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Rückwirkungsfreier Mehrfachspannungsteiler Bei elektrischen Folgebewegungssteuerungen,
die insbesondere der Einstellung eines Gegenstandes dienen, wird in der Regel von
einer Steuergröße mit Gebrauch gemacht, die der Sollgeschwindigkeit, d. h.
der Geschwindigkeit eines Gebers, verhältnis-Cr gleich ist und als Spannung zur
Verfügung, steht.
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Die der Gebergeschwindigkeit verhältni sgleiche Spannung wird dabei
mit Hilfe einer Tachometermaschine erzeugt.
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Wird nun für mehrere parallel arbeitende Steuerungen (sogenannte Mehrfachrückmeldung)
eine gemeinsame Gebertachometermaschine benutzt, so entstehen bei den bisher hierfür
gebräuchlichen und zum Teil recht umfangreichen Schaltungen gegenseitige Beeinflussungen
der einzelnen Steuerungen, die sich auf deren Betrieb unangenehm auswirken. Bei
parallel arbeitenden Steuerungen kann man zwei Arten von gegenseitigen Beeinflussungen
unterscheiden: i. Durch Zu- und Abschalten von Steuerungen ändert sich die Belastung
der Gebertachometermaschine und somit die geschwindigkeitsmäßige Abstimmung der
einzelnen Steuerungen. Es entsteht deshalb ein von der Anzahl der eingeschalteten
Steuerungen abhängiger zusätzlicher Steuerfehler.
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2. Eine Steuerung steht im Augenblick ihres Einschaltens in den seltensten
Fällen synchron mit dem zugehörigen Geber. Unter der Annahme, daß zwei Steuerungen
im Augenblick des Zuschaltens einer dritten Steuerung bereits in Betrieb sind, wird
die synchronisierende dritte Steuerung mit
der ihrer Istgeschwindigkeit
verhältnisgleichen Spannung, die ebenfalls von einer Tachometermaschine (Rückmeldetachometermaschine)
geliefert wird, über die gemeinsame Leitung der Gebertachometermaschine auf die
bereits in Betrieb befindlichen Steuerungen einwirken und dieselben vorübergehend
aus ihrer synchronen Stellung herausdrücken.
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Die Größe des durch die gegenseitige Beeinflussung auftretenden Steuerfehlers
ist in beiden geschilderten Fällen von der Größe der benutzten Wegfehlerspannung
abhängig. Ist die Fehlerspannung wenig herangezogen, die Steilheit also. gering,
so wird sich die Beeinflussung stärker auswirken können als im umgekehrten Fall.
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Die Erfindung betrifft nun einen rüc#wirkungsfreien Mehrfachspannungsteiler
für parallel arbeitende Anlagen, insbesondere für Steuerungen, und besteht darin,
daß die Gebertachometermaschine einen Zweig einer Brückenanordnung bildet, an deren
einander gegenüberliegenden Brückenpunkten je ein Belastungskreis (Steuerung,
Meß- und Übertragungsanlage) angeschlossen ist. Der innere WiderstandRi der Gebertachometermaschine
bildet zusammen mit einem VorschaltwiderstandR, den einen Zweig einer von der Spannung
der Gebertachometermaschine gespeisten Parallelschaltung, deren anderer Zweig aus
zwei Ohmschen WiderständenR, und R2 besteht, und diese Widerstände sind derart bemessen,
daß sie die Bedingung
erfüllen. Sind mehr als zwei unabhängig voneinander zu betreibende Anlagen vorhanden,
so wird gemäß weiterer Erfindung ein Spannungsteiler benutzt, der eine Kaskadenschaltung
mehrerer Brückenanordnungen darstellt, deren erste die Spannungsquelle enthält und
jeder folgenden Brückenanordnung die vorhergehende Brückenanordnung als Brückenzweig
zugeordnet ist.
