DE1220931B

DE1220931B - Circuit arrangement for regulating a physical quantity

Info

Publication number: DE1220931B
Application number: DESCH32040A
Authority: DE
Inventors: Karl Raehmer
Original assignee: Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1962-09-15
Filing date: 1962-09-15
Publication date: 1966-07-14

Description

Schaltungsanordnung zur Regelung einer physikalischen Größe Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Regelung einer physikalischen Größe mit einem durchflußgesteuerten, spannungssteuernden Transduktor, in dessen Steuerkreis ein Transistor in Emitter-Basis-Schaltung eingefügt ist, dessen Steuerkreis im Nullzweig einer Meßbrückenschaltung liegt, in.deren einem Zweig ein von der physikalischen Größe beeinflußter Istwiderstand und ein voreinstellbarer Sollwiderstand liegt, unter Verwendung einer vereinigten Brücken- und Gegentaktgleichrichterschalttuig.Circuit arrangement for regulating a physical quantity The invention relates to a circuit arrangement for regulating a physical variable with a flow-controlled, voltage-controlling transductor, in its control circuit The transistor is inserted in the emitter-base circuit, the control circuit of which is in the zero branch a measuring bridge circuit, in whose one branch one of the physical The size of the influenced actual resistance and a preset target resistance is, switching using a combined bridge and push-pull rectifier.

Bei bekannten Regelschaltungen werden Meßbrücken und Nullverstärker bzw. Kompensationsschaltungen verwendet. I-Eerbei benötigt man außer einem hohen Aufwand an Schaltungselementen noch zusätzlich zur Brückenspeisung eine Speisung für den Verstärker bzw. die Kompensationsschaltung. Darin sind gewisse Fehlerquellen eingeschlossen.In known control circuits, measuring bridges and zero amplifiers are used or compensation circuits are used. I-Eerbei is needed besides a high one Expenditure on circuit elements, in addition to the bridge supply, a supply for the amplifier or the compensation circuit. There are certain sources of error in this locked in.

Weiterhin ist es zur Bildung einer genauen Regelabweichung bekannt, den Indikator für die Regelabweichung in den NuRzweig einer Meßbrückenschaltung zu legen, in deren einem Brückenzweig ein den Istwert verkörpernder und ein den Sollwert verkörpernder Widerstand und in deren anderem Brükkenzweig zwei fest eingestellte Widerstände liegen.Furthermore, it is known for the formation of an exact control deviation, the indicator for the control deviation in the NuRzweig of a measuring bridge circuit to lay, in one of which the bridge branch one embodying the actual value and one the Resistance embodying the setpoint and two permanently set in the other branch of the bridge Resistances lie.

Schließlich ist es bekannt, einen Brückengleichrichter mit einem Gegentaktgleichrichter zu vereinigen und mit Hilfe dieser vereinigten Gleichrichterschaltung aus einer einzigen Spannung zwei Spannungen, die zueinander im Verhältnis eins zu zwei stehen, zu gewinnen.Finally, a bridge rectifier with a push-pull rectifier is known to unite and with the help of this unified rectifier circuit from one single voltage two voltages with a ratio of one to two, to win.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte, weniger aufwendige und mit weniger Fehlerquellen behaftete Schaltungsanordnung zu schaffen. Dies wird dadurch erreicht, daß bei Speisung der Meßbrückenschaltung durch die Brückengleichrichterschaltung und des Transduktorsteuerkreises durch die Gegentaktgleichrichterschaltung die vereinigte Brücken- und Gegentaktgleichrichterschaltung gleichzeitig den anderen Zweig der Meßbrücke bildet und die Basis des Transistors zwischen Ist- und Sollwiderstand, sowie der Emitter des Transistors an die Transformatormittelanzapfung des Gegentaktgleichrichters angeschlossen ist. Auf diese Weise'entfallen die fest eingestellten Widerstände in einem Brückenzweig bei den bekannten Anordnungen und der durch diese fließende Querstrom, was wiederum eine schwächere Dimensionierung der Gleichrichterschaltung ermöglicht. Auch tritt durch die festeingestellten Widerstände sonst bewirkte Gegenkopplung nicht auf. Die Transistorstromverstärkung wird voll genutzt und damit die Meßbrückenempfindlichkeit verbessert. Weiterhin stellt sich die Brückenspannung automatisch auf ein Optimum ein, bei welchem die Einschaltung einer für eine hohe Empfindlichkeit erforderlichen hohen Spannung bei Vermeidung unzulässiger Spannungswerte gewährleistet ist.The invention is based on the object of an improved, less to create complex circuitry with fewer sources of error. This is achieved in that when the measuring bridge circuit is fed by the bridge rectifier circuit and the transductor control circuit are combined by the push-pull rectifier circuit Bridge and push-pull rectifier circuit at the same time the other branch of the Forms the measuring bridge and forms the base of the transistor between the actual and target resistance, and the emitter of the transistor to the transformer center tap of the push-pull rectifier connected. In this way, the permanently set resistors are omitted in a bridge branch in the known arrangements and the one flowing through them Cross current, which in turn results in a weaker dimensioning of the rectifier circuit enables. There is also a negative feedback caused by the permanently set resistors not on. The transistor current gain is fully used and thus the measuring bridge sensitivity improved. Furthermore, the bridge voltage is automatically set to an optimum one in which the inclusion of one required for high sensitivity high voltage while avoiding impermissible voltage values.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.In the following the invention is illustrated by means of one in the drawings Embodiment explained.

