-
Einrichtung zur motorischen Einstellung, insbesondere Ferneinstellung
eines Gegenstandes Bei Steuerungen, insbesondere bei Fernsteuerungen, bei denen
ein Gegenstand entsprechend; einer nach Größe und Richtung vorgegebenen Bewegung
eingestellt werden soll; wird ,der Einstellmotor ,meist von mehreren als Spannungen
vorhandenen Steuergrößen beeinflußfi, ,die z. B. dem Wegfehler zwischen vorgegebener
und nachgebildeter Bewegung, der Geschwindigkeit der vorgegebenen oder der nachgebildeten,
Bewegung, der Geschwindigkeitsdiffexenz zwischen vorgegebener und nachgebildeter
Bewegung, der Beschleunigung der vorgegebenen Bewegung od. dgl. proportional sind.
Die Heranziehung der Beschleunigung der vorgegebenen Bewegung als zusätzliche Steuergröße
erhält insbesondere bei der Einstellung von schweren Massen besondere Bedeutung.
Bei der Verstellung schwerer Massen treten ohne Verwendung der Beschleunigung als
zusätzliche Steuergröße augenblicklich kleinere oder größere Wegfehler auf, bis,diese
Massen eine die vorgegebene Bewegung ausgleichende Bewegung ausführen. Besonders
gute Dienste leistet die Heranziehung der Beschleunigung als zusätzliche Steuergröße
in allen: den, Fällen, wo mit einer Richtungs,-u.mkehr der vorgegebenen Bewegung
zu
rechnen ist, da ja bekanntlich am Umkehrpunkt das vom Einstellmotor
aufzubringende Drehmoment am größten ist.
-
Bei derartigen Steuerungen treten leicht Pendelungen und Stöße auf,
wenn die Speisespannung des Einstellmotors zu plötzlich geändert wird, was z. B.
durch Regelung der Erregung eines Gleichstromgenerators geschehen kann. Das Auftreten
von Pendelungen und Stößen hat man bereits dadurch zu vermeiden gesucht, daß man
die Regelsteilheit. d. h. die Geschwindigkeit in Gradsec je Grad Fehlstellung zwischen
vorgegebener und nachgebildeter Bewegung entsprechend schwach einstellt. Ist diese
Geschwindigkeit zu klein, so erfolgt zwar die Einstellung eines Gegen-Standes, z.
B. eines Geschützes, Scheinwerfers od. dgl. verhältnismäßig genau, aber auch verhältnismäßig
langsam, während bei größerer Geschwindigkeit die Steuerung zu Pendelengen neigt.
Man hat auch bereits mit negativer Rückkopplung, d. h. einer Dämpfung durch eine
der dem Einstellmotor zugeführten Spannung proportionale Steuergröße gearbeitet.
Beide Maßnahmen lia:ben jedoch :den Nachteil, daß die statische Einstellgenauigkeit
erheblich verschlechtert wird und mit Rücksicht darauf ihre Wirkung nur unvollkommen
ist. Sie versagte Zudem gänzlich, wenn beim Einschalten der Steuerung Geber
und einzustellender Gegenstand nicht die gleiche Stellung einnahmen und zunächst
eine Einsynchronisierung des einzustellenden Gegenstandes auf die Stellung des Gebers
erfolgen mußte. Ein weiterer Nachteil ist noch dadurch gegeben, daß Stöße auf die
Getriebe auftreten können, die gegebenenfalls zu deren Zerstörung führen.
-
Es ist auch bereits eine Steuerung für Leonardantriebe, insbesondere
für Fördermaschinen mit einer zusätzlichen, im Erregerkreis der Steuerdynamos angeordneten
Regeleinrichtung, bekannt, wobei die Aufgabe gelöst %vird, auf elektrischem Wege
die Größe der statischen Last zu messen und eine dieser Größe entsprechende Berichtigung
bei den einzelnen Förderzügen derart vorzunehmen, daß die Körbe ahne Zutun des Maschinisten
am Füllort und an der Bank genau bündig stillgesetzt -,werden, so. daß sich das
bisher erforderliche Wiederanfahren und das Berichtigen der Korbstellung erübrigt.
Zu diesem Zweck wird zunächst mittels einer an einem im Leonardkreis liegenden Widerstand
auftretenden Spannung das sich aus dem statischen und: dem dynamischen Moment zusammensetzende.
Gesamtmoment ermittelt und von dieser Spannung die dem dynamischen Moment entsprechende
Spannung abgezogen. Letztere Spannung wird dadurch erhalten, daß die von den Klemmen
des Fördermotors abgenommenen Spannungsänderungen der Primärwicklung eines Transformators
zugeführt «-erden, dessen Spannung an den Klemmen der Sekundärwicklung ein -Maß
für die Geschwindigkeit, mit der die Spannungsänderungen erfolgen, und damit ein
-Maß für das dynamische Moment gibt. Auf diese Weise wird erreicht. daß die Erregung
der Steuerdynamos nach Maßgabe der bei einem Förderzug jeweils vorhandenen Belastung
berichtit wird. Eine Kopplung zwischen dem für die' Steuerung benutzten Steuerapparat
und dem Ein-Stellmotor ist hierbei nicht vorhanden.
