DE899125C

DE899125C - Regler mit elastischer Rueckfuehrung, insbesondere Temperaturregler

Info

Publication number: DE899125C
Application number: DES5367D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing G Turetschek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1934-03-14
Filing date: 1937-08-15
Publication date: 1953-12-07
Also published as: GB444673A; FR49672E; FR787338A; GB508266A

Description

Regler mit elastischer Rückführung, insbesondere Temperaturregler Es ist bereits ein Regler für Temperaturen und hinsichtlich ihrer zeitlichen Änderung sich einer Temperatur ähnlich verhaltenden Größe mit elastischer Rückführung vorgeschlagen worden, bei dem die Charakteristik des Regelvorganges durch die Charakteristik, eher thermischen, in Übereinstimmung mit den Impulsgaben des: Reglers beheizten Rückführung nachgebildet wird. Diesem Regler liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die CharakterHstik der meisten zu regelnden temperaturabhängigen Vorgänge näherungsweise einer Exponentalfunktion entspricht. Um. eine genügend genaue Sollwertregelung zu erzielen, ist daher die Nachbildung der betreffenden Vorgänge durch eine ähnlich geartete, in diesem Fall also thermische Rückführung, deren Charakteristik ebenfalls einer Exponenbialfu:nktion entspricht, vorgenommen. Geringe Unterschiede in den Charakteristiken werden durch Beeinflussung der Dauer des Anstieges bz@w. der Abklingzeit ausgeglichen. Hierfür sind als Einstellmöglichkeiten einmal die Veränderung der Heizenergie und andererseits die Beeinflussung der Abkühlgeschwindigkeit des beheizten Gliedes der Rückführung vorgesehen.
Bei vielen Regelvorgängen, z. B. auch bei der Papierfeuchteregelung in Papierfabriken;, erfolgt aber bei Venstiellu.ng des Dampfdruckes oder sonstiger Einflußgrößen die Einstellung der zu regelnden Größen (Temperatur, Feuchte usw.) nicht mehr nach :einer Exponentialfunktion. Es vergeht bei diesen Vorgängen oft erst eine gewisse Zeit, ehe sich die Verstellung überhaupt bemerkbar macht, wodurch also eine Verzerrung der Charakteristik auftreten würde. In diesen Fällen würde also die bisherige Rückführung keime unbedingt genaue Regelung mehr gewährleisten.
Hier setzt nun. die Erfindung ein, deren Hauptmerkmal darin besteht, daß als Rückführung temperaturempfindliche, im Stromkreis des Impulsgebers liegende Widerstände dienen, die .im Zuge deAst Temperaturgefälles von in Abhängigkeit mit der Impulisgabe beheizten Körpern angeordnet sind, wobei zur Erzielung der gewünschten Rückführungscharakteriistik, also zur Beednfiuissung der Abklingdawer bzw. der Abklingkurve, parallel zu den temperaturempfindlichen Widerständen regelbare temperaturunempfindliicheWifders;tände angeordnet siind;.
Zwar ist bereits vorgeschlagen worden, bei der Rückführung temperaturempfindliche Widerstände zu verwenden, doch sind deseWiderstände unmittelbar mit den Heizwicklungen vereinigt, so daß, abgesehen von einer geringen Beeinflussung durch veränderbare Schirme, auch in diesem Fall der Abklingvorgang einer e-Funktion entspricht. Der Gedanke, der der Erfindung zugrunde liegt, weicht gänzlich von dieser Ausführungsform ab. Beheizt man nämlich einen Wärmeleiter; beispielsweise einen Metallstab, nur an einem Ende, so, findet in dem Stab eine Wärmeleitung nach dem uribeheizten Ende statt, derart, daß eine Zeitabhängigkeit des Wärmeflusses auftritt. Daneben herrschen natürlich an verschiedenen Stellen des Stabes bestimmte, von den äußeren Einflüssen abhängige Temperaturunterschiede. Ordnet man in Richtung des Wärmeflusses an dem Stab temperaturempfindliche Widerstände an, so, werden diese, angenommen sie liegen in dem Zweig einer Brückenschaltung, den Diagonalstrom dieser Brücke einerseits durch die in. ihrer Nähe herrschenden verschiedenen Temperaturen als auch andererseits in Abhängigkeit von dem die Ausbreitung des Wärmeflusses in dem Stab herrschenden Zeitgesetz beeinflussen. Eihe gewisse willkürliche Veränderung des Diagonalstromes wäre in diesem Fall schon dadurch möglich, daß die Widerstände auf dem beheizten Stab verschoben werden. Daneben kann man aber einen wesentlich größeren E.influß auf die Größe des Diagonals tromes ausüben, indem man zu den temperaturempfindlichen Widerständen veränderbare Widerstände parallel schaltet. Es ist klar, daß eine derartige Anordnung, als thermische Rückführung für einen Regler verwandt, mannigfache Veränderungsmöglichkeiten für diie Form der Abklingkurve und die Abklingdauer zuläßt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Zunächst soll die Bedeutung der Einzelheiten erläutert werden. Mit i Ist eine Vorrichtung bezeichnet, die durch eine Leitung mit dem Ventil 14 beheizt wird. Ein temperaturempfindlicher Widerstand 2 ist über eine Brückenschaltung mit dem beweglichen Glied 4 eines. Drehsgulinstrumentes verbunden, dessen Zeiger 6 über zwei Kontaktstücke 9; io spielt. Der Zeiger wird in bestimmten Zeitabständen durch einen Fallbügels, der von einem Exzenter 7 betätigt wird, heruntergedrückt und betätigt unter Umständen: eines von den beiden, Kontaktstücken, wodurch die Verbindung mit den Kontakten i i oder i2 hergestellt wilrd. Dadurch erhält entweder eine oder die andere Wicklung des Verstellmotors 13 Strom. Der Motor läuft in der einen oder anderen Richtung an und verstellt das Ventil 14. Gleichzeitig mit der Kontaktgabe für den Verstellmotor wird eine der beiden Heizspulen 31 oder 32 der thermischem, Rückführung in den Stromkreis geschaltet, in dem ein veränderlicher Vorwiderstand23 bzw. 2.4 liegt.
Gemäß der Erfindung ist nun- jede der beiden Heizwicklungen: 31, 322 an einem wärmeleitenden Körper 33 bzw. 34 angeordnet. Als Werkstoff benutzt man vorzugsweise ein Metall mit zweckentsp.rechendem Wärmeleitvermögen. An dem, Heizkörper 33 sind. ternperaturempfindliche Widerstände 35, 36, 37 vorgesehen, von denen derWiderstand 35 unmittelbar an der Heizwicklung 31 angeordnet ist. An dem Körper 34 sind in entsprechender Weise die Widerstände 38, 39, 4o' vorgesehen. Bei dieser Anordnung werden sich nun. die Widerstände 35 bzw. 3:8, die unmittelbar mit der Heizwicklung vereilnigt sind, sehr schnell erwärmen und auch wieder in kurzer Zeit auf eine mittlere Temperatur einstellen. Die Widerstände 37 bzw. 4o, die am entgegengesetzten Ende des Heizkörpers liegen, werden erst mach einer gewissen Zeit, nachdem der Heizstrom durch die Wirklungen 31 bzw. 33 fließt, ansprechen, da eine bestimmte Zeit nötig ist, bis die Wärme das Ende des Stabes erreicht. Außerdem wird dieses Ende nicht dieselbe Temperatur aufweisen wie das, das von den Wicklungen umgeben ist, so d@aß auch beim Aufhören der Heizung nicht so schnell wie bei den Widerständen 35 bzw. 38 die Abkühlung erfolgt. Um die Möglichkeit der Beein fims.ung der Wirkungsweise der Widerstände zu haben, kann. man diese unter Umständen so- anordnen, daß sie l.ängG. des Heizkörpers verschiebbar sind. Eine wesentlich größere Änderungsmöglichkeit ist aber durch die zu den temperaturempfindlichen Widerständen parallel geschalteten Widerstände 41 bis 46 gegeben. Durch die Verstellung dieser Parallelwiderstände läßt sich der Einfluß jedes temperaturempfindlichen Widerstandes auf die Form der Abklingkwrve von Null bis zum Maximalwert regeln. Daneben ist es natürlich auch möglich, durch Beeinflussung des Wärmeüberganges zwischen den Heizkörpern 3.3 und 34 eine Änderung des Rückführungsvorganges. vorzunehmen.
Die temperaburempfindlilchen Widerstände und ihre Parallelwiderstände sind endsprechend ihrer Zugehörigkeit zu einem der Heizkörper in je einen Zweigeiner Meßbrücke geschaltet. Die beiden restlichen Zweige werden von den Widerständen 47 und 48 gebildet. An die Diagonalpunkte der Brücke ist das bewegliche, Organ 4, beispielsweise eine Drehspule des Regelgerätes, geschaltet. Der temperaturempfindliche Widerstand 2, der als Temperaturfühler dient, liegt in einem der beiden Brückenzweige, die die temperaturempfindlichen Widerstände der Rückführung enthalten.
Durch die Vereinigung bzw. Mischung verschiedener Abklingkurven ist also die Möglichkeit gegeben, eine große Anzahl von Regelcharakteristiken recht genau nachzubilden, so@ da,ß der Regler gemäß der Erfindung sich nicht nur für Temperaturen und ähnliche Größen eignet, sondern auch für eine große: Anzahl anderer Regelaufgaben verwendbar ist. Sofern es sich nicht mehr um zu regelnde Temperaturen handelt, wird man natürlich den Meßwert auf irgendeine Weise als verhältnisgleichen Strom oder Spannung darstellen.

