DE3719580A1

DE3719580A1 - Schaltungsanordnung mit einem regler

Info

Publication number: DE3719580A1
Application number: DE19873719580
Authority: DE
Inventors: Gerd Eisenberg
Original assignee: BTS Broadcast Television Systems GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1987-06-12
Filing date: 1987-06-12
Publication date: 1988-12-29
Also published as: US4874994A; JPS63316201A; DE3719580C2

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Verschiedene Geber, welche zur Umsetzung von Ist- oder Sollwerten in elektrische Werte in Reglersystemen verwendet werden, erzeugen jeweils ein Betragssignal und ein Vorzeichensignal. So sind beispielsweise als Drehzahlgeber opto-elektrische oder magnetische Impulsgeber bekannt, welche pro Umdrehung eine vorgegebene Anzahl von Impulsen abgeben. Die Fequenz der Impulse ist dann ein Maß für den Betrag der Drehzahl. Dieses Signal enthält jedoch keinerlei Information über die Drehrichtung - also über das Vorzeichen der Drehzahl. Bei der Regelung vieler Antriebe wird jedoch auch eine Information über das Vorzeichen benötigt, so daß dann zusätzlich Maßnahmen zur Erzeugung eines Vorzeichensignals ergriffen werden. Diese können beispielsweise darin bestehen, daß zwei Impulsgeber winkelversetzt angeordnet sind, so daß aus der Phasenlage der Signale zueinander auf die Drehrichtung geschlossen werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung mit einem Regler anzugeben, mit deren Hilfe die als Betragssignal und als Vorzeichensignal zugeführten Werte in vorteilhafter Weise verarbeitet werden können.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß mit geringem Aufwand in allen vier Quadranten die Stellgröße unter Berücksichtigung der Vorzeichen des Sollwertes und des Istwertes richtig ermittelt wird. Insbesondere bei der Drehzahlregelung des Bandantriebsmotors eines Videobandgerätes hat sich eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bewährt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung an Hand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels und

Fig. 2 die Abhängigkeit des dem Regler zugeführten Betragssignals von der Periodendauer des der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zugeführten Betragssignals.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Einem Eingang 1 der dargestellten Schaltungsanordnung wird ein Impulssignal zugeführt, dessen Periodendauer T umgekehrt proportional zur Drehzahl eines nicht dargestellten Motors ist. Ein Vorzeichensignal, dessen Wert in Abhängigkeit von der Drehrichtung jeweils einen von zwei vorgegebenen Spannungswerten einnimmt, wird bei 2 der Schaltungsanordnung zugeführt. Ein weiterer Eingang 3 ist für das Vorzeichen des Sollwertes vorgesehen, das ebenfalls als binäres Signal vorliegt. Schließlich umfaßt die Schaltungsanordnung einen Eingang 4 für den Betrag des Sollwertes. Da das Betragssignal des Sollwertes bei der Erläuterung der Erfindung in den Hintergrund tritt, wird im folgenden der Einfachheit halber das Betragssignal für den Istwert, das dem Eingang 1 zugeführt wird, als Betragssignal bezeichnet.

Vom Eingang 1 wird das Betragssignal einer Schaltung 5 zur Messung der Periodendauer über eine Torschaltung 6 zugeführt. Die Torschaltung 6 wird von einer Antivalenzschaltung 7 derart gesteuert, daß die Torschaltung 6 für das Betragssignal nichtleitend wird, wenn die Vorzeichen nicht übereinstimmen. Der jeweilige Wert der Periodendauer T wird als digitales Signal dem Regler 8 zugeführt, der in an sich bekannter Weise eine Stellgröße erzeugt, die am Ausgang 9 abnehmbar ist.

Zwischen dem Ausgang des Reglers 8 und dem Ausgang 9 der Schaltungsanordnung ist ein Umschalter 10 vorgesehen, mit dessen Hilfe der Ausgang 9 einerseits direkt und andererseits über eine Invertierschaltung 11 dem Reglerausgang verbunden werden kann. Ein Steuereingang des Umschalters 10 ist mit dem Eingang 3 verbunden, so daß der Umschalter 10 in Abhängigkeit vom Vorzeichen des Sollwertes steuerbar ist.

Bei der Erläuterung der Funktion der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird zunächst von einem eingeschwungenen Betriebszustand ausgegangen, bei welchem die Vorzeichen gleich sind. Die Torschaltung 6 ist dann leitend und der Umschalter 10 steht in der dargestellten Stellung. In an sich bekannter Weise wird dann beispielsweise bei einer Abweichung des Istwertes nach oben dieses im Regler 8 durch Vergleich mit dem bei 4 zugeführten Sollwert festgestellt und die über den Ausgang 9 abgegebene Stellgröße entsprechend erhöht.

Für die folgenden Betrachtungen wird angenommen, daß durch einen entsprechenden Bedienvorgang (Drehen eines Einstellknopfes) relativ plötzlich das Vorzeichen des Sollwertes geändert wird - der Antriebsmotor also seine Drehrichtung ändern soll. Ohne weitere Maßnahmen würden sich bei einem lediglich zur Verarbeitung eines Betragssignals ausgelegten Regler Instabilitäten ergeben. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird jedoch aufgrund der Verschiedenheit der Vorzeichen die Torschaltung 6 von der Antivalenzschaltung 7 derart gesteuert, daß das Betragssignal nicht mehr zur Schaltung 5 zugeführt wird. Dem Regler wird somit ein Stillstand des Motors vorgetäuscht. Durch Vergleich mit dem bei 4 zugeführten Sollwert ergibt sich eine Stellgröße, welche eine Geschwindigkeitsänderung zur Folge hat. Das Vorzeichen dieser Stellgröße muß jedoch durch Umsteuern des Umschalters 10 korrigiert werden.

Durch die dem Motor dann zugeführte Stellgröße wird er verzögert, bis Stillstand erreicht wird, worauf eine Drehung in der anderen Richtung erfolgt. Dann aber wechselt das Vorzeichen des Istwertes, so daß an den Eingängen der Antivalenzschaltung 7 wieder gleiche Signale anstehen und die Torschaltung 6 leitend wird. Das Betragssignal wird dann wiederum dem Regler zugeführt, worauf in an sich bekannter Weise die Drehzahl auf den bei 4 zugeführten Sollwert geregelt wird.

Je geringer die Drehzahl - also auch die Frequenz des bei 1 zugeführten Betragssignals - ist, um so seltener können Meßergebnisse von der Schaltung 5 an den Regler 8 gegeben werden. Damit können sich im Bereich niedriger Drehzahlen störend große Totzeiten des Regelsystems ergeben. Dieses führt dazu, daß ohne weitere Maßnahmen aus dem Stillstand heraus nur eine geringe Beschleunigung möglich ist. Es wird daher bei der Messung der Periodendauer ein Zählwert vorgegeben, der an den Regler 8 ausgegeben wird, wenn bis zum Erreichen dieses Zählwertes noch kein neuer Impuls des Betragssignals auftritt. Dieser Wert besagt dann, daß die Drehzahl gleich oder kleiner als ein noch meßbarer Wert ist. Bei der Wahl des vorgegebenen Zählwertes ist zwischen einem möglichst schnellen Ansprechen der Regelung und einer genauen Regelung auch bei niedrigen Umdrehungszahlen abzuwägen.

Da bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bei Verschiedenheit der Vorzeichen die Zuführung von Impulsen gänzlich unterbleibt, wird bei Verschiedenheit der Vorzeichen dem Regler 8 ebenfalls ein vorgegebener Zählwert zugeführt. Um jedoch in diesem Fall die Totzeit des Reglers zu verringern, ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, daß ein niedrigerer Zählwert vorgegeben wird, wenn die Vorzeichen verschieden sind. Dazu ist bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 der Ausgang der Antivalenzschaltung 7 - wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt - mit einem weiteren Eingang der Schaltung 5 zur Messung der Periodendauer verbunden.

Fig. 2 zeigt den Zusammenhang zwischen dem an den Regler 8 abgegebenen Zählwert Z und der Periodendauer T des Betragssignals. Eine Begrenzung des Meßbereichs nach unten liegt bei einer Periodendauer T _u vor, bei welcher die Frequenz der Zählimpulse nicht mehr größer als die des Betragssignals ist. Nach obenhin ist der Meßbereich bei T _o dadurch begrenzt, daß nach einer vorgegebenen Zeit der Regler 8 zur Vermeidung einer zu langen Totzeit eine Eingangsgröße benötigt. Sobald beim Auszählen einer Periodendauer T _o erricht ist, wird der Zählwert Z _o ausgegeben, der einer geringen Umdrehungszahl entspricht. Sind die Vorzeichen verschieden, so erfolgt bereits eine Angabe eines Wertes Z _{o 1}, wenn die Periodendauer T _{o 1} erreicht ist.

Claims

1. Schaltungsanordnung mit einem Regler, wobei ein Istwert in Form eines Betragssignals und eines Vorzeichensignals und ein Vorzeichensignal des Sollwertes zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Betragssignal über eine Torschaltung (6) dem Regler (8) zugeführt wird, daß die Torschaltung über eine Antivalenzschaltung (7), welcher die Vorzeichensignale zugeführt werden, steuerbar ist und daß in Abhängigkeit von dem Vorzeichensignal des Sollwertes eine Invertierung des Ausgangssignals des Reglers (8) vorgesehen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Reglers (8) mit dem Eingang einer Invertierschaltung (11) und einem Eingang eines Umschalters (10) verbunden ist, daß der Umschalter (10) in Abhängigkeit vom Vorzeichen des Sollwertes steuerbar ist, daß der Ausgang der Invertierschaltung (11) an einen weiteren Eingang des Umschalters (10) angeschlossen ist und daß der Ausgang des Umschalters (10) den Ausgang (9) der Schaltungsanordnung bildet.

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welcher das Betragssignal durch Impulse gebildet ist, deren Frequenz dem Betrag des Istwertes zugeordnet ist, und bei welcher die Frequenz durch Zählen von Zählimpulsen mit höherer Frequenz während jeweils einer Periodendauer der Impulse gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgegebener Zählwert dem Regler (8) zugeführt wird, wenn dieser Zählwert erreicht ist, ohne daß der folgende Impuls eingetroffen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein niedriger Zählwert vorgegeben wird, wenn die Vorzeichen des Istwertes und des Sollwertes verschieden sind.