DE4205407A1 - Verfahren zur bestimmung eines betriebs- und eines rueckkehrpunkts einer grenzwerteinrichtung - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung eines Betriebs- und eines Rückkehr­ punkts einer Grenzwerteinrichtung, in welchem Verfah­ ren der Grenzwerteinrichtung ein variables Eingangs­ signal zugeführt wird und im Augenblick einer Zu­ standsänderung der Grenzwerteinrichtung sowohl der Wert des Eingangssignals als auch die Richtung der Zustandsänderung registriert werden.

Ein Verfahren wie oben beschrieben ist aus der finnischen Auslegeschrift 81 657 bekannt, wobei die Grenzwerteinrichtung ein Druckschalter ist. Das auch aus dieser Schrift bekannte Prinzip zur Bestimmung eines Betriebs- und eines Rückkehrpunkts einer Grenz­ werteinrichtung ist durch ein in beigefügter Fig. 1 gezeigtes Blockdiagramm veranschaulicht, auf das im folgenden hingewiesen wird. Eine Grenzwerteinrichtung 1 ist eine Einrichtung, deren Ausgang eine Schalt­ funktion oder eine logische EIN/AUS-Funktion ist. Als Eingang 2 dient irgendeine physikalische Größe, zum Beispiel Spannung, Strom, Widerstand, Frequenz, Druck oder Temperatur. Wenn der Eingang eine bestimmte Grenze überschreitet, ändert Ausgang 3 seinen Zu­ stand, und wenn der Eingang irgendeine andere Grenze unterschreitet, kehrt der Ausgang 3 in seinen ur­ sprünglichen Zustand zurück. Zwischen dem Betriebs­ punkt und dem Rückkehrpunkt kommt im allgemeinen Hys­ teresis vor. Bei einigen Einrichtungen kann die Re­ kurrenz des Betriebspunkts und des Rückkehrpunkts verhältnismäßig schlecht sein.

Die Absicht beim Prüfen einer Grenzwerteinrich­ tung ist, zu erfahren, in welchem Punkt die Einrich­ tung funktioniert und in welchem Punkt sie zurück­ kehrt. Wenn die Rekurrenz der Einrichtung schlecht ist, wird eventuell eine mehrmalige Wiederholung der Prüfung gewünscht. Wenn die Einrichtung nicht zufrie­ denstellend funktioniert, kann es erforderlich sein, daß deren Betriebs- und Rückkehrpunkte abgestimmt werden und die Prüfung danach wiederholt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzubringen, mittels dessen es möglich ist, die zur Prüfung verwendete Zeit abzu­ kürzen und/oder die innerhalb einer bestimmten Zeit zu erreichende Genauigkeit zu verbessern, im Ver­ gleich zu den konventionellen Verfahren im Fach.

Diese erfindungsgemäßen Aufgaben sind mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu lösen, das da­ durch gekennzeichnet ist, daß die Zufuhr des variab­ len Eingangssignals zwei Phasen aufweist, in der ersten von welchen das Eingangssignal mit einer Ge­ schwindigkeit geändert wird, die eine Bestimmung des genauen Werts des Eingangssignals im Augenblick einer Zustandsänderung nicht ermöglicht, zur Bestimmung von Bereichen, innerhalb deren die Zustandsänderungen stattfinden, und in der zweiten Phase von welchen das Eingangssignal in den in der ersten Phase bestimmten Bereichen mit einer Geschwindigkeit geändert wird, die eine Bestimmung des genauen Werts des Eingangs­ signals im Augenblick einer Zustandsänderung ermög­ licht.

Wenn das Eingangssignal eine langsam variable Größe ist, wie Druck oder Temperatur, ist es vorteil­ haft, daß das Eingangssignal in der ersten Phase der Zufuhr des Eingangssignals innerhalb eines voreinge­ stellten Variationsbereichs mit einer Geschwindigkeit geändert wird, die eine Bestimmung des genauen Werts des Eingangssignals im Augenblick einer Zustandsände­ rung nicht ermöglicht. Dabei ist es möglich, daß das Eingangssignal über die ganze Breite des voreinge­ stellten Variationsbereichs oder jeweils nur bis zur Registrierung der Zustandsänderung geändert wird.