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Mit dem erfindungsgemäßenMehrfachspannungsteiler wird in elektrischen
Anlagen, bei denen Meßwerte eines Indikators, z. B. einer Gebertachometermaschine,
an verschiedene Empfänger weitergeleitetwerden, erreicht, daßBelastungsänderungen
am Meßglied, die durch Zu- und Abschalten einzelner Steuerungen entstehen, für die
in Betrieb befindlichen Empfänger unwirksam werden, so daß keine Fälschungen der
Meßergebnisse entstehen können. Ferner wird erreicht, daß Kurzschlüsse oder Erdschlüsse
in den Verzweigungsleitungen die Messung der noch in Betrieb befindliclien Empfänger
nicht beeinflussen bzw. fälschen.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt;
es zeigt Fig. i die Grundschaltung eines Mehrfachspannungsteilers, Fig. 2 das zugehörige
Stromverteilungsbild, Fig. 3 einen Spannungsteiler für fünf Steue-.
rungen, Fig. 4 eine Schaltung für den rückwirkungsfreien Parallelbetrieb mehrerer
Steuerungen mit Mehrfachspannungsteiler und Fig. 5 eine Abänderung der Schaltung
nach Fig. 4.
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Ein als Spannungsquelle dienender Indikator i, z. B. eine Gebertachometermaschine,
mit dem inneren Widerstand Ri liegt in Reihe mit einem Vorschaltwiderstand:2 vom
Wert R., Parallel zu diesem Zweig sind die beiden Widerstände 3 und 4 vom
Wert Ri bzw. R, geschaltet. Diese vier Widerstände zusammen bilden eine Brücke.
Die Belastungen sind an den Klemmen 5 und 6 bzw. 7
und
8 anzuschließen.
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In der-Fig.:2 ist das zur Fig. i gehörige Stromverteilungsbild dargestellt.
Außer den Strömen sind in dieser Figur auch die Widerstände i bis 4 sowie die weiteren
Widerstände 9 und io mit eingetragen, wobei letztere die äußeren Belastungen
des dargestellten Kreises sind. An Hand der Fig. 2 soll nun bewiesen werden, daß
der Widerstand io vom Wert R, keinen Einfluß auf den Strom 4 und somit auch nicht
auf den Spannungsabfall 4 R4 hat. Voraussetzungsgemäß ist
Nach den Kirchhoffschen Gesetzen gilt für die in Fig. 2 dargestellte Schaltung
14 = I, - Il , (i)
Werden in die Gleichung (i) die Werte der Gleichungen (2) und (3) eingesetzt
und wird nach 14 aufgelöst, soergibt sich
Setzt man nach Voraussetzung R,= a-Ri und R2= a-R1, (5)
wobei a der Proportionalitätsfaktor
ist, dann ergibt sich
Für I.-ii läßt sich -14 einsetzen, ferner läßt sich die Gleichung durch aRi kürzen.
Nach 4 aufgelöst ergibt sich
Diese Gleichung sagt aber gerade aus, daß der Widerstand R, bei der angenommenen
Voraussetzung keinen Einfluß auf den Strom 14 und damit auch nicht auf den Spannungsabfall
14 R4 hat.
In der Fig. 3 ist die Kaskadenschaltung
eines erfindungsgemäßen Spannungsteilers dargestellt, deren Grundelement eine aus
den Teilen i bis 4 bestehende Brückenanordnung bildet, an deren Klemmen
5 und 6 die erste Steuerung angeschlossen ist. Die Brückenanordnung
i bis 4 (RE,) bildet fernerhin den einen Brückenzweig einer weiteren Brückenanordnung,
zu der noch die Widerstände ii (RJ), 12, (R,') und 13 (R2') gehören. Sorgt
man hierbei für die Einhaltung der Bedingung so wird die an Stelle von R., (Fig.
2) angeschlossene und an den Klemmen 14 und 15 liegende zweite Steuerung, die in
die Brückenanordnung i bis 4 eingeordnete und an den Klemmen5 und 6 liegende
erste Steuerung selbst im Kurzschlußfall nicht beeinflussen. Nach dieser Regel läßt
sich die Kaskadenschaltung noch weiter fortsetzen.
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In der Fig. 3 ist die Kaskadenschaltung für den Anschluß von
insgesamt fünf Steuerungen durchgeführt. Der eine Zweig der Brückenanordnung für
die dritte Steuerung wird dabei von der Brückenanordnung der zweiten Steuerung gebildet,
die übrigen Brückenzweige sind mit 16, 17 und 18 bezeichnet. Der Anschluß der dritten
Steuerung erfolgt an den Klemmen ig und :2o, für die vierte Steuerung sind zusätzlich
die Brückenzweige 21, 22 und 23 vorgesehen, ihr Anschluß erfolgt an den Klemmen
24 und 25. Die fünfte Steuerung ist an die Klemmen 26 und
27 angeschlossen.
