-
Schaltungsanordnung zur Feststellung des vorzeichenrichtigen Unterschiedes
.von Zeigerstellungen Es ist für FernmeBeinrichtungen bereits bekannt, mit Hilfe
von Kompensationseinrichtungen die Angaben zweier MeBgeräte dadurch zu subtrahieren,
daß von den Zeigerstellungen abhängige Ströme vermittels eines Servomotors eingestellt
werden, die in entgegengesetzter Richtung durch ein MeBinstrument geschickt werden,
das demnach die Differenz der beiden Ströme und damit die Differenz der beiden Zeigerstellungen
anzeigt. Diese bekannte Einrichtung ermöglicht jedoch nicht die Bildung der Differenz
für nach dem Impulszeitverfahren übertragene Zeigerstellungen.
-
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Feststellung des
vorzeichenrichtigen Unterschiedes von Zeigerstellungen und dient insbesondere zur
Bildung der vorzeichenrichtigen Summe bei Fernmeßeinrichtungen nach dem Impulszeitverfahren
oder zur Betätigung einer Regeleinrichtung in Abhängigkeit von nach dem Impulszeitverfahren
übertragenen Meßgrößen. Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Einrichtung
dadurch, daß die beiden Zeigerstellungen gleichzeitig durch je eine Vorrichtung
abgetastet werden, welche die jeweilige Zeigerstellung in eine dieser Zeigerstellung
proportionale Zeit umwandelt, und daB aus diesen beiden Zeiten eine zur Feststellung
des vorzeichenrichtigen Unterschiedes der Zeigerstellungen dienende, durch die Zeitspanne
einer Stromänderung dargestellte Differenzzeit gebildet wird, deren Dauer der vorzeichenrichtigen
Differenz der beiden abgetasteten Zeigerstellungen proportional ist und die entweder
mittelbar oder unmittelbar auf ein Anzeige- oder Regelglied einwirkt.
-
Im folgenden werden zwei Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung beschrieben.
Das erste Beispiel betrifft die Summierung von Meliwerten unter Berücksichtigung
des Vorzeichens und ist in der Abb. i schematisch dargestellt. Dort bedeutet i,
2 zwei dauernd laufende Motoren, z. B. Synchronmotoren, 3, 4 Kupplungsvorrichtungen,
die elektromagnetisch eingerückt werden können, 5, 6 die Elektromagnete zum Einrücken
der Kupplungen 3, 4, 7, 8 zwei Kontaktarme, 9, io zwei Arbeitskontakte von Relais,
die, da für die Erfindung unerheblich, selbst nicht mitdargestellt sind; 11, 12
sind zwei ebenfalls dauernd laufende Motoren, 13, 14 elektromagnetisch einrückbare
Kupplungen, die durch Elektromagnete 15, 16 eingerückt werden. Als Abtastzeiger
dienen zwei Kontaktarme 17 und 18; i9, 2o sind zwei Relais, die Arbeitskontakte
iga und 2oa und Ruhekontakte i9'' und
gor steuern. Durch eine Schaltuhr
2i wird der Stromkreis für die Elektromagnete 15 und 16 geschlossen. 4o und 41 sind
Relais, welche bei ihrer--Erregung Kupplungen 411. bzw. 45 einrücken und hierdurch
die dauernd umlaufenden Motoren 42 bzw.43 mit einem Differentialgetriebe 46 kuppeln.
-
Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Die Kontaktarme 7, 17 und
8, 18 mögen so stehen, daß der Arm 7 den Arm 17 und der Arm 8 den Arm i8
berührt. Durch jeden einen positiven Summanden bedeutenden Zeitimpuls, der übrigens
von einer beliebig auch entfernt gelegenen Meßstelle herrühren kann, wird der Arbeitskontakt
9 mittels eines nicht dargestellten Relais geschlossen und der Elektromagnet 5 eine
entsprechende Zeit erregt. Der Kontaktarm 7 wird währenddessen durch die Kupplung
3 an den Motor i angekuppelt und also um einen dem Meßwert entsprechenden Betrag
verstellt. Ebenso geht die Verstellung des Kontaktarmes 8 entsprechend einem negativen
Summanden vor sich. Nach Zuführung sämtlicher Summanden, die wie stets beim Impulszeitsystem
in einer bestimmten Reihenfolge einlaufen, haben also die Kontaktarme 7 und 8 je
einen der positiven bzw. der negativen Teilsumme entsprechenden Weg zurückgelegt.
