DE940540C

DE940540C - Servomotor for an automatic electrical control device, which is switched on to adjust the actuator in a diagonal branch of a resistance bridge

Info

Publication number: DE940540C
Application number: DEA4143D
Authority: DE
Inventors: Adolf Dipl-Ing Kruessmann
Original assignee: Askania Werke AG
Current assignee: Askania Werke AG
Priority date: 1938-09-03
Filing date: 1938-12-30
Publication date: 1956-03-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellmotor für eine selbsttätige elektrische Regelvorrichtung, der zur Verstellung des Stellgliedes (Drosselklappe, Ventil od. dgl.) in einem Diagonalzweig einer Widerstandsbrücke eingeschaltet ist, deren Gleichgewicht beim Abweichen des Istwertes der Regelgröße von deren Sollwert gestört wird. Bei derartigen Vorrichtungen besteht noch der Nachteil, daß beim Auftreten von Störungen, die nicht mehr herausgeregelt werden können, da das Stellglied bereits eine seiner Endlagen erreicht hat, der Stellmotor weiterzulaufen bestrebt ist und dabei das Stellglied gegen seine Endanschläge drückt. Hierdurch können Störungen und erhebliche Beschädigungen auftreten.The invention relates to a servomotor for an automatic electrical control device, for adjusting the actuator (throttle valve, valve or the like.) In a diagonal branch a Resistance bridge is switched on, the balance of which when the actual value of the controlled variable deviates whose setpoint is disturbed. In such devices there is still the disadvantage that when faults occur that can no longer be regulated out, since the actuator is already has reached one of its end positions, the servomotor tries to continue running and the Actuator presses against its end stops. This can cause malfunctions and considerable damage appear.

Dies läßt sich vermeiden, wenn man gemäß dem Erfindungsvorschlag durch den Stellmotor zusätzliche Abgleichwiderstände in die Brücke derart einschalten läßt, daß das Brückengleichgewicht wiederhergestellt und als Folge davon der Stellmotor stillgesetzt wird, ehe oder wenn das Stellglied seine Endstellunig erreicht. Hierbei können die zuzuschaltenden Abgleichwiderstände Festwiderstände sein. Man kann vorteilhafterweise aber auch in weiterer Ausbildung der Erfindung als zusätzliche Abgleichwiderstände Regelwiderstände vorsehen, die durch den Stellmotor solange verändert werden, bis letzterer stillgesetzt ist.This can be avoided if, according to the proposal of the invention, the servomotor provides additional Can switch on balancing resistors in the bridge in such a way that the bridge equilibrium is restored and as a result of this, the servomotor is stopped before or when the actuator is its Final position reached. The to-be-switched Balancing resistors can be fixed resistors. One can advantageously also in further Training of the invention as additional balancing resistors provide control resistors that through the servomotor can be changed until the latter is stopped.

Es sei darauf verwiesen, daß es bei Anordnungen zur Steuerung von Motoren (zwecks Ferneinstel-It should be noted that arrangements for controlling motors (for the purpose of remote setting

