DE871032C - Schaltungsanordnung zur elektrischen Differentiation mittels eines im Differenzierkreis angeordneten Kondensators - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur elektrischen Differentiation mittels eines im Differenzierkreis angeordneten Kondensators In der Technik, besonders in der Regeltechnik, ist häufig die Bildung von zeitlichen Ableitungen, z. B. der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung, mit welcher die Regelgrundgröße sich ändert, erforderlich, etwa um neben der Regelgrundgröße (der Abweichung der Regelgröße von ihrem Sollwert) auch deren zeitliche Ableitungen in die Regelspanne einzuführen. Für die elektrische Differentiation einer z. B. die Regelgrundgröße abbildenden elektrischen Spannung sind Iiondensatorschaltungen bekannt, bei denen regelmäßig in dem die Phasenvordrehung l5e=-wirkenden Kondensatorkreis auch notwendig ein Ohmscher Widerstand liegt. Die üblichen Schaltungen bewirken deshalb eine Phasenv ordrehung, die niemals go° erreicht. Eine Phasenvoreilung von go° ist aber häufig doch sehr erwünscht, z. B. dann, wenn eine zweifache Differentiation, etwa zur Bildung der Beschleunigung der Regelabweichung, gefordert wird, da bei dieser zweifachen Differentiation sich die Phasenfehler der Differenzierschaltung addieren.
• Eine exakte elektrische Differentiation, bei der also die Phase der elektrischen Impulse bis zu go° voreilend gemacht werden kann, läßt sich erfindungsgemäß dadurch erzielen, daß der hondensatorstrom, also der in der Phase vorgedrehte Strom, auf den Eingang des Differenzierkreises zurückgekoppelt wird.
• Die Erfindung und der durch sie erzielte technische Fortschritt seien nachstehend an Hand der in Fig. z dargestellten bekannten Differenziergrundschaltung und des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung näher erläutert: In dem bekannten Differenzierkreis gemäß Fig. i liegt zwischen den Eingangsklemmen des aus Kondensator C und Ohmschen Widerstand R' bestehenden Differenzierkreises die zu differenzierende Spannunge, Der in der Phase vorgedrehte, der gesuchten zeitlichen Ableitung verhältnisgleiche Strom j hat dann die Größe Ferner gilt Wenn co R C << i, wird A = w R C und somit J= elcoC - eim @(4) Es ist daraus zu ersehen, daß sich die Forderungen nach Phasenrichtigkeit und nach ausreichender Amplitude widersprechen, da die Phasendrehung von ,go° nur für-eine verschwindend kleine Kapazität bei den niedrigen in der Steuerungstechnik vorkommenden Frequenzen erreicht wird, bei der aber nach den obigen Gleichungen die Amplitude verschwindet, die angenähert C verhältnisgleich ist. Um einigermaßen ausreichende Phasengenauigkeit zu erzielen, muß man also mit kleiner Amplitude vorlieb nehmen, was einen höhen Verstärkungsaufwand bedingt.
• Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltung gemäß der Erfindung wird der Differenzierstrom i2, welcher zusammen mit dem vorgegebenen Strom il, z. B. ein Regelgerät P beeinflussen soll, auf den Eingang des Differenzierkreises zurückgekoppelt. Zur Überlagerung der Ströme il und i2 kann irgendein bekannter elektrischer Verstärker, z. B. Magnetverstärker, oder auch ein einfaches Drehspulinstrüment verwendet werden, welches die beiden Eingangswicklungen Re l und R82 besitzt und eine geometrische Addition und gegebenenfalls gleichzeitige Verstärkung dieser Eingangsströme vornimmt. Wird ein Drehspulgerät verwendet; so sind die Wicklungen R" und R82 auf dem Anker des Drehspulgerätes angeordnet. Der federgefesselte Anker verstellt dann beispielsweise einen Potentiometerwiderstand, von welchem die Spannunge2 abgegriffen und dem Differenzierkreis zugeleitet wird. Für die Anordnung gemäß Fig. 2 bestehen folgende Beziehungen: , e2 = a il + b 22 (5) Setzt man die obige Gleichung (2) in Gleichung (i) ein und löst dann die Beziehung nach e2 auf und setzt den so erhaltenen Wert für e2 in Gleichung (6) ein, so ergibt sich Wenn ao R C « i ist, wird A = a) C (R - b) Infolgedessen ist Man ersieht aus Gleichung (=o) daß für b = R der Winkel 99 = 9o° wird. Dies tritt nach Gleichung (g) bei einem endlichen Amplitudenverhältnis auf.
• Man kann die Gleichungen (3) und (=o) auch noch in etwas anderer Form darstellen, indem man die Zeitkonstante T einführt. wobei im ersten Falle T = R C und im zweiten T' _ (R - b) C ist. Danach wird durch die kapazitive Rückkopplung die Zeitkonstante des Systems verringert und geht im Grenzfalle gegen Null:

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Schaltungsanordnung zur elektrischen Differentiation mittels eines im Differenzierkreis angeordneten Kondensators, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatorstrom, also der in der Phase vorgedrehte Strom, auf den Eingang des Differenzierkreises rückgekoppelt ist.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzierkreis durch einen elektrischen Verstärker, z. B. Relaisverstärker, mit zwei Eingangswicklungen gespeist ist, von denen die eine von dem vorgegebenen Strom und die andere vom Kondensatorstrom durchflössen ist.