DE2010286A1 - Anordnung zur Positionssteuerung me chanischer Konstruktions und Bauelemente - Google Patents

Description

Licentia Patent-VerwaltungS-GmbH* . .., β ^rankfiurt/M,,, j Tlieodor-Stern-Kai 1 „ „" ,,

DÖ/schz _ ^ y/

■ ' ' 3.Marz 1970

Anordnung zur Positions steuerung-mechanischer¹ Konstruktions- \ind Bauelemente

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung '_'/_ niftchanisGher. Kanstrnlctiansr und Bauelemente, wie z.B. Zahlen-. ■ rollen,: .Type nräder ,..-, Tjfp en stange η und dergleichen,? in-ieine vor-Bestimmte Position von einer steuerndön Stelle aus. Für diese Zwecke sind die verschiedensten Verfahren bekannt, unter anderen die sogenannte analoge Spannungs- oder Strornkompensationsteehnik* Bei dieser Technik ist jeder mechanisch eindeutig fixj erteil Position der zu. steuernden Konstruktion^- oder .Bauelemente eine einzige Größe der sogenannten Meßspammng zugeordnet. Ans dem Vergleich dieser Meßspannungen v4n der steuernden St-e] Ie und von dein gesteuerten BaTie lerne nt , wobei die entsprechenden Spannungen beispielsweise von beiderseits angeordneten S-pnnnungstei.lern bzw. Stufcnschaltern abgegriffen werden, ist mit bekannton technischen Methoden die Übereinstimmung bzw. Nichtübereinstimmung ihrer Position eiiifadh zu kontrollieren.

Bei jeder Veränderung der Position des steuernden Bauelementes müssen bei diesem Verfahren die nachgeschalteten, zu steuernden Konstruktions- oder Bauelemente in die veränderte Position selbsttätig nachgeführt werden, was mittels einheitlicher elektrischer Jtnpulse und elektromeclianischer Kraftwandler,, wie Hub- oder Örehmagnete und dgl», bewirkt wird.

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Für diesen Zweck ist außer den notwendigen Leitungen für r! i < Posi tionsr.ießspammngen noch ei no zusätzliche Leitung fin- die weitergäbe von Schaltimpulsen mit oder ο line z'is;^;tzM.chc Mei>nufgaben von der steuernden zur gesteuerten Stelle nntv'-om! i =·.'

Bei der steigenden Zahl der hei solchen Po.-: : 1 iorisstcuerc inr i chtungen benötigten Meß- und Steuerleitungen ist es erwüi: «rh t , die-se Zahl soweit als möglich zu begrenzen»

Es ist daher Aufgabe der iJr findung , eine Anorr' ü'isi«; für I'o.« i t. i om.«- steuerungen der genannten Art zu schaffen, die mit einer ;·οι-ΐ·ΐ; ' -ren Zahl von Leitungen auskommt.

Diese Aufgabe wird crfinflungsgeiitäß dadurch gelöst, daf> die Meßleitung, die dem "Spannungsvergleich "zwischen der s t piiormlc'i Stelle und den zu steuernden Konstruktions- ader Bauelementen dient, gleichzeitig zur Lber1:rn;:an;; der Schal timpul so für dns zu steuernde Gerät herangezogen v.-i rd , i/o Ii ei die statische MoC-funktion dieser Leitung während der Impulsübertragung beibehalten bleibt.

Dies geschieht zweckmäßig in der Weise, daß, der Spannungsteiler der steuernden Stelle an seinem einen Ende direkt an einen der Spanmmgsversorgungsanschlüsse angeschlossen ist, während sein anderes Ende über ein im Ruhezustand geschlossenes, von e i tu r:¹ Impulsgeber zu steuerndes Schaltelement am anderen Spannung.«- versorgungsanschl uß liegt, wobei das Schaltelement: bei Nichtübereinstimmung der Positionen in dem steuernde'! ^erät und dori sr u steuernden Konstrukt i ons- bzw. Baue Lenient vorn Impulsgeber mit einer fest vorgegebenen Frequenz getastet und damit die konstante Ausgangs-Positionsmeßspannung in eine Impulsfolge mit konstanter, der gewählten Position entsprechender Amplitude umgewandelt wird, die in den gesteuerten Geräten nach Spannungsund Leistungsuniwand lung für die Weiterschaltung der Konstrxiktions- bzw. Bauelemente in die neu vorgegebene Position verwendet wird.

