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Anordnung zur Beeinflussung der übergänge bei einem Sollwert-
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geber bei drehzahlgeregelten Anlagen insbesondere bei Aufzügen
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Sollwertvorgabe bei drehzahlgeregelten
Antrieben.
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Großes Augenmerk muß dabei auf die Übergangsstellen im Fahrdiagramm
wie Anfahren und Bremsbeginn gerichtet werden. Der Beschleunigungszuwachs muß gering
sein, um ein Rucken zu vermeiden. Es sind Sollwertgeber bekannt, die diese Funktio
erfüllen.
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Bei den bekannten Sollwertgebern wird ein Integrator Lur Beschleunigungsvorgabe
verwendet. Dabei ist dieser Integrator meist ein mit einer Kapazität rückgekoppelter
Verstärker, der in Abhängigkeit von der Eingangsspannung eine zeitabhängige Ausgangsspannung
liefert. Um die Übergäne, insbesondere beim Anfahren zu verrunden, sind mehrere
Varianten möglich.
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In der DE-PS 26 54 327 wird ein Verfahren beschrieben, wonach durch
Vergleich zweier Spannungen eine Summenspanlung erzeugt wird, die dem Integrator
zugeführt wird. Dort wird dafür gesorgt, daß von einer konstanten Spannung eine
weltabhängig variable Spannung dergestaltet abgezogen wird, daß die Summenspannung
bei dem Wert beginnend stetig bis auf den Maximalwert ansteigt.
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Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß ein zusätzlicher Einqrjff in
das Integrationsverhalten bzw. in den zeitlichen Verlauf der Integratorelngangsspannunq
nicht möglich ist.
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Außerdem muß die Schaltung, zumindest was die Dimensionierung der
beiden notwendigen Widerstände im Spannungsvergleich anbelangt, exakt dimensioniert
sein, um ein einigermaßen brauchbares Ergebnis zu erzielen.
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Ein anderes Verfahren koppelt die integrierte Spannung in phasengedrehter
Polarität wieder in den Integratoreingang zurück. Dies hat den Nachteil, daß entstandene
Ungenauigkeiten vom Ausgang wieder auf den Eingang zurückgekoppelt werden, wodurch
ein einmal entstandener Fehler potenziert wird.
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Ein weiteres Verfahren verwendet eine Begrenzerschaltung, die vor
den Integratoreingang geschaltet ist, wobei die zu begrenzende Spannung gesteuert
wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß nur ein Teil der zur Verfügung stehenden
Spannung begrenzt wird. Ist die Integratorspannung z.B. kleiner als die Begrenzerspannung,
findet naturgemäß keine Begrenzung statt, und der Wert ist nicht mehr beeinflußbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen,
die es ermöglicht, bei einem Sollwertgeber den Hochlauf und den Abbremsvorgang sowohl
während des Anfahrens bzw. während des Bremsbeginns als auch über den gesamten Beschleunigungsverlauf
bzw. Verzögerungsverlauf durch äußere Eingriffe maniptilierbar zu machen.
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Das hat den Vorteil, daß nicht nur der Anfahrvorgang und/oder der
Bremsbeginn den Komfortbedingungen entsprechend gestaltet werden können, sondern
jegliche weitere Übergänge im Fahrdiagramm können wunschgemäß ausgebildet werden.
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Eine Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben und kann den
Unteransprüchen gemäß vorteilhaft weitergebildet werden.
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Erfindungsgemäß wird die Integratoreingangsspannng über einen Verstärker
zugeführt, dessen Verstärkungsfaktor durch äußere Beeinflussung steuerbar ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren 3 bis
8 gezeigt. Aus Figur 3 ist die Funktion erkennbar: der Verstärker 8 liefert ein
Signal, das dem Integrator 12 zugeführt wird. Die Höhe der Ausgangsspannung von
Verstärker 8 bestimmt die Anstiegsgeschwindigkeit der Integratorausgangsspannung.
Mit der Verstärkung V des Verstärkers 8 wird aber die Höhe dessen Ausgangsspannung
und letztendlich auch die Anstiegsgeschwindigkeit der Integratorausgangsspannung
bestimmt.
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Die Figuren 5 und 6 zeigen Möglichkeiten zur Beeinflussung des Verstärkungsgrades
beispielsweise durch den Einsatz von Optokopplern.