-
Die Erfindung betrifft demgegenüber eine Einrichtung zur motorischen
Einstellung, insbesondere -Ferneinstellung eines Gegenstandes entsprechend einer
vorgegebenen Bewegung, bei der zur Vermeidung vctn Pendelengen eine Dämpfungsanordnung
vorgesehen ist, deren mittels eines Differentiators gewonnene Dämpfungsspannung
der eine Verstärkerschaltung beeinflussenden Steuergröße (Wegfehlerspannung)entgegenwirkt.
Beieiner solchen Einrichtung ist also eine Kopplung zwischen vorgegebener und nachgebildeter
Be-,vegung vorhanden, und hierbei wird zur Vermeidung von Pendelengen eine Dämpfungs-Spannung
benutzt, die erfindungsgemäß aus der Änderungsgeschwindigkeit der dem Einstellmotor
zugeführten Speisespannung gebildet wird. Als Differentiator dient hierbei ein an
der Ankerspannung des Steuermotors liegendes Widerstandsglied, z. B. ein Kondensator
oder ein Transformator. Der besondere Vorteil der Heranziehung gerade der erfindungsgemäßen
Dämpfungsspannung besteht einmal darin, daß die Speisespannung leistungsmäßig in
jeder erforderlichen Größe zur Verfügung steht und ferner darin, daß die Einwirkung
der Dämpfungsspannung ohne zeitliche Verzüge, d.li. ohne Zwischenschaltun- weiterer
Glieder erfolgt. Durch die erfindungsgemäßeDämpfungsanordnung werden in allen Betriebszuständen
der Steuerung Pendelengen und Regelstöße vermieden, ohne daß die vorher genannten
Nachteile auftreten. Sie eignet sich, insbesondere für Steuerungen, in denen größere
zeitliche Verzüge auftreten, die im Aufbau der Steuerung begründet sind.
-
Bei der _Nachsteuerung sehr rasch veränderlicher Sollbewegungen, z.
B. beim Schlingern eines Schiffes, empfiehlt es sich, in an sich bekannter Weise
noch eine weitere Steuergröße zu benutzen, durch welche einer der Sollgeschwindigkeitsänderung
entsprechendeSpannung in die Steuerung eingeführt wird.
-
Die Erzeugung dieser Steuergröße geschieht mit Hilfe eines Differentiators,
und zwar ebenfalls eines aus einem Kondensator oder Transformator bestehenden Widerstandsgliedes,
das an der Ankerspannung der Gebertachometerz71 liegt.
In der Zeichhung
ist ein Ausführungsbeispie ,l .des Erfindungsgedankens. ,dargestellt.
-
Der Geber besteht z. B. aus einer elektromagnetischen Brücke i, .deren
drehbarer Anker 3 mit einer Tachometermaschine q. gekuppelt ist. Die von der Tachometermaschjineq.
gelieferte Spannung, die der Sollgese'hwirndigkeit proportional ist, wird: über
einen regelbaren Abgriff 5 abgenommen. Mit dem Steuermotor 6, der die Einstellung
eines, nicht mitgezei:chneten Gegenstandes entsprechend einer vom Geber ausgeführten
Bewegung vornimmt, ist eine Rückmeldebrücke-7 mit dem drehbaren Anker 8 und: eine
Rückmel.detachometermaschine 9 gekuppelt. Die von der Rückmeldetacho@metermas.c'hine
9 gelieferte Spannung, die der Istgeschwindigkeit proportional ist, wird über einen
regelbaren. Abgriff io abgenommen und der Sollgesdhwindigizeeitsspannurig entgegengeschaltet.
Die Anker 3 und 8 der, elektromagnetischen Brücken i und 7 sind, in an sich bekannter
Weise mit Hilfe der Leitungen :2 gejgeneinanderges.chaltet. An der Ankerspannung
des Steuermotors 6 liegt ein Kondensator i i und ein veränderlicher Abgriff i2.