Die Schaltuhr 21 macht nun Kontakt, die Elektromagnete 15, 16 werden erregt, die
Kupplungen 13, 14 eingerückt und die Abtastzeiger 17, 18 also gleichzeitig
in Bewegung gesetzt. Die Stromkreise I und II sind noch beide offen. Angenommen,
die negative Teilsumme sei kleiner als die positive, dann erreicht von den beiden
Abtastzeigern zuerst der Zeiger 18 seinen Gegenkontakt 8, und das Relais 2o wird
erregt. Es schließt seinen Arbeitskontakt 2o11 und öffnet seinen Ruhekontakt gor.
Die Öffnung des Ruhekontaktes gor bleibt ohne Wirkung, da der Stromkreis I ohnehin
offen ist. Der Arbeitskontakt 11o11 schließt den Stromkreis II, in dem nun ein neuer
Stromimpuls, der Differenzimpuls, beginnt. Wenn nun auch der Abtastzeiger 17 seinen
Gegenkontakt 7 berührt, wird Relais i9 erregt, die Schließung des Arbeitskontaktes
1911 bleibt ohne Wirkung auf den Stromkreis I, der wegen des Kontaktes gor unterbrochen
bleibt. Die Öffnung des Ruhekontaktes igr bewirkt die Unterbrechung des Stromkreises
II, also die Beendigung des Differenzimpulses. Die Stillsetzung der Abtastzeiger
17 und 18 kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Relais i9 und 2o
je einen weiteren Ruhekontakt erhalten, der in die Zuleitung zu den kuppelnden Elektromagneten
15 und 16 eingeschaltet wird, also die Abtastzeiger 17 und 18 nach Erreichen
der Gegenkontakte 7 und 8 stillsetzen, ohne übrigens die Erregung der Relais i9
und 2o deshalb zu unterbrechen.
-
Die Differenzimpulse können beispielsweise mittels der im unteren
Teil der Abb. i dargestellten Einrichtung zur Verstellung von ge-:r;.nnten Zählwerken
für Lieferung und Bezug verwendet werden. Ist, wie oben angenommen wurde, die Differenz
zwischen positiven und negativen Summanden positiv, so wird über den Stromkreis
II das Relais 4o erregt, welches die Kupplung 44 einrückt. Der Motor 42 verstellt
dann das linke Sonnenrad des Differentialgetriebes 46 und dreht damit die zu den
Zählwerken 47 führende Antriebswelle in einer bestimmten Richtung. Falls die Differenz
zwischen positiven und negativen Summanden negativ ist, wird der Stromkreis I geschlossen,
das Relais 41 erregt und die Antriebswelle für die Zählwerke im entgegengesetzten
Sinne gedreht.
-
Das zweite Ausführungsbeispiel betrifft die Anwendung des Erfindungsgedankens
auf eine Regeleinrichtung (z. B. einen Kraftmaschinen-, einen Spannungsregler usw.),
welche entsprechend der Differenz zwischen einem Sollbetrag und einem Istbetrag
eingestellt wird. Die Schaltungsanordnung zur Bildung der Differenz von Ist- und
Sollbetrag entspricht- im wesentlichen der beim ersten Beispiel beschriebenen. Für
entsprechende Teile sind dieselben Bezugszeichen verwendet.
-
Diese Anordnung unterscheidet sich von der ersten dadurch, daß die
Einrichtung zur Abtastung des Istwertes nicht an derselben Stelle angeordnet zu
sein braucht wie die zur Abtastung des Sollwertes; sondern diese Einrichtungen können
getrennt voneinander auf einer Meßstelle und auf einer Kommandostelle angeordnet
sein. Der auf der Meßstelle abgetastete Istwert wird zur Kommandostelle übertragen
und dort mit dem Sollwert, der mittels eines Handrades auf dem Zeiger 8 eingestellt
werden kann, verglichen. Der Differenzimpuls wird darauf zum Kraftwerk übertragen,
wobei zwischen Kommandostelle und Kraftwerk wiederum eine beliebige Entfernung liegen
kann. Im Kraftwerk verstellen die Differenzimpulse mittels eines Differentialgetriebes
33 den Regler der Kraftmaschine in der einen oder anderen Richtung, je nachdem ob
die Differenz von Ist- und Sollwert positiv oder negativ ist.