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In der Fig. 4 ist zunächst wieder der Mehrfachspannungsteiler dargestellt.
Die an die Klemmen 5
und 6 angeschlossene erste Steuerung ist besonders
eingerahmt. Sie enthält außer einem Steuergenerator:28, der die Speisespannung für
den nicht mitgezeichneten Steuermotor liefert, noch eine Rückmeldetachometermaschine
29, die mit dem einzustellenden Gegenstand in Antriebsverbindung stellt. Die Rückmeldetachometermaschine
29 liefert dabei eine der Istgeschwindigkeit verhältnisgleiche Spannung, die in
Reihe mit einer durch ein z. B. aus Kondensator und Widerstand bestehendes Differentiierglied
gewonnenen und der Istbeschleunigung verhältnisgleichen Spannung an dem einen Eingang
3o eines Regelkreises liegt, dem die dem Mehrf achspannungsteiler all den Klemmen
5
und 6 entnommene Sollgeschwindigkeitsspannung, gegebenenfalls noch
in Reihe mit einer Sollbeschleunigungsspannung, die mit Hilfe eines z. B. aus Kondensator
und Widerstand bestehenden Differentiiergliedes gewonnen -wird, über einen zweiten
Eingang 31 zugeführt wird. Die weiteren Steuerungen, die den gleichen Aufbau haben
können wie die erste Steuerung, sind in der Fig. 4 nicht mehr mit eingezeichnet
worden. Für die Steuerung wird also von einer Geschwindigkeitsdifferenz Gebrauch
gemacht, bei der auch die Beschlennigungsgrößen mit herangezogen werden können.
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Die in der Fig. -1 gezeigte Schaltung hat die folgenden Vorteile
aufzuweisen: Das Zu- und Ab-
schalten einer oder auch gleichzeitig mehrerer
Steuerungen ist an den in Betrieb befindlichen Steuerungen nicht zu merken, da infolge
der Verwendung des erfindungsgemäßen Mehrfachspannungsteilers keine gegenseitige
Beeinflussung mehr vorhanden ist. Auch die vorübergehende gegenseitige Beeinflussung
der in Betrieb befindliehen Steuerungen durch eine einsynchronisierende Steuerung
ist infolge der galvanischen Trennung von Gebertachometermaschine und Rückmeldetachometermaschine
nicht möglich. Selbst bei -Kurzschluß in einer an dem Regelorgan einer Steuerung
ankommenden Leitung der Gebertachometermaschine arbeiten die in Betrieb befindlichen
Steuerungen unbeeinflußt weiter. Auch gleichzeitiger Kurzschluß in mehreren Steuerungen
hat keinen Einfluß. Außerdem kann die Sollbeschleunigung an jeder Steuerung getrennt
eingestellt werden.
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Wie bereits vorstellend ausgeführt, wird bei Steuerungen eine Steuergröße
mitverwendet, die der Differenz zwischen Soll- und Istgeschwindigkeit verhältnisgleich
ist. Durch Versuche ist nun festgestellt worden-, daß der erfindungsgemäße Mehrfachspannungsteiler
auch dann keine gegenseitige Beeinflussung der Steuerungen ergibt, wenn an Stelle
einer Belastung eine weitere Spannungsquelle tritt, weil sich die von jeder Spannungsquelle
in die Brückenanordnung gelieferten Spannungen in ihr kompensieren. Es kann daher
auch eine Schaltung nach Fig. 5 Anwendung finden. Hierbei ist die von der
Gebertachometermaschine i gelieferte Spannung der von der Rückmeldetachometermaschine
29 gelieferten Spannung entgegengeschaltet, so daß man am Wechselrichter mit einem
einzigen Eingang 32- auskommt.
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Der erfindungsgemäße Mehrfachspannungsteiler ist nicht nur für die
Mehrfachrückmeldun 'g bei Steuerungen von Bedeutung, sondern ist auch für
alle sich verzweigenden Meß- und übertragungsanlagen mit Vorteil anwendbar, bei
denen es auf Rückwirkungsfreiheit bzw. auf Kurzschlußsicherheit ankommt. Es sei
insbesondere noch auf die Verwendung der Erfindung in Umdrehungsfernanzeigeanlagen
hingewiesen.