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Sinn und Zweck der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Schaffung eines
Sollwertgebers, der beim Start zunächst eine langsame Geschwindigkeitszunahme vorgibt
und später eine schnellere Geschwindigkeiszunahme zuläßt. Der Geschwindigkeitsverlauf
ist in Abhängigkeit von der Zeit im Diagramm in Figur 4 aufgetraqen.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine bekannte Anordnung eines Hochlaufgebers
1 ig. 2 ein Diagramm der Spannungsverläufe eines Hochlaufgebers nach Fig. 1 flug.
3 eine Schaltung eines Hochlaufgebers, bei dem die Verstärkung des ersten Verstärkers
veränderbar ist 1 in. 4 ein Diagramm des Spannungs- und des Verstärkungsverlaufes
der Schaltung nach Fig. 3 talg. 5 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Beeinflussung
des Verstärkungsgrades llg. 6 eine Anordnung, bei der durch Einwirken eines Optokopplers
im Rückführungszweig eines Operationsverstärkers dessen Verstärkungsgrad beeinflußt
wird lig. 7 eine Anordnung zur zeitabhängigen, vorübergehenden Durchsteuerung der
Eingangsdiode eines Optoopplers mittels Kondensatoraufladung 1 Ig. 8 eine Anordnung
zur zeitabhängigen, vorübergehenden Durchsteuerung der Eingangsdiode eines Optokopplers
unter Verwendung eines Operationsverstärkers 1 ig. 9 eine Anordnung zur Umschaltung
von einer zeitabhängigen Sollwertvorgabe auf eine wegabhängige Sollwert vorgabe
In
Figur 1 ist der prinzipielle Aufbau eines bekannten Sollwertgebers gezeigt. Der
Verstärker 2 wird mit sehr hohem Verstärkungsgrad betrieben. Der Verstärker 6 ist
zusammen mit dem Kondensator 5 als Integrator geschaltet.
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Beim Anlegen einer Spannung an den Eingang des Verstärkers 6 steigt
dessen Ausgangsspannung zeitabhängig an, wobei der Spannungsanstieg proportional
der Eingangsspannung ist:
Hierin bedeuten Ua = Ausgangsspannung Ul = Eingangsspannung vor dem Widerstand 4
R = Wert des Widerstandes 4 C = Wert des Kondensators 5 Der Verstärker 2 vergleicht
am Eingang die Eingangsspannung Ue mit der IntegratorausgangsspannungUa . IstiUeI
größer als|Ua| so ist der Ausgang von Verstärker 2 voll negativ. IsttUe1 kleiner
alstUai so ist dieser Ausgang voll negativ. Für den Fall, daßIUeI -|Ua| ist, ist
die Ausgangsspannung von Verstärker 2 null. Je nach Lage der beiden Spannungen Ue
undUa zueinander wird die Integratorspannung entweder zeitproportional ansteigen,
abfallen oder verharren. Mit dem Potentiometer 3 kann die grundsätzliche Anstiegageschwindigkeit
der Integratorspannung Ua eingestellt werden.
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Um der Aufgabe vorliegender Erfindung gerecht zu werden, soll die
Integratorausgangsspannung nicht zeitproportional ansteigen. Das kann beispielsweise
erreicht werden, indem dem Integrator keine konstante Eingangsspannung angeboten
wird sondern eine Spannung, deren augenblickliche Höhe so angepaßt ist, daß die
Anstiegsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung den gewünschten Verlauf annimmt.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß der Verstärker 8 einen
variablen Verstärkungsgrad aufweist. Einen solchen Verstärker zeigt Figur 3.
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Nimmt man an, daß der Verstärkungsgrad V von V = n bis V = Vmax linear
mit der Zeit zunimmt, so bedeutet das, daß die Integratoreingangsspannung ebenfalls
linear zunimmt. Die Integratorausgangsspannung nimmt dann einen für diesen Fall
quadratischen Verlauf an. Dies ist in Figur 4 gezeigt.
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In Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel zur Beeinflussung des Verstärkungsgrades
eines Verstärkers gezeigt. Der Verstärker 16 in Figur 5 hat einen Eingangswiderstand
13, einen festen Rückführungswiderstand 17 und einen variablen Rückführungswiderstand,
der aus der Serienschaltung des Phototransistors 14 mit dem Widerstand 15 besteht.
Bekanntlich richtet sich die Ausgangsspannung nach der Beschaltung des Verstärkers
und wird bestimmt zu: Un=-Ue 0 Re wobei Rf der Rückführungswiderstand, hier 17 und
wahlweise 15 und Re , der hier als Widerstand 13 bezeichnet ist.