Wenn das Eingangssignal eine schnell variable Größe ist, wie Spannung, Strom, Widerstand oder Fre­ quenz, ist es vorteilhaft, daß das Eingangssignal in der ersten Phase der Zufuhr des Eingangssignals über die ganze Breite eines voreingestellten Variationsbe­ reichs sprunghaft geändert wird, wobei der Varia­ tionsbereich stufenweise reduziert wird, bis Stufen gefunden werden, innerhalb deren die Zustandsände­ rungen zuverlässig stattfinden, zum Erhalten der in der zweiten Phase zu verwendenden Bereiche.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfah­ ren unter Bezug auf beigefügte Zeichnungen aus führ­ licher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das allgemeine Prüfungsprinzip einer Grenzwerteinrichtung als Blockdiagramm,

Fig. 2 eine Ausführung einer ersten, d. h. einer Vorprüfungsphase des erfindungsgemäßen Verfah­ rens im Fall von langsam variablen Eingangssignalen,

Fig. 3 das Prinzip einer zweiten Phase, d. h. einer endgültigen Prüfung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens und

Fig. 4 die erste Phase, d. h. die Vorprüfungs­ phase des erfindungsgemäßen Verfahrens dann, wenn das Eingangssignal eine schnell variable Größe ist.

Fig. 2 veranschaulicht eine Ausführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens, wenn ein Eingangssignal eine langsam variable Größe ist, wie Druck oder Tem­ peratur. In dieser Vorprüfungsphase gemäß Fig. 2 wird der Eingang über die ganze Breite eines vorein­ gestellten Abtastbereichs C mit einer Geschwindigkeit abgetastet, die für eine endgültige Prüfung zu hoch ist, aber mit welcher Geschwindigkeit approximative Werte für Betriebs- und Rückkehrpunkte gefunden wer­ den. Wenn die Rekurrenz schlecht ist, kann die Vor­ prüfung mehrmals wiederholt werden, wie in Fig. 2 veranschaulicht wird. Auf der Basis der Vorprüfung werden bei der endgültigen Prüfung zu verwendende Ab­ tastbereiche A und B separat für den Betriebspunkt respektive Rückkehrpunkt bestimmt. Nachdem der Be­ triebs-/Rückkehrpunkt gefunden worden ist, kann so­ wohl bei der Vorprüfung als auch der endgültigen Prü­ fung entweder mit dem Abtasten aufgehört werden, oder es kann bis zum Rand des Bereichs fortgesetzt werden.

Nachdem die Abtastbereiche A und B für den Be­ triebspunkt respektive Rückkehrpunkt bei der Vorprü­ fung gefunden worden sind, kann die endgültige Prü­ fung gemäß Fig. 3 ausgeführt werden. Bei dieser end­ gültigen Prüfung kann eine bedeutend niedrigere Ände­ rungsgeschwindigkeit oder kleinere Änderungsschritte des Eingangssignals zum Erreichen einer besseren Ge­ nauigkeit verwendet werden. Die zur Endprüfung nötige Zeit bleibt jedoch mäßig, weil der abzutastende Be­ reich kleiner ist. Im ganzen kann festgestellt wer­ den, daß die sowohl zur Vorprüfung als auch zur end­ gültigen Prüfung erforderliche Gesamtzeit in der Pra­ xis geringer bleibt als wenn der ganze, für die Vor­ prüfung reservierte Abtastbereich unter Verwendung einer niedrigen Änderungsgeschwindigkeit des Ein­ gangssignals abgetastet würde. Dadurch wird die zur ganzen Prüfung erforderliche Zeit abgekürzt und/oder dadurch werden genauere Werte für den Betriebs/Rück­ kehrpunkt im Rahmen der zur Verfügung stehenden Zeit dank der bei der endgültigen Prüfung benutzten, nied­ rigen Änderungsgeschwindigkeit des Eingangssignals erreicht.

