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Regler mit Rückführung In der modernen Regeltechnik werden häufig
Regler mit einer Rückführung benutzt, -bei denen die Stellung des Stellgliedes auf
das Meßgerät rückwirkt und in dieses so eingreift, als wenn eine entsprechende Änderung
der Regelgröße eingeregelt sei. Dieser Eingriff vollzieht sich in der Form, daß
die wirksame Regelspanne verändert wird. Es wird dem Regler vorgetäuscht, daß bereits
eine gewisse Änderung der Regelgröße eingetreten ist. Der Zweck einer solchen Rückführung
ist,- die Laufzeit für dieAuswirkung der Steuerbewegung des Reglers auszugleichen.
Besteht ein fester Zusammenhang zwischen der Stellung des Stellgliedes und- der
Beeinflussung des Meßgliedes, so spricht man von einer starren Rückführung. Weiterhin
gibt-, es noch die nachgiebige Rückführung, bei der der Rückführimpüls zeitlich
veränderlich ist und bei Beendigüng_ des- Regelvorganges auf Null -zurüekgeht. ,Schließ=
lich kann die Rückführung auch verzögert ausgebildet werden, .so daß sie erst nach
Ablauf einer gewissen Zeit voll zur Wirkung kommt; im gesarnten Regler wirkt sich
diese Verzögerung in bekannter Weise als Vorhaltimpuls aus und dämpft damit den
Regelvorgang.
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Wirkt die Rückführung; wie es häufig der Fall ist; kraftschlüssig
auf das Meßwerk, so bringt das den Nachteil mit, sich, daß die Anzeige der Meßgröße
am Regler verändert wird und somit der Meßwert am -Regler nicht mehr richtig abgelesen
werdenkann. -So ist es z: B. üblich, bei den elektrischen Reglern den Rückführinipuls
auf eine zweite Wicklung des Meßwerkes wirken zu lassen und dadurch die Anzeige
zu beeinflussen. Es ist aber dann nicht mehr möglich, den eigentlichen Meßwert,
z. B. also die Temperatur des angeschlossenen Thermoelementes--richtig abzulesen:
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Dieser Nachteil wird gemäß. der Erfindung bei Reglern mit
Rückführung, bei denen der Rückführimpuls die im Meßwerk wirksame Regelspanne verändert,
dadurch vermieden, daß ein Meßinstrument vorgesehen wird, welches die Größe des
kraftschlüssig auf das Meßwerk einwirkenden Rückführimpulses betriebsmäßig anzeigt.
Das hat nicht nur den -bereits beschriebenen Vorteil, daß nunmehr die Fehler bei
der Ablesung des Meßwertes korrigiert werden können, sondern darüber hinaus den
Vorteil, daß bei solchen Reglern, welche ihre eigentliche Meßgröße nicht abzulesen
gestatten, der tatsächliche Meßwert aus der Größe _ des Rückführimpulses bestimmt
werden kann.
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Es ist bereits ein selbsttätiges Kurssteuergerät für Luftfahrzeuge
bekannt, bei dem die Größe des Rückführimpulses angezeigt wird. Bei dieser bekannten
Einrichtung wirkt aber der Rückführimpuls nicht kraftschlüssig auf das Meßwerk,
sondern er erzeugt eine Verstellung der Sollwerteinstellung. Eine Beeinflussung
der Meßwertanzeige tritt also hierbei nicht ein. Soweit bei der bekannten Anordnung
eine zahlenmäßige Anzeige der Größe der Rückführimpulse stattfindet, erfolgt diese
nicht durch ein besonderes Instrument, sondern dadurch, daß die für die Einstellung
des Sollwertes vorgesehene Anzeigevorrichtung gleichzeitig auch vom Rückführimpuls
verstellt wird. Nur aus der Änderung des eingestellten Sollwertes vermag man auf
die Größe des Rückführimpulses zu schließen. Die Aufgabe, durch den Rückführimpuls
gefälschte Anzeigewerte zu korrigieren, wird durch die bekannte Anordnung also nicht
gelöst, sondern es wird durch sie die Möglichkeit der Überwachung der einwandfreien
Wirkungsweise der gesamten Anlage beabsichtigt.
