7 c) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß den Schaltnocken (7 a, 7 b, 7 c) am Schiebeschalter (4) gestellfest am Regler (1) befestigte Druckschalter (6 a, 6 b, 6 c) zugeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltnocken (7 a, 7 b, 7 c) - in Ver­ schieberichtung - verschiedene Längen besitzen, so daß das Zusammenwirken des Schiebeschalters (4) mit den Druckschaltern (6 a, 6 b, 6 c) siebenstufig nach einem Code mit einem "Hemming"- Abstand von 1, zum Beispiel Grey-Code, erfolgt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiebeschalter (4) in einer Führung (5) gelagert und mit einer in Längsrichtung verlaufenden Aus­ sparung (10) versehen ist, die zwei Federn (9 a, 9 b) einfaßt, die ortsfest am Regler (1) gelagert sind und mit ihren von­ einander abgewandten Enden mit Anschlägen (13) zur Rückstellung des Schiebeschalters (4) in Wirkverbindung bringbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federn (9 a, 9 b) jeweils unter gleicher Vorspannung stehen und mit den einander zugewandten Seiten an einem ortsfest am Regler (1) angebrachten Anschlag (8) befestigt sind und an ihren freien Enden jeweils mit Platten (16) zum Anschlagen an den Anschlägen (13) des Schiebe­ schalters (4) versehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (13) des Schiebeschalters (4) durch den Rand zwischen der Aussparung (10) und der jeweils sich in Längsrichtung daran anschließenden Öffnungen (11) gebildet sind, die einen kleineren Durchmesser aufweisen als die Aussparung (10).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Öffnungen (11) in Nullstellung (0) ortsfeste Endanschläge (12), deren Durchmesser den Öffnungen (11) entspricht, für die Federn (9 a , 9 b) zugeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Code der Druckschalter (6 a, 6 b, 6 c) mittels einer an sich bekannten elektronischen Schaltung ein Rechtecktakt zugeordnet wird, der in seiner Frequenz sinngemäß den Schalterstellungen (0, I, II, III, IV, V, VI) entspricht.