Bei der in F i g. 1 schematisch unter Vernachlässigung aller nicht zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Einzelheiten dargestellten Regelschaltung wird die #einzuregeInde physikalische Größe verkörpert durch den Lastwiderstand 1. Dieser Widerstand kann z. B. im Falle einer Beleuchtungsstärkenregelung eine Glühlampe, im Falle einer Temperaturregelung ein Heizwiderstand, bei einer Drehzahlregelung ein Motor sein.In the case of the in FIG. 1 schematically, neglecting all the details not required for understanding the invention, the control circuit shown, the #einzuregeInde physical variable is embodied by the load resistance 1. This resistance can e.g. B. in the case of an illuminance control an incandescent lamp, in the case of a temperature control a heating resistor, in a speed control a motor.

Die Speisung des Lastwiderstandes 1 erfolgt durch eine Wechselspannungsquelle 2. In den Speisekreis ist ein durchflußgesteuerter, spannungssteuernder Transduktor 3 eingefügt. Der Stromkreis für die Doppelhalbwellenspeisung für die Steuerung des Transduktors 3 verläuft von der Sekundärwicklung des Transformators 4 über den Gegentaktgleichrichter 5, den Steuerkreis des Transduktors 3, den Kollektor und den Emitter des Transistors 6 zur Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Transformators 4.The load resistor 1 is fed by an alternating voltage source 2. A flow-controlled, voltage-controlling transducer 3 is inserted into the feed circuit. The circuit for the double half-wave supply for the control of the transducer 3 runs from the secondary winding of the transformer 4 via the push-pull rectifier 5, the control circuit of the transductor 3, the collector and the emitter of the transistor 6 to the center tap of the secondary winding of the transformer 4.

Für die Steuerung des Transformators 6 wirkt der Gleichrichter 5 als Brückengleichrichter. Bei dem im Ausführungsbeispiel verwendeten pnp-Transistor verläuft der Steuerkreis des Transistors 6 vom Minuspol des Brückengleichrichters 5 über den von der physikalischen Größe, die durch den Pfeil P synibolisiert ist, beeinflußten Istwiderstand 7, die Basis und den Emitter des Transistors 6 ebenfalls zur Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Transformators 4.To control the transformer 6, the rectifier 5 acts as a bridge rectifier. In the pnp transistor used in the embodiment, the control circuit of the transistor 6 runs from the negative pole of the bridge rectifier 5 via the actual resistance 7, which is influenced by the physical variable, which is synibolized by the arrow P, the base and the emitter of the transistor 6 also to the center tap Transformer secondary winding 4.

Zwischen dem Pluspol des Brückengleichrichters 5 und der Basis des Transistors 6 ist ein Sollwiderstand 8 eingefügt. Dieser bildet zusammen mit dem Istwiderstand 7 einen Spannungsteiler.A nominal resistor 8 is inserted between the positive pole of the bridge rectifier 5 and the base of the transistor 6. Together with the actual resistor 7, this forms a voltage divider.

Die RegelabweichÜng wird bestimmt durch den betragsmäßigen Unterschied der Widerstände 7 und 8, wobei man mit Hilfe einer Voreinstellung des Widerstandes 8 den Sollwert der physikalischen Größe einstellen kann. Bei geringfügigen Abweichungen des Widerstandswertes des Istwiderstandes 7 vom Widerständswert des Sollwiderstandes 8 erfolgt eine Beeinflussung des Stromlaufes des Steuerstromkreises des Transistors -6 in entsprechendem Maß. Beispielsweise verursachen schon Abweichungen in der Größenordnung von einem Prozent eine volle Ausregelung.The control deviation is determined by the difference in amount between the resistors 7 and 8, whereby the nominal value of the physical variable can be set with the aid of a presetting of the resistor 8. If the resistance value of the actual resistor 7 deviates slightly from the resistance value of the nominal resistor 8 , the current flow of the control circuit of the transistor -6 is influenced to a corresponding extent. For example, deviations of the order of one percent cause full compensation.