lung von beliebigen'Gegenständen), bei denen ein Steuerorgan die Drehzahlen zweier die Motoren (Stellmotoren) speisender Generatoraggregate von Hand regelt, bekannt ist, diese Steuerung durch Stören des Gleichgewichtes einer Widerstandsbrücke, in der Wicklungen von den besagten Generatoren zugeordneten weiteren elektrischen Maschinen angeordnet sind, zu bewirken, wobei Endlagenkontakte am einzustellenden Gegenstand vorgesehen sind, die ein Stillsetzen des als Differentialmotor ausgebildeten Stellmotors bewirken, wenn der betreffende Gegenstand in seine Endlage gelaufen ist. Das Stillsetzen erfolgt hierbei in der Weise, daß mittels einer Relaisanordnung zwei aus dem Gleichgewicht gebrachte Brückenzweige abgeschaltet und auf zwei fest abgestimmte Brückenzweige umgeschaltet wird, die mit den obenerwähnten Wicklungen dann die vollständige Brücke ergeben. Der Aufbau dieser bekannten An-Ordnungen ist somit komplizierter als der des Erfindungsgegenstandes, ganz abgesehen, davon, daß dort die Aufgabenstellung eine ganz andere ist, da es sich nicht um eine Stellmotorsteuerung für eine selbsttätige elektrische Regeleinrichtung handelt. In diesem Sinne 'erfolgt bei der bekannten Einrichtung auch keine selbsttätige Wiederingaogsetzung der eigentlichen Steuerungsbrücke wie beim Erfindungsgegenstand. Darüber hinaus erfolgt bei der bekannten Anordnung die Umsteuerung des Stel'lmotors mittels des Handsteuerhebels auch nur unter Zuhilfenahme weiterer Hilfskontakte (Kontaktbahn) und Relais.treatment of any objects), in which a Control unit the speeds of two generator sets feeding the motors (servomotors) from Hand regulates, as is known, this control by disturbing the equilibrium of a resistance bridge in the windings of said generators associated further electrical machines are arranged to effect, with end position contacts are provided on the object to be set, which a shutdown of the as Differential motor trained servomotor cause when the object in question in his End position has run. The shutdown takes place in such a way that by means of a relay arrangement Two branches of the bridge that have been unbalanced are switched off and two firmly coordinated Bridge branches are switched, which then complete with the above-mentioned windings Surrender to the bridge. The structure of these known arrangements is thus more complicated than that of the subject of the invention, Quite apart from the fact that the task is completely different there, there it is not a servomotor control for an automatic electrical control device. In In this sense, the known device does not automatically reset the actual control bridge as in the subject of the invention. In addition, the actuating motor is reversed in the known arrangement by means of the manual control lever also only with the aid of further auxiliary contacts (contact track) and relay.

An Hand der Fig. 1 und 4 dar Zeichnung sind im folgenden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. In Fig. 1 ist ein Prinzip-Schaltbild wiedergegeben für den Fall, wo die zuzuschaltenden Abgleichwiderstände- Festwiderstände sind. Mit 5 ist die Steuerwicklung eines zur Verstellung des Stellgliedes einer selbsttätigen elektr.iscih.en Regeleinrichtung dienenden Zweiphasenmotors (Stellmotor) angedeutet, die zwischen die von dem Regelbefehlgeber verstellte Mittelelektrode 12 eines Elektrolytpotentiiometers 8 und die Mittelanzapfung der parallel zum Potentiometer liegenden Sekundärwicklung 6* des Speis'etransformators 9 geschaltet ist. Die erwähnten Teile sind, wie ersichtlich, zu einer Brücke zusammengeschaltet. Ist die Störung in der Regelstrecke so groß, daß sie nicht mehr herausgeregelt werden kann, weil das vom Stellmotor verstellte Stellglied (Ventil, Drosselklappe) bereits voll geöffnet oder geschlossen hat, so würde