Claims

PATENTANSPRÜCHTS: i. Regler für Temperaturen und hinsichtlich ihrer zeitlichen Änderung sich einer Temperatur ähnlich verhaltenden Grüße mixt elastischer Rückführung, bei dem. die Charakteristik des Regelvorganges durch die Charakteristik einer thermischen, in Übereinstimmung mit den Im-Pulsgaben des Reglers beheizten Rückführung nachgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückführung temperaturempfindliche, im Stromkreis des Impulsgeberis liegende Widerstände dienen, die im Zug des Temperaturgefälles von in Abhängigkeit von der Impulsgabe beheizten Körpern angeordnet sind. z. Regler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zurr Einstellung der gewünschten Rücklaufcharakteristik parallel zu den temperaturempfindlichen Widerständen regelbare, temperaturunempfindliche Widerstände ange ordnet sind. 3. Regler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch Bemessung der temperaturempfindlichen Widerstände und geeignete Wahl des Widerstandswerkstoffes die Rückla,ufcharaktcriistik dem zu, regelnden Vorgang angeglichen ist. q.. Regler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beheizten Körper, vorzugsweise Metallstäbe, eine dem Regelvorgang zweckentsprechende Wärmeleitfähigkeit aufweisen. 5. Regler nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daB die Beheizung der Körper nur zu einem Teil erfolgt. 6. Regler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da,ß die temperaturempfindlichen Widerstände und, deren Parallelwiderstände zusammen mit dem von der zu regelnden. Größe beeinflußten F'ühlglied die Zweige einer Brückenschaltung bilden, deren, D:ilagonalstrom den Impulsgeber beeinrlu:ßt.