Die Punkte i3 des. Abgriffes 5 und 1q. des Abgriffes 12 sind: mit den -Gleichstromeingangsklemmen
15 und r 6 - einer. Modulierschaltung 17 verbzn.clen_. In .der, Moduliers.ch.altung
17 wird die Eingangsgleichspannung in an sich bekannter Weise, z. B. durch einen
Ringmodulator oder durch einen WedhselTidhter, mit einer Wechselspannung von @beispielsweise
5o Hz moduliert. Die Wechselstromausgangsklemmen 18 und, ig der Modulierschaltung
17 stehen mit .den Eingangsklemmen 2o und 2i einer Verstärkerschaltung 22 in Verbindung,
die z. B. aus gittergesteuerten Gas- oder Dampfentlad!ungsgefäßen , besteht. Über
die Eingangsklemmen 23 und 24 wir'kt noch die dem Wegfehler zwischen den Brücken
i und 7 proportionale Fehlerspannung auf die Verstärkerschaltung lein. Von den Ausgangsklemmen;
25 und 26 .der Verstärkerschaltung 22 wird :die Erregerwicklung 27 eines Generators
28 gespeist, der mit einem Motor 29 gekuppelt ist. Mit der vom Generator 28 erzeugten
Spannung wird der Steuermotor 6 gespeist. -Es sei nun: zunächst der Fall betrachtet,
daß der Geber i und der Rückmeldegeber 7 die gleiche räumliche Lage einnehmen. In
.diesem Fall kann keine Differenzspannung der beiden Tachometermaschinen q. und
9 auftreten, da im Ruhezustand der Geber i und 7 die Tacho, metermaschinen spannungslos
sind, und auch die Wegfehlerspannung ist Null. Dies bedeutet aber, .daß an :den
Ausgangsklemmen 25 und 26 der Verstärkerschaltung 22 keine Spannung vorhanden ist
und demzufolge auch .der Steuermotor 6 in Ruhe verbleibt. Findet nunmehr eineVerstellungdes.Gebers
i statt, so liefert die Tachometermnaschine q. eine der GeseJhwindiOeeit der Geberbewegung
proportionale Spannung. Im ersten Augenblick liefert die. Tac'hametermaschine 9
noch keine Gegenspannung, @da ja der Steuermotor 6 erst beschleunigt werden muß,
und an den Eingangsklemmen 2o und 2I der Verstärkerschaltung 22- liegt eine
verhältnismäßig große Spannung. Entsprechend ist auch an ,den Verstärkerausgangskliemmen
25 und 26 eine große Spannung vorhanden, und demzufolge würde der Steuermotor 6
sehr stark beschleunigt werden. Da sich aber,die dem Steuermotor 6 zugefü'hrte Spannung
sehr schnell ändert, tritt unmittelbar nach dem ersten Steuerimpuls @durch-die SpannungderTadhometermaschineq.,
und! zwar n.oeh bevor die Tachometermaschine 9 eine Gegenspannung liefert, eine
recht erhebliche Spannung an dem Differentiator 12 auf, die der Tachometermäsehinenspannung
im dämpfenden Sinne überlagert wird. Dies hat zur Folge, .daß die an den Eingangsklernrnen
2o und 21 liegende Spannung sofort wieder herabgesetzt wird. Während des Anlaufes
.des Steuermotors 6 liefert dann auch schon die Tac!hometermasehine 9 eine Spannung,
die der von oder Tachometermaschine q. gelieferten ;Spannung entgegeingeschaltet
ist. Auf diese Weise isst einpendelfreies Einlaufendes Steuermotors, 6 in die befohlene
Stellung gewährleistet. .-Die Abgriffe 5, 1o Und 12 sind von vornherein so eingestellt,
,daß die von der Tachometermaschine q. gelieferte Spannung die ,anderen Spannungen
überwiegt, und zwar so viel, daß die gesamte Steuerung mit Sicherheit anläuft.
-
Wird der Geber i bei abgeschalteter Steuerung verstellt, so liegt
im ersten Augenblick de Einschaltens@ eine -dem Wegfehler proportionale Spannung
an den Eingangsklemmen 2"3 und 2q. ,der Verstärkerschaltung 22. Auch in diesem Fall
liefert der Differentiator i i sofort eine Spannung" die im .dämpfenden Sinne wirkt
und so, .das Auftreten von Stößen verhindert.
-
An der Ankerspannung der Tac'ho:metermaschine 4 liegt- -noch ein weiterer
Kondensator 3o, der eine der Sol.lgeschwindigkeitsänderung proportionale Spannung
als Steuergröße liefert. Ihre Einfügung erfolgt über einen regelbaren Abgriff 3i.
-
An Stelle des in der Figur als elektromagnetische Brücke .dargestellten
Gebers und Rückmeldegeberskann als Indikator auch ein Kreisel, ein Pendel., ein
motorähnlicher Geber od. djgl-. treten.. Die Erfindung ist auch nicht auf,die ,dargestellte
Steuerung beschränkt. Ist die Leistung der in der Verstärkerschaltung vor'handenenEn:tladungsgefäße
ausreidhend,so kann der den Gegenstand einstellende Steuermotor
auch
unmittelbar in ihrem Anoden kreis liegen und der Generator 28 mit seinem Antriebsmotor
29 in Wegfall kommen. Der Gegenstand der Erfindung ist auch dann mit Vorteil anwendbar,
wenn vom Indikator nur eine Wegfehlerspannung geliefert wird. In diesem Fall sind
auch die Tachometermaschinen 4 und 9 nicht mehr vorhanden.
-
Die Erfindung ist auch nicht beschränkt auf Steuerungen zur Einstellung
eines schweren Gegenstandes. Sie ist vielmehr auch in anderen Steuerungen allgemein
verwendbar, um die in .den vorgegebenen Werten nicht enthaltenen Geschwindigkeitsänderungen
der Istbewegung auf ein nicht störendes Maß herabzusetzen.