die Mittelelektrode 12 des Potentiometers 8 ausgelenkt bleiben (z. B. in Lage 12') und der Stellmotor weiterlaufen, da die Brücke "verstimmt bleibt. Mit R₁ und R₂ sind nun die erfindungsgemäß zusätzlich vorgeseheinen Abgleichwideirstände bezeichnet, die in den beiden Außenzweigen der Brückenanordnung liegen und im Normalbetrieb durch Schalter S₁, S₂ überbrückt sind. Diese Schalter werden nun von dem Stellglied gesteuert, und zwar in der Weise, daß bei Erreichen der einen Endlage des Stellgliedes von letzterem der Schalter S₂ geöffnet und damit der Widerstand R₂ wirksam wird; bei Erreichen der anderen Endlage gilt Analoges für den Schalter S₁ und Widerstand -K₁. Wählt man den Widerstand gleich dem Gesamtwiderstand des Potentiometers 8, so kommt bei dessen Zuschaltung die Brücke wieder ins Gleichgewicht und der Stellmotor wird stillgesetzt. Letzterer läuft erst wieder an, wenn ein Steuerbefehl .entgegengesetzter Richtung auftritt. Hierdurch wird nämlich die Mittelelektrode aus ihrer Stellung, z.B. 12',auf ihre Mittellage hin verstellt. Die Brücke kommt dadurch wieder aus dem Gleichgewicht, der Motor läuft an und bringt das Stellglied aus seiner Endlage, welches seinerseits den Schalter S₂ wieder schließt und dadurch den Widerstand R₂ ausschaltet. Die auch jetzt noch bestehende Störung des Gleichgewichtes der Brücke wird erst dann .aufgehoben, sobald das Stellglied die Regelgröße wieder auf den konstant zu haltenden Wert geregelt hat.With reference to FIGS. 1 and 4 of the drawing, two exemplary embodiments of the invention are described in more detail below. 1 shows a basic circuit diagram for the case where the trimming resistors to be connected are fixed resistors. The control winding of a two-phase motor (servomotor) used to adjust the actuator of an automatic electrical control device is indicated, the control winding between the center electrode 12 of an electrolyte potentiometer 8, which is adjusted by the control command transmitter, and the center tap of the secondary winding 6 * of the feed, which is parallel to the potentiometer 'etransformators 9 is connected. As can be seen, the parts mentioned are interconnected to form a bridge. If the disturbance in the controlled system is so great that it can no longer be regulated out because the actuator (valve, throttle valve) adjusted by the servomotor has already fully opened or closed, the center electrode 12 of the potentiometer 8 would remain deflected (e.g. in position 12 ') and the servomotor continues to run because the bridge "remains detuned. R ₁ and R ₂ now designate the additional balancing distances provided according to the invention, which are located in the two outer branches of the bridge arrangement and in normal operation by switches S ₁ , S ₂ These switches are now controlled by the actuator in such a way that when the actuator reaches one end position, the latter opens switch S ₂ and thus resistance R ₂ becomes effective; when the other end position is reached, the same applies to the switch S ₁ and resistance -K _1. If the resistance is chosen to be equal to the total resistance of the potentiometer 8, when it is switched on g the bridge is brought back into equilibrium and the servomotor is stopped. The latter only starts up again when a control command occurs in the opposite direction. This is because the center electrode is moved from its position, for example 12 ', to its center position. This brings the bridge out of balance again, the motor starts up and brings the actuator out of its end position, which in turn closes switch S ₂ and thereby switches off resistor R _2. The disturbance of the equilibrium of the bridge, which still exists, is only canceled as soon as the actuator has regulated the controlled variable to the value to be kept constant again.

