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Die Erfindung bezieht sich auf einen kontaktlosen elektronischen Zweipunktregler
mit einem Vorverstärker und einer diesem nachgeschalteten Kippstufe, die mit einem
von der Eingangsgröße bestimmten Tastverhältnis periodisch kippt und mit einer vom
Ausgang der Kippstufe zum Eingang des Vorverstärkers führenden, einen P-Anteil enthaltenden
Rückführung. Derartige Zweipunktregler, die aus der S & H-Druckschrift »Teleperm,
neuartiges Regelverfahren für Wärme- und Verfahrenstechnik« bekannt sind, haben
im allgemeinen die Eigenschaft, daß bei verhältnismäßig langsamem Ein- und Ausschalten
periodische Regelschwankungen entstehen. Steuert der Regler ein mechanisches Schaltelement,
wie z. B. ein Schütz, an, so ist im allgemeinen eine hohe Schaltfrequenz nicht erwünscht.
Werden aber die mechanischen Schaltelemente durch kontaktlose Elemente, wie Thyristoren,
im Regelkreis von Zweipunktreglern ersetzt, so ist es günstig, deren Schaltfrequenz
beträchtlich zu erhöhen, damit die charakteristischen Schwankungen vermindert werden.
Bei dem bekannten Regler hat man häufig die Schaltfrequenz dadurch erhöht, daß man
den P-Anteil der Rückführung erhöhte, was aber den Nachteil hat, daß die Einstellung
der Rückführung nicht mehr optimal an den Regelkreis angepaßt werden konnte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweipunktregler der
eingangs genannten Art mit einem von der Regelabweichung abhängigen Tastverhältnis
zu schaffen, der mit einer hohen Schaltfrequenz betrieben wird und mit dem eine
optimale Anpassung der Rückführung an den Regelkreis möglich ist. Mit einem solchen
Zweipunktregler soll ein quasi stetiges Regelverhalten erzielt werden. Erfindungsgemäß
wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine weitere Rückführung vorgesehen ist,
die aus einer von der Ausgangsspannung der Kippstufe gesteuerten Transistorschaltstufe
besteht und am Eingang der Kippstufe eine die Ausgangsspannung des Vorverstärkers
kompensierende Spannung erzeugt. Eine solche Rückführung ist aus der H & B-Druckschrift
»Fodin 2, Meßwerkregler mit Fotowiderstands-Abgriffen« bekannt. Durch den Einbau
einer solchen Rückführung in einem Zweipunktregler mit P-Rückführung wird nicht
nur die erwähnte Aufgabe gelöst, sondern es kann auch die Streckenanpassung des
Zweipunktreglers hinsichtlich Regelgenauigkeit und Ausregelzeit besser optimiert
werden. Dadurch werden bessere Regelergebnisse erzielt. Dies läßt sich dadurch erklären,
daß die zusätzliche Rückführung ; selbst einen P-Einfluß ausübt, der mit größer
werdender Regelabweichung verschwindet. In der äußeren Rückführung kann daher der
notwendige P-Bereich des Reglers vermindert werden, womit der bleibende P-Fehler
verringert wird. Es ist auch nicht mehr erforderlich, den P-Bereich der normalen
äußeren Rückführung zur Stabilisierung des Regelkreises größer einzustellen, damit
die Schalthäufigkeit erhöht wird und dadurch bessere Regelergebnisse erzielt werden.
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Mit den Ausgangsimpulsen der Kippstufe kann ein Stellglied, z. B.
ein Thyristorsatz, angesteuert werden. Das Tastverhältnis kann zwischen Null und
Eins geändert werden, so daß innerhalb dieses Impulsbereiches jeder Stellgrad zwischen
0 und 100 % durch Mittelwertbildung erzielt werden kann. Entspricht der Impulsbereich
etwa dem Aussteuerbereich eines kontinuierlichen Reglers, so ist bei ausreichend
hoher Tastfrequenz das Regelergebnis dem eines kontinuierlichen Reglers gleichwertig.
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An Hand der Zeichnung, in der das Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels
dargestellt ist, seien 5 im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen
derselben näher beschrieben und erläutert.
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Das Ausführungsbeispiel ist ein kontaktloser elektronischer Zweipunktregler
für Widerstandsthermometer mit einer PID-Rückführung. Das Widerstandsthermometer
1 ist mit einem veränderbaren Widerstand 2, mit dem der Sollwert eingestellt wird,
in eine Brücke geschaltet. Die Ausgangsdiagonalspannung der Brücke wird einem Vorverstärker
3 zugeführt, mit dessen Ausgangsspannung eine Kippstufe 4 gespeist wird. Die Kippstufe
steuert über die Ausgangsklemmen 5 und 6 ein nicht dargestelltes Stellglied, z.
B. einen Thyristorsatz. Die Ausgangsspannung der Kippstufe wird über ein Netzwerk
7, das ein PID-Verhalten bewirkt und zur Stabilisierung des Regelkreises dient,
auf den Eingang der Vorstufe 3 rückgeführt. Nach der Erfindung wird mit der Ausgangsspannung
der Kippstufe eine Transistorschalterstufe 8 angesteuert, die den Eingang der Kippstufe
4 während des einen Schaltzustandes mit einer solchen zusätzlichen Spannung beaufschlagt,
daß die Kippstufe nach einer Zeitdauer, die von der Eingangsspannung abhängig ist,
wieder zurückkippt. Das Tastverhältnis wird somit durch die Reglereingangsspannung
bestimmt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Eingangsspannung für
die Transistorschalterstufe am Kollektorwiderstand 10 des zweiten Kippstufentransistors
11, der ein NPN-Transistor sei, abgenommen und über einen Widerstand 12 der Emitter-Basis-Strecke
eines PNP-Schalttransistors 13 zugeführt. Im Kollektorkreis dieses Transistors 13
liegt eine RC-Kombination, bestehend aus dem Kondensator 14 und den Widerständen
15,16 und 17.
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Liegt am Eingang des ersten Transistors 18 der Kippstufe 4 eine solche
Spannung, daß dieser gesperrt ist, so sind die Transistoren 11 und 13 leitend, und
der Kondensator 14 wird so lange aufgeladen, bis die Eingangsspannung der Kippstufe
kompensiert ist. Die Kippstufe 4 schaltet um, der Kondensator 14 entlädt sich über
die Widerstände 16 und 17, und der Impulszyklus beginnt von neuem. Das Impulspausenverhältnis
in diesem Impulsbereich kann durch die Wahl des Widerstandes 15 und 16 eingestellt
werden. Zweckmäßig wird für einen der beiden Widerstände ein veränderlicher Widerstand
verwendet. Bei zu niedriger Eingangsspannung reicht der Strom durch den Transistor
13 nicht aus, diese niedrige Eingangsspannung zu kompensieren. Der Transistor 11
bleibt durchgeschaltet. Ähnlich sind die Verhältnisse bei zu hoher Eingangsspannung,
bei der der Transistor 11 gesperrt bleibt. Der Spannungsbereich, in den die Kippstufe
fortlaufend Impulse liefert, betrage etwa 0,5 % des Meßbereiches.