DE3728552A1 - Beruehrungslose positionier- und regeleinrichtung, die mittels ultraschall-laufzeitmessung arbeitet - Google Patents

Description

Bei Positionier- und Regeleinrichtungen, die mittels Ultraschall- Laufzeitmessung arbeiten, ergeben sich regelungstechnisch dadurch Schwierigkeiten, daß zwischen den einzelnen Meßvorgängen soviel Zeit vergehen muß, bis der abgestrahlte Schallimpuls so weit abge­ baut ist, daß ein Doppel- oder Nachhallecho den neuen Meßvorgang nicht stören kann. Die dadurch zwangsläufig entstehenden Totzeiten führen leicht zu Schwingneigung des Regelsystems.

Starke Störgeräusche oder Schwebeteilchen (bei Messungen in Flüssigkeiten) führen zu vollständig falschen Meßergebnissen, wodurch eine Regelung oftmals unmöglich wird. Das nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Prinzip macht eine einwandfreie Regelung möglich.

Der Mikrocomputer (1) gibt über das Port (2) ein Ultraschall- Signal ab, das mit dem Buffer (3) verstärkt und von dem Ultraschall- Sender (4) abgestrahlt wird. Der von dem Empfänger (5) erfaßte Signalverlauf wird von dem Transientenrekorder (6) gespeichert und dem Mikrocomputer (1) damit zugänglich gemacht.

Über den A/D-Wandler (7) liest der Mikrocomputer die vom Analog- Teil errechnete Position ein und untersucht den von Transienten­ rekorder gespeicherten Signalverlauf gezielt an der errechneten Stelle auf ein typisches Echo. Vorteilhaft ist dabei, daß

• 1. der Rechner nur einen kleinen Speicherbereich untersuchen muß, wodurch Rechenzeit gewonnen wird und eine intensive Untersuchung möglich wird.
• 2. Störsignale, die durch Fremdschall oder Schwebeteilchen ent­ stehen, aber in einem anderen Zeitbereich oder Abstandsbereich liegen, werden somit von vornherein ausgeblendet.
• 3. Liegt ein Störsignal innerhalb des zu untersuchenden Bereiches, wodurch zwei Echos entstehen würden, so hat der Rechner die Möglich­ keit, weitere Messungen durchzuführen, ohne daß die Regelung davon beeinflußt wird.
• 4. Wenn in dem eng begrenzten zu untersuchenden Bereich ein falsches Echo akzeptiert wird, ist der Meßfehler nur gering.

Die so ermittelte aktuelle Position des zu regelnden Objektes wird von der errechneten Position, die über den A/D-Wandler (7) eingelesen wird, subtrahiert und die Differenz wird über den D/A-Wandler (8) ausgegeben.

Die Regelabweichung wird aus der Differenz der Soll-Position und der errechneten Ist-Position mit dem OP (10) ermittelt. Die Regel­ abweichung und die Differenz der errechneten und der gemessenen Position werden mit dem OP (11) addiert. Das Ausgangssignal von OP (11) wird dem Stell-Glied (14) zugeführt. Die Stellgröße wird von dem OP (15) invertiert und anschließend mit OP (9) integriert. Der Ausgangswert von OP (9) wird als Ist-Position genommen. Die Sollwertvorgabe (12) wird durch ein PD-Glied (13) derart beeinflußt, daß ein optimales Regelverhalten erzielt wird.

Claims (2)

1. Berührungslose Positionier- und Regeleinrichtung, die mittels Ultraschall-Laufzeitmessung arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgröße integriert und das Ergebnis als Ist-Position des in seiner Position zu regelnden Objektes genommen wird und die Differenz der so errechneten Position und der gemessenen Position zur Regelabweichung addiert wird und das Summensignal als Stellgröße dem Stell-Glied zugeführt wird, wobei die Regelabweichung aus der Differenz der Soll-Position und der errechneten Position gebildet wird und nur der Bereich auf ein Echo untersucht wird, der sich aus der errechneten Ist-Position des in der Position zu regelnden Objektes ergibt.

2. Berührungslose Positionier- und Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung nach dem Einschalten zunächst solange mißt, bis der Abstand des in der Position zu regelnden Objektes einwandfrei ermittelt ist und erst danach die Stellgröße und/oder eine Freigabemeldung ausgegeben wird und bei Auftreten von Störungen, die eine einwandfreie Messung verhindern, das Freigabesignal zurückgenommen und die Stellgröße auf 0 gesetzt wird.