-
Im einzelnen spielt sich der Regelvorgang in folgender Weise ab: In
der Meßstelle macht die Schaltuhr 2,1 periodisch Kontakt und bewirkt die Abtastung
des Istwertes in der oben beschriebenen Weise. Bei Beendigung des Istimpulses wird
das Relais i9 erregt, öffnet seinen im Kreise des Elektromagneten 15 liegenden
Ruhekontakt igrl und
seinen in der Fernleitung liegenden Ruhekontakt
igr-. In der Kommandostelle wird bei Beginn des Istimpulses das Relais 23 und über
den Arbeitskontakt 23a3 das Relais 24 und der Elektromagnet 16 erregt. Die Bewegung
des Abtastarmes i8 beginnt also gleichzeitig mit der des Armes 17 auf der Meßstelle.
Das Relais 24, das sich über seinen Selbsthaltekontakt 24.a1 hält, bereitet mittels
seiner Arbeitskontakte 24.a= und 2¢a3 die Stromkreise I und II vor. Das Relais 23
veranlaßt mittels eines Arbeitskontaktes 23a1 die Schaltuhr 26 zu einem Umlauf,
nach welchem sich diese selbsttätig wieder stillsetzt; die zu diesem Zweck dienenden
Vorrichtungen sind nicht mit dargestellt. Der Ruhekontakt 23r im Kreis I wird geöffnet,
der Arbeitskontakt 23a°- im Kreis II geschlossen. Beide Kreise sind noch stromlos.
Angenommen, der Istimpuls sei länger als dem Sollwert entspricht, so spricht zunächst
das sich über den Kontakt 2oal selbsthaltende Relais 2o an, entregt durch die Öffnung
seines Ruhekontaktes 2orl den Magneten 16 und schließt durch seinen Arbeitskontakt
2oa2 den Kreis II, in welchem nun der Differenzimpuls beginnt. Die öffnung des Ruhekontaktes
gor' ist ohne Bedeutung, da der Kreis I wegen des noch offenen Ruhekontaktes 23r
ohnehin unterbrochen ist. Bei Beendigung des Istimpulses fällt Relais 23 ab und
unterbricht mit seinem Arbeitskontakt 23a2 den Kreis II, wodurch der Differenzimpuls
sein Ende erreicht. Die Schaltuhr 26 erregt nun zu-einer Zeit, innerhalb deren der
Differenzimpuls zuverlässig beendet ist, das Relais 25, das durch seinen Ruhekontakt
25r' den Selbsthaltekreis des Relais 2¢ öffnet und durch seine Ruhekontakte 25r2
und 25r3 die Kreise I und II kurzzeitig unterbricht, so daß eine eventuelle Differenz
der Verzögerungszeiten der Relais 20, 23 und 24 keinesfalls zusätzliche Impulse
in den Kreisen I und II hervorrufen können. Wenn der Istimpuls kürzer ist als dem
Sollwert entspricht, so wird ein Differenzimpuls im Kreis I erzeugt. Der Kontaktarm
18 fällt jedesmal sofort nach Kontaktgabe mit dem Kontaktarm 18, d. h. nach Entregung
des Magneten 16, unter der Kraft einer nicht gezeichneten Spiralfeder in seine Ruhelage
zurück.
-
Die in der beschriebenen Weise erzeugten Differenzimpulse können in
einfacher Weise zur Verstellung des Reglers benutzt werden, beispielsweise mittels
der in Abb.2 dargestellten Einrichtung 27 bis 33. Durch die in den Kreisen I und
II liegenden Elektromagnete 31 und 32 werden für die Differenzimpulsdauer die Kupplungen
29, 3o eingerückt und also die Sonnenräder des Differentialgetriebes 33 und
damit der Regler um entsprechende Beträge verstellt. Für die Verwendung der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung zum Zwecke der Regelung ist ein wesentlicher Vorteil, daß die
Anordnung sich in zwangloser Weise auf die Meßstelle, auf die Kommandostelle und
auf das Kraftwerk verteilen läßt und daß an der Kommandostelle der Istwer t nicht
als Zeigerstellung reproduziert zu werden braucht, da die Bildung der Regelimpulse
(Differenzimpulse) rein relaismäßig erfolgt.