In Fig. 4 wird das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben, wenn das Eingangssignal eine schnell variable Größe ist, wie Spannung, Strom, Widerstand oder Frequenz. Gemäß Fig. 4 wird im Zusammenhang mit solchen Eingangssignalen bei der Vorprüfung so ver­ fahren, daß das Eingangssignal über die ganze Breite eines voreingestellten Variationsbereichs sprunghaft geändert wird, wodurch der Variationsbereich stufen­ weise reduziert wird, bis Stufen gefunden werden, in­ nerhalb deren die Zustandsänderungen zuverlässig stattfinden, zum Erhalten der bei der endgültigen Prüfung zu benutzenden Abtastbereiche A und B. In der Praxis wird dies so ausgeführt, daß der Eingang wie­ derholend hin und zurück geändert wird, so daß man von einem voreingestellten Abtastbereich C ausgeht, aber den Bereich reduziert, bis Punkte gefunden wer­ den, in denen die Einrichtung zuverlässig funktio­ niert respektive zurückkehrt. Darauf werden solche Punkte in der Nähe von den Betriebs- und Rückkehr­ punkten gesucht, in denen die Einrichtung jedoch noch nicht funktioniert oder zurückkehrt. Die Zuverlässig­ keit dieser vier Punkte kann, wenn es erforderlich ist, durch mehrmalige Prüfung des Betriebs in diesen Punkten gesichert werden, wie in Fig. 4 gezeigt wird. Zum Suchen dieser vier Punkte können mehrere verschiedene Verfahren benutzt werden, zum Beispiel können die Punkte bis zu einem gewissen Grad zu gleicher Zeit geändert werden (zum Beispiel 10% von dem vorausbestimmten Abtastbereich). Wenn dieses Ver­ fahren wegen der erwünschten Genauigkeit zu langsam wird, können anfangs größere Schritte verwendet wer­ den, und schließlich kann die Schrittgröße verklei­ nert werden, wenn der Betriebs/Rückkehrpunkt schon ungefähr bekannt ist. Eine Möglichkeit ist auch ein binäres Verfahren, in dem ein Punkt mittels eines Halbierungsverfahrens immer genauer und genauer ge­ sucht wird, bis eine ausreichende Genauigkeit er­ reicht worden ist. Obgleich ein solches Halbierungs­ verfahren auch eine Ausführung der endgültigen Prü­ fung ermöglichen würde, ist es jedoch nicht empfeh­ lenswert, dieses Verfahren bei der endgültigen Prü­ fung zu benutzen, sondern die endgültige Prüfung ist am vorteilhaftesten mittels eines "Rampenverfahrens" gemäß dem in Fig. 3 beschriebenen Verfahren auszu­ führen, weil große Änderungsschritte der Eingangs­ größe Überschwingen verursachen können und eine aus­ reichende Genauigkeit vielleicht nicht erreicht wird.

Oben wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Betriebs- und eines Rückkehrpunkts einer Grenzwerteinrichtung mit Hilfe von nur zwei exemplifikatorischen Ausführungsformen beschrieben. Es ist jedoch verständlich, daß die obigen Verfahren in gewissem Maße in verschiedenen Weisen kombiniert werden können, um eine Gesamtheit mit der vorteilhaf­ testen Geschwindigkeit und Genauigkeit für den je­ weils zu prüfenden Typ von Grenzwerteinrichtungen zu finden, ohne jedoch von dem von den beigefügten Pa­ tentansprüchen bestimmten Schutzumfang abzuweichen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Bestimmung eines Betriebs- und eines Rückkehrpunkts einer Grenzwerteinrichtung, in welchem Verfahren der Grenzwerteinrichtung (1) ein variables Eingangssignal (2) zugeführt wird und im Augenblick einer Zustandsänderung der Grenzwertein­ richtung sowohl der Wert des Eingangssignals als auch die Richtung der Zustandsänderung registriert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des variablen Eingangssignals (2) zwei Phasen auf­ weist, in der ersten von welchen das Eingangssignal mit einer Geschwindigkeit geändert wird, die eine Bestimmung des genauen Werts des Eingangssignals im Augenblick einer Zustandsänderung nicht ermöglicht, zur Bestimmung von Bereichen (A, B), innerhalb deren die Zustandsänderungen stattfinden, und in der zwei­ ten Phase von welchen das Eingangssignal in den in der ersten Phase bestimmten Bereichen (A, B) mit einer Geschwindigkeit geändert wird, die eine Bestim­ mung des genauen Werts des Eingangssignals (2) im Augenblick einer Zustandsänderung ermöglicht.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, in dem das Eingangssignal eine langsam variable Größe ist, wie Druck oder Temperatur, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Eingangssignal (2) in der ersten Phase der Zufuhr des Eingangssignals innerhalb eines voreingestellten Variationsbereichs (C) mit einer Geschwindigkeit geändert wird, die eine Bestim­ mung des genauen Werts des Eingangssignals im Augen­ blick einer Zustandsänderung nicht ermöglicht.

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal (2) über die ganze Breite des voreingestellten Varia­ tionsbereichs (C) geändert wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal innerhalb eines voreingestellten Variationsbereichs (C) bis zu der Registrierung einer Zustandsänderung geändert wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch 1, in dem das Eingangssignal eine schnell variable Größe ist, wie Spannung, Strom, Widerstand oder Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal in der ersten Phase der Zufuhr des Eingangssignals über die ganze Breite eines voreingestellten Varia­ tionsbereichs sprunghaft geändert wird, wodurch der Variationsbereich stufenweise reduziert wird, bis Stufen gefunden werden, innerhalb deren die Zustands­ änderungen zuverlässig stattfinden, zum Erhalten der in der zweiten Phase zu benutzenden Bereiche (A, B).