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Die Wirkungsweise der Erfindung sei an nachstehenden drei Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Abb. i zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem sogenannten elektropneumatischen
Regler. Das Thermoelement i wirkt auf die Spule 2 eines Drehspulsystems. Die Spule
bewegt, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, einen mit einer Fahne versehenen'
Zeiger 3, der auch zugleich den Meßwert auf einer Skala anzeigt. Diese Fahne deckt
den Lichtstrahl zwischen der Lichtquelle 4 und der Fotozelle 5 beim Erreichen des
Sollwertes ab. Die Fotozelle wiederum wirkt auf eine Röhre 6 und der Anodenstrom
dieser Röhre auf ein sogenanntes elektropneumatisches Relais 7. Diesem wird bei
8 ein Hilfsluftstrom zugeführt, der je nach der Stärke des Anodenstromes so beeinflußt
wird, daß eine Betätigung des Membranventils g im gewünschten Sinne erfolgt. Außerdem
erhält die dargestellte Anordnung noch eine kombinierte starre und nachgiebige Rückführung.
Hierzu sind auf der Drehspule des Anzeigeinstrumentes außer der Wicklung 2 für das
Thermoelement noch die beiden Wicklungen io und iz angebracht. io wird unmittelbar
von einem Strom durchflossen, der proportional dem Anodenstrom der Röhre und damit
dem auf das elektropneumatische Relais gegebenen Impuls ist. .Sie- wirkt also als
starre Rückführung. Die Wicklung i I liegt in einem Stromkreis, in den ein Kondensator
12 eingeschaltet ist. Es fließt also in ihr.nur der Aufladestrom des Kondensators,
d. h. der Rückführimpuls geht nach dem Eintreten konstanter Verhältnisse mit einer
durch die Größe -des Kondensators gegebenen Zeitkonstante auf Null zurück. Die Wicklung
i i wirkt als nachgiebige Rückführung. Der in beiden Wicklungen fließende Strom
wird gemeinsam durch das Meßinstrument 13 gemessen. Dieses gibt also die Größe des
gesamten Rückführimpulses an. In nicht gezeichneter, aber ohne weiteres verständlicher
Weise kann eine oder beide oder weitere dieser Wicklungen einen verzögerten Rückführimpuls
zur Auswirkung bringen.
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Die Anzeige des Meßinstrumentes wird immer um einen Wert gefälscht,
der durch die Größe des Rückführimpulses gegeben ist. Man kann also die durch den
Zeiger 3 gegebene Anzeige dadurch auf den wahren Meßwert korrigieren, daß man das
Meßinstrument 13 unmittelbar in Abweichungen des Meßwertes vom Anzeigewert eicht
und diese Korrektur zum Anzeigewert hinzuaddiert.
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Andererseits ergibt aber der praktische Betrieb, daß der -Anzeigewert
immer bis auf geringfügige Abweichungen dem« eingestellten Sollwert entspricht.
Bei eingespieltem Regelvorgang, also abgesehen von den Anlaufvorgängen, nimmt nämlich
die Blende 3 gegenüber dem zwischen 4 und 5 bestehenden Lichtstrahl praktisch immer
die gleiche Stellung ein, weil die. Aussteuerung der Fotozelle immer auf einem gegenüber
dem Gesamtmeßbereich vernachlässigbar kleinen- Bereich erfolgt, zumeist weniger
als 1 °/o. Daher ist es nicht unbedingt notwendig, die durch die-Rückführung gegebene
Abweichung auf den tatsächlich angezeigten Meßwert zu beziehen, sondern es genügt
für die praktischen Bedürfnisse durchaus, wenn man die Korrektur gegen den eingestellten
Sollwert rechnet. Man erhält dann immer noch mit ausreichender Genauigkeit eine
Angabe für den tatsächlichen Meßwert. Dieses ist von besonderer Wichtigkeit, wenn
der Regler, wie das bei vielen Ausführungen der Fall ist, keine Ablesung des Meßwertes,
sondern nur eine Einstellung des Sollwertes zuläßt. Die Abweichung der Regelgröße
von diesem Sollwert kann also an dem Meßwerk, das den Rückführimpuls mißt, unmittelbar
abgelesen werden.