Da beide Steuerkreise, sowohl der des Transduktors 3 als auch der des Transistors 6, eine gemeinsame Doppelhalbwellenspeisung besitzen, arbeiten sie immer phasengleich, so daß zusätzliche Mittel zur Einstellung der Phase überflüssig sind.Since both control circuits, both that of the transducer 3 and that of the transistor 6, have a common double half-wave feed, they always work in phase, so that additional means for setting the phase are superfluous.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Istwiderstand 7 hochohmig, wenn die physikalische Größe nicht auf ihn einwirkt. Damit ist der Transistor 6 über den Sollwiderstand 8 gesperrt. Es fließt kein Steuerstrom. Somit läßt der Transduktor 3 den vollen Strom zum Lastwiderstand 1 durch. Mit Zunehmen der physikalischen Größe nimmt der Widerstandsweyt des Istwiderstandes 7 ab, . In the exemplary embodiment shown, the actual resistance 7 is high-resistance when it is not affected by the physical variable. The transistor 6 is thus blocked via the nominal resistor 8. There is no control current. Thus the transducer 3 lets the full current through to the load resistor 1. As the physical size increases, the resistance value of the actual resistance 7 decreases,.

Bei dem in F i g. 2 dar gestellten Diagramm bezeichnet- U, die Spannung am Brückengleichrichter, U2 die Spannung am Gegentaktgleichrichter, fl den Steuerstrom des Transistors 6, f. den Steuerstrom des Transduktors 3, U', bezeichnet den Spannungsabfall am Istwiderstand 7. Wenn der Istwiderstand 7 gleich dem Sollwiderstand 8 ist, ist der Spannungsabfall am Widerstand 7 gleich der Spannung U, am Gegentaktgleichrichter.In the case of the one shown in FIG. 2 represents the diagram denotes- U, the voltage at the bridge rectifier, U2 the voltage at the push-pull rectifier, fl the control current of the transistor 6, f. The control current of the transductor 3, U ', denotes the voltage drop across the actual resistor 7. If the actual resistor 7 is equal to the Set resistance is 8 , the voltage drop across resistor 7 is equal to voltage U, across the push-pull rectifier.

Die obere Grenze des Regelbereiches der erfindungsgemäßen Anordnung wird durch die Spannung des Gegentaktgleichrichters bestimmt. Die untere Grenze liegt bei einer nur um weniges geringeren Spannung. Diese Spannung stellt sich nach dem Spannungsteilerverhältnis ein, wenn der Widerstand 7 etwas kleiner als der Widerstand 8 ist. In dem so definierten engen Regelbereich wandert der Regelung entsprechend der Arbeitspunkt A auf der Stromkurve J2. Analoges gilt für den nicht dargestellten Arbeitspunkt auf der Kurve Jl. Die Stromkurve J:, unterscheidet sich von der Stromkurvef, durch den Verstärkungsfaktor des Transistors 6. The upper limit of the control range of the arrangement according to the invention is determined by the voltage of the push-pull rectifier. The lower limit is only slightly lower voltage. This voltage is established according to the voltage divider ratio when the resistor 7 is slightly smaller than the resistor 8 . In the narrow control range defined in this way, the control moves according to the operating point A on the current curve J2. The same applies to the operating point, not shown, on curve Jl. The current curve J :, differs from the current curve f, through the gain factor of the transistor 6.

Selbstverständlich ist es ün Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, zwecks Erhöhung der Regelgenauigkeit an Stelle des Transistors 6 eine Transistor-Kaskaden-Schaltung anzuwenden.It is of course possible within the scope of the present invention to use a transistor cascade circuit instead of the transistor 6 in order to increase the control accuracy.

Man kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Regelschaltung unter Ausnutzung sämtlicher angegebener Vorteile jegliche physikalische Größe, beispielsweise Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, elektrische Spannung u. dgl., einregeln.You can take advantage of the control circuit according to the invention all stated advantages any physical quantity, e.g. temperature, Adjust humidity, pressure, electrical voltage and the like.

Claims

Claim : Circuit arrangement for regulating a physical variable. with a flow-controlled, voltage-controlling transducer, in the control circuit of which a transistor in emitter-base circuit is inserted, the control circuit of which is in the zero branch of a measuring bridge circuit, combined bridge and push-pull rectifier circuit, dadureh gekennzeichn et that when the measuring bridge circuit is fed by the bridge rectifier circuit and the transductor control circuit by the push-pull rectifier circuit, the combined bridge and push-pull rectifier circuit simultaneously forms the other branch of the measuring bridge and the base of the transistor between the actual and target resistance, as well the emitter of the transistor is connected to the transformer center tap of the push-pull rectifier. Considered publications: German Auslegeschriften No. 1117 151, 1 105 972, 1 040 125; German utility model No. 1 764 663; Magazine "Funktechnik:", year 1954, issue 9, p. 248/249; "Funkschau" magazine, year 1952, issue 8, p. 147; Book Oppelt, Basic Laws of Regulation, published in 1947 by Wolfenbütteler Verlagsanstalt GmbH, Wolfenbüttel-Hannover, p. 80.