In entsprechender Weise wird, falls die Mittelelektrode in entgegengesetzter Richtung in die Stellung 12" ausgelenkt wird, welcher die andere Endlage des Regelbefehlgebeirs entspricht, der Schalter S₁ von dem Stellglied geöffnet, wodurch der Widerstand R₁, der von gleicher Größe ist wie R₂, im anderen Brückenzweig eingeschaltet wiird. Auch jetzt kommt der Motor zur Ruhe, da die Brücke wieder abgeglichen ist. In ganz entsprechender Weise wird, sobald ein Regelbefehl entgegengesetzter Richtung auftritt und dadurch die Elektrode 12 aus ihrer Endlage gebracht wird, der Schalter S₁ wieder geschlossen und damit R₁ ausgeschaltet. Similarly, if the center electrode is deflected in the opposite direction into position 12 ″, which corresponds to the other end position of the control command, switch S _{1 is opened} by the actuator, whereby resistance R ₁ , which is of the same size as R ₂ , wiird switched on in the other bridge branch. Even now the motor comes to rest, as the bridge is balanced again., the switch S ₁ is in quite a similar manner when a control command opposite direction occurs and thereby the electrode is brought from its end position 12, again closed and thus switched off R _1.

Fig. 2 zeigt beispielsweise eine Art der Betätigung der Schalter ^₁, S₂ durch das Stellglied an Hand einer Anordnung zur selbsttätigen Einregelung eines bestimmten Druckes. Als Kranschalter dient hier wieder ein Flüssigkeitspotentiometer 8, dessen Außenelektroden 8', 8" . zu der Sekundärwicklung S eines Transformators 9 geführt sind, dessen Prknärseite P am Netz liegt. Die S teuer-Wiicklung 5, 5' eines Trommel-Ferrarismotars 11 ist nun einerseits an die Mitte der Sekundärwicklung Sj andererseits an die Mittelelektrode 12 des Potentiometers 8 angeschlossen. Die Mittelelektrode 12 wird von einem bei 13' drehbar gelagerten Steuerhebel 14 getragen, der vom Regelbefehlgeber 15, beim Ausführungsbeispiel ein Drucksystem, verstellt wird. Der Ferrarismotor 11 bewegt mittels eines Schnecken- oder Zahnradgetriebes 16, 17 eine den Drude in der Rohrleitung 18 beeinflussende Drosselklappe 19. Sobald sich durch Druckänderung im System 15 der Steuerhebel 14 nach links oder rechts bewegt, entsteht in der Steuerwicklung 5, 5' des Ferrarismotors ein mehr oder weniger starker Wirkstrom, dessen Stärke und Phase die Geschwindigkeit und Drehrichtung des Ferrarismotors bestimmt. Ist der Druck bei 15 zu groß, wird durch den Ferrarismotor 11 die Drosselklappe 19 geschlossen und umgekehrt. Solange die Elektrode 12 ihre Mittellage einnimmt, ist kein Wirkstrom in der Steuerwicklung 5, 5' vorhanden und der Ferrarismotor 11 steht still.Fig. 2 shows, for example, a type of actuation of the switches ^ ₁ , S ₂ by the actuator on the basis of an arrangement for automatic adjustment of a certain pressure. A liquid potentiometer 8, whose outer electrodes 8 ', 8 ". Are led to the secondary winding S of a transformer 9, whose primary side P is connected to the mains, serves again as a crane switch. The expensive winding 5, 5' of a drum Ferrari motor 11 is now connected on the one hand to the center of the secondary winding Sj on the other hand to the center electrode 12 of the potentiometer 8. The center electrode 12 is carried by a control lever 14 rotatably mounted at 13 ', which is adjusted by the control command generator 15, in the embodiment a pressure system a worm or gear transmission 16, 17 a throttle valve 19 influencing the pressure in the pipeline 18 Active current, the strength and phase of which determines the speed and direction of rotation of the Ferrari motor. If the pressure at 15 is too high, the throttle valve 19 is closed by the Ferrari motor 11 and vice versa. As long as the electrode 12 is in its central position, there is no active current in the control winding 5, 5 'and the Ferrari motor 11 is at a standstill.

Die Schalter S₁ und S₂ bestehen je aus einer an der Antriebsscheibe 20 der Drosselklappe 19 befestigten kreisbogenförmigen Kontaktbahn 30, 21 mit je einem isolierendem Bogen23,24 mit je einem 5 ortsfesten Kontakt 25, 26, die auf je einer Kontaktbahn schleifen, Solange die Kontakte 25, 26 auf den zugehörigen Kontaktbahnen schleifen, sind die Widerstände R₁, R₂ kurzgeschlossen. Diese werden erst dann wieder wirksam, wenn die Kontakte 25, 26 auf den isolierenden Teil 23, 24 der Kontaktbahnen gelangen. Dargestellt ist die Drosselklappe in ihrer Mittellage (45° Neigung) zwischen voller Öffnung und voller Schließung der Rohrleitung 18. Dia Anordnung ist so gewählt, daß bei einer Drehung des Stellgliedes 20 der Drosselklappe 19 in der einen oder anderen Richtung kurz vor Erreichen der Drossseiendlagen jeweils nur einer der beiden Kontakte auf die zugehörige isolierende Unterlage gelangt und dadurch den zugehörigen Abgleichst) widerstand einschaltet, während der andere Kontakt weiter auf den leitenden Teil der Kontaktbahn gleitet und den zugehörigen Abgleichwiderstand überbrückt.The switches S ₁ and S ₂ each consist of a circular arc-shaped contact track 30, 21 attached to the drive pulley 20 of the throttle valve 19, each with an insulating sheet 23,24 with a 5 fixed contact 25, 26, which each slide on a contact track, as long as the If contacts 25, 26 slip on the associated contact tracks, resistors R ₁ , R _{2 are} short-circuited. These only become effective again when the contacts 25, 26 reach the insulating part 23, 24 of the contact tracks. The throttle valve is shown in its central position (45 ° inclination) between full opening and full closing of the pipeline 18. The arrangement is chosen so that when the actuator 20 is rotated in one direction or the other, the throttle valve 19 is shortly before reaching the throttle end positions only one of the two contacts reaches the associated insulating base and thereby switches on the associated balancing resistor, while the other contact continues to slide onto the conductive part of the contact path and bridges the associated balancing resistor.