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Je nach Ansteuerungsgrad des im Optokoppler 14 enthaltenen Transistors
wird der Widerstand 15 zum Widerstand 17 parallelgeschaltet. Rf ist dadurch einaml
sehr groß und andermal sehr klein. Dadurch kann gemäß Formel zu der Verstärkungsfaktor
des Verstärkers gemäß Figur 3 beeinflußt werden.
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Da der Transistor die Spannung lediglich einer Polarität verarbeitet,
für das Funktionieren der Gesamtschaltung nach Figur 3 jedoch beide Polaritäten
vorhanden sind, sind entweder zwei Optokoppler erforderlich, deren Ausgangstransistoren
antiparallel geschaltet sind, oder aber es findet ein Gleichrichter Verwendung.
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In Figur 6 ist eine Anordnung mit einem, dem Optotransistor nachgeschalteten
Gleichrichter 20 gezeigt. Dieser Gleichrichter ist in Brückenschaltung aufgebaut.
Je nach Ansteuerung des Optotransistors wird der Widerstand 19 als Rückführungswiderstand
eingeschaltet, wodurch der Verstärkungsgrad des Verstärkers 22 beeinflußt wird.
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In einfacher Weise wird angestrebt, den Anfahrvorgang weich zu gestalten.
Das heißt, die Antriebsgeschwindigkeit der lntegratorausgangsspannung soll zunächst
klein sein, um nach einer gewissen Zeit die maximal mögliche Steigung zu erreichen.
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In Figur 7 ist eine Anordnung gezeigt, mit der der Optokoppler vorübergehend
durchgesteuert wird, um den Verstärkungsgrad des nachgeschalteten Verstärkers zunächst
klein zu halten.
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Zu Startbeginn wird der Schalter 23 geschlossen. Der Ladestrom für
den Kondensator durchfließt den Widerstand 26 und die Leuchtdiode 27 im Optokoppler.
Solange der Ladestrom fließt, ist der Optokoppler durchgesteuert. Die Zeitdauer
des Aufladevorganges ist von den Werten des Widerstandes 26 und des Kondensators
28 abhängig.
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Soll außer während des Hochlaufes auch beim Abbremsen der Optokoppler
durchgesteuert werden, so kann in bekannter Weise dem Optokopplereingang ein Brückengleichrichter
vorgeschaltet werden. Figur 8 zeigt eine solche Anordnung, bei der der Ladestrom
für den Kondensator 31 durch den Verstärker 33 entsprechend verstärkt wird. Wird
der Schalter 29 geschlossen, so wird dem Verstärker 33 der Ladestrom von Kondensator
31 über den Widerstand 32 zugeführt. Bei positivem Eingang wird der Ausgang vorübergehend
negativ. Beim Öffnen des Schalters 29 entlädt sich der Kondensator 31 über die Widerstände
30 und 32. Während des Entladevorganges wird der Verstärkerausgang vorübergehend
positiv. Wird an Widerstand 36 noch zusätzlich eine Spannung gelegt, so kann der
Optokoppler in jedem gewünschten Grad angesteuert werden. Das bietet den Vorteil,
daß neben zeitabhängigen Vorgängen auch andere Manipulationen ermöglicht werden.
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Figur 9 zeigt eine Erweiterung des Erfindungsgedanken dahingehend,
daß der Integratoreingang umgeschaltet werden kann.
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ist der Schalter 42 in der unteren Stellung, so ist der Widerstand
46 am Potentiometerschleifer 41 angeschlossen, und die Srhaltung funktioniert äquivalent
zu der in Figur 3 gezeigten Anordnung. Schaltet man, vorzugsweise während des Bremsvorganges,
den Schalter 42 um auf den Verstärker 37 mit dem Potentiometer 38, so ergibt sich
eine wegabhängige Integration, da die Istspannung am Eingang von Verstärker 37 wertmäßig
der augenblicklichen Geschwindigkeit entspricht.
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Hinsichtlich der speziellen Verwendung, Anordnung, Verschaltuna und
Beschaltung der einzelnen Komponenten in den vorausgehend erwähnten Schaltungen
wird hiermit ausdrücklich auf die Darstellungen in den Figuren Bezug genommen, soweit
solche Einzelheiten nicht auch ausdrücklich in der vorausgehenden Beschreibung angegeben
sind.
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