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Hierfür ist die Ausführungsform in Abb. 2 ein Beispiel. Dieser Regler
arbeitet mit einem Drehspulrelais. Das Thermoelement 14. arbeitet auf die Wicklung
15 des Drehspulrelais. Bei Abweichung vom Sollwert betätigt dieses Relais je nach
der Richtung der Abweichung die Kontakte 16 oder i7. Zur Einstellung des Sollwertes
kann die durch die Spiralfeder 18 gegebene Rückstellkraft des Drehspulrelais an
der Skala ig eingestellt werden. Über das Hilfsrelais 2o wird von den Kontakten
16 oder 17 der Motor 21 gesteuert, welcher über das Getriebe 22 das Ventil 23 verstellt.
Die Stellung des Ventils wird außerdem auf einen verstellbaren Widerstandsabgriff
24 übertragen, der auf dem Widerstand 25_ eine seiner Stellung entsprechende
Spannung
abgreift. Diese Spannung dient als Rückführimpuls, der auf eine zweite auf das Drehspulrelais
aufgebrachte Wicklung 26 wirkt. Die Größe des Rückführimpulses wird durch das Instrument
27 gemessen.
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Da jeder Stellung des Abgriffes a4 ein bestimmter Rückführimpuls zugeordnet
ist, haben wir es .im vorliegenden Fall mit einer starren Rückführung zu tun. Der
Motor 21 läuft so lange, bis das Drehspulrelais keinen Kontakt mehr gibt. Da die
Änderung des Meßwertes, welcher der Spanne zwischen den beiden Kontakten entspricht,
außerordentlich klein ist, nimmt das Drehspulrelais bei eingespieltem Regelvorgang
praktisch immer die Sollwertstellung ein. Das Meßinstrument für den Rückführimpuls
kann daher unmittelbar in Abweichungen des Meßwertes vom Sollwert geeicht werden.
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Die Erfindung kann in gleicher Weise wie bei den elektrischen Reglern
auch bei mechanischen Reglern angewendet werden. Hierfür gibt Abb. 3 ein Beispiel.
Es ist ein mechanischer Druckregler mit Strahlrohr gezeigt. Der Meßdruck wird der
Membrandose 28 zugeführt, welche das Strahlrohr 29 bewegt. Der Sollwert wird eingestellt,
indem die Spannung der Feder 3o, die als Gegenkraft zur Meßdose wirkt, durch die
Schraube 31 verändert wird. Der aus dem Strahlrohr austretende Gas- oder Flüssigkeitsstrom
beaufschlagt je nach seiner Stellung mehr oder weniger die Düse 32 und erzeugt daher
einen mehr oder weniger hohen Druck im Membranventi133. Zur Rückführung wird dieser
Druck der Kammer 34 einer Differenzdruckdose mit den beiden Kammern 34 und 35 zugeführt,
die ebenfalls auf das Strahlrohr 29 wirkt. Der bei 34 zugeführte Druck kann sich
über das Ventil 36
nach der Kammer 35 hin ausgleichen. Es handelt sich also
um eine nachgiebige Rückführung, deren Zeitkonstante durch Einstellung des Ventils
36 verändert wird. Der Rückführimpuls wird durch den Differenzdruckmesser 37, der
an die Kammern 34 und 35 angeschlossen ist, gemessen.. Da in dem beschriebenen Fall
die Steuerbewegung des Strahlrohres bei eingespieltem Regelvorgang immer vernachlässigbar
klein gegenüber der Gesamtgröße des Meßwertes ist, kann praktisch immer die Einstellung
des Sollwertes an dem Strahlrohr vorausgesetzt werden. Der Rückführimpuls ist also
auch in diesem Fall ein Maß für die Abweichung des Meßwertes vom Sollwert und kann
zur Ermittlung des Meßwertes dienen, ohne daß derselbe unmittelbar angezeigt wird.