Die Widerstände R₁ und R₂ sind wegen der Temperaturabhängigkeit des Elektrolytpotentiometers nur für einen bestimmten Widerstandswert, etwa bei Betriebstemperatur des Elektrolytpotentiometers, abgleichbar. Fehler, verursacht durch Temperaturschwankungen, lassen sich bei Benutzung der Schaltung gemäß Fig. 3 vermeiden, bei der Regelwiderstände R₁, R₂ vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von der Stellung des Stellgliedes kurz vor Erreichen der Endlagen des. Stellgliedes allmählich zugeschaltet werden, solange, bis der Motor infolge wiederhergestellter Brückenabgleichung sich selbst stillsetzt. Regelbefehle umgekehrter Richtung lassen dann den Motor wieder anlaufen, welcher die Widerstände R₁, R₂ wieder abschaltet.Because of the temperature dependence of the electrolyte potentiometer, the resistors R ₁ and R ₂ can only be adjusted for a certain resistance value, for example at the operating temperature of the electrolyte potentiometer. Errors caused by temperature variations, can be, in use, the circuit of FIG. Avoid 3, wherein the variable resistors R _1, R ₂ are provided, which are gradually switched in dependence on the position of the actuator shortly before reaching the end positions of the. Actuator, as long as until the motor stops itself as a result of the restored bridge adjustment. Control commands in the opposite direction then start the motor again, which switches off the resistors R ₁ , R _{2 again.}

Fig. 4 zeigt die Steuerung der Regelwiderstände durch das Stellglied (Drosselklappe 19). Die Anordnung ist in ihren Grundzügen die gleiche wie in Fig. 2. Die Regelwiederstände R₁, R₂' sind über je eine Gleitschiene 35, 36 an je eine Klemme der Sekundärwicklung 6* des Transformators 9 angeschlossen, während der Widerstandsabgrifr über Gleitkontakte 28, 29 erfolgt. Die Gleitschienen und Widerstände sind ortsfest angenommen, während die Kontakte28,29 mit der Antriebsscheibe 20 der Drosselklappe starr verbunden sind. Dargestellt ist die Drosselklappe wieder in ihrer Mittällage zwischen voller Öffnung und voller Schließung der Rohrleitung 18. Die Anordnung ist so gewählt, daß bei einer Drehung des Stellgliedes 19 in der einen oder anderen Richtung kurz vor Erreichen der Drosselendlagen jeweils nur einer der beiden Kontakte den zugehörigen Regelwiderstand allmählich zuschaltet, während der andere Kontakt auf seiner Gleitschiene gleitet und dadurch den zugehörigen Regelwiderstand überbrückt.Fig. 4 shows the control of the variable resistors by the actuator (throttle valve 19). The arrangement is basically the same as in Fig. 2. The control resistors R ₁ , R ₂ ' are each connected to a terminal of the secondary winding 6 * of the transformer 9 via a slide rail 35, 36, while the resistance tap is connected via slide contacts 28, 29 takes place. The slide rails and resistors are assumed to be stationary, while the contacts 28, 29 are rigidly connected to the drive disk 20 of the throttle valve. The throttle valve is shown again in its middle position between full opening and full closing of the pipeline 18. The arrangement is chosen so that when the actuator 19 is rotated in one direction or the other just before reaching the throttle end positions, only one of the two contacts has the associated The rheostat gradually switches on while the other contact slides on its slide rail, thereby bridging the associated rheostat.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Servomotor for an automatic electrical control device that is used to adjust the actuator is switched on in a diagonal branch of a resistance bridge, the equilibrium of which is disturbed by the deviation of the actual value of the controlled variable from its setpoint, characterized in that before or when the control member reaches its end position, by the adjustment motor additional balancing resistors are switched on in the bridge in such a way that that the bridge equilibrium is restored and, as a result, the adjusting motor is stopped.

2. Device according to claim 1, characterized in that that resistors are used as additional resistors, which are provided by the adjusting motor for as long can be changed until the motor has stopped.

Referred publications:
German patent specifications No. 682 881, 489 004.

1 sheet of drawings

I 509 675 3.56