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Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Γοΐ «rerden lie Schreibung eines. Ausführungsbeispiels· Fig· . 1 zeigt ο in Schaltbild der Anordnung, wobei auf der gesteuerten Seite der TcHI der Schaltung weggelassen wurde, der sich auf den Spnuiningsvergleicli und auf die Auswertung der Schaltimpulse ?ur Fort schaltung* der Konstrukt ions- bzw. Bauelemente bezieht, da dieser Teil mit der Erfindung an sich nichts zu tun hat. Dir FiA". 2 und 3 zeigen die Impu.lsdiagramme für die Positionsmeßs]).ani)img und für die Schaltinipulse.

.In-dem .Schal tbi Id ~e-mäß Fig. 1 ist links mit. A die Anordnung im dlouor;;"präv und ro.clits mit D die Anordnung zur Bildung der Schal1 i' «!pn !se i im gesteuerten Gerät bezeichnet. Der in der Steuerjp te J-Ie angeordnete, die Position der Konstruktions- bzwi Bauelemente best i mrnonde Spannungsteiler weist neben dem eigentlichen i'os i i i otisspaununj:^ t e i ler Ί, der. ein Po t enti omet er, oder ein S tufV'i ^cha 1 t er sein kann , noch zwei Anpassungswi der stände 1 und auf sowie in lieilie i?i i t den Ληρη ssung swider s t and 2 ein Schaltelement fi , das im Ruhezustand geschlossen i ?t. Die beiden linden dieser .^ei-.i einschaltung aus 1 bis 3 tuid 3 sind an die internen Spainiuiivjslei Itinpen Ί und v> augesch.lossen, Λν-obei beispielsweise die leitung 'i Plus-Potential und die leitung 6 Minuspotenti al fülni. Damit ist im Ruhezustand der Schaltungsanordnung die Funktion des Posiiioiisspnimungsteilers 3 gewährleistet·

Parallel zu.diesem Spannungsteiler ist ein mit einer fest vor-"gog.eben.en Frequenz arbeit ender Inipulsgelier 7 in Heihe mit einem das Schaltelement 5 steuernden Glied geschaltet, wobei letzteres liier der Einfachheit halber als Relais dargestcl It ist. Zweckinäßigerwei se wird jedoch das vom Impulsgeber gesteuerte Schaltelement Λ'οη.-einer elektronischen Transistorschaltung gebildet. Der variable Abgriff am Positionsspannungsteiler ist mit einer zum gesteuerten Gerat führenden Leitung 8 verbunden,welche die eigentliche Meßleitung der Kompensationsanordming darstellt und in' der gesteuerten Stelle zu einer sinngemäß aufgebauten Spannungsvergl eich s einrichtung führt, die z.B. einen Di f f erentialYe.r.st.ärker rrnthal ten kann.

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Die beidersei Is dc« Po.sitionsspannungstcilers 3 liegenden Anjiassungswi derstnnde 1 und 2 dienen der widerstandsmäßigen Anpassung an den Eingang der elektronischen Schaltung i;i der gesteuerten Ste]Je xiT!d verhindern, daß .in den Endstellungen des Positionsspannungsteilers 3 die volle Spannung bzn. die Spannung "NuI 1 " «-Abgegriffen wird.

Je nachdem, ivio die Srhaltungsanordnung auf der zu steuernden Seite getroffen ist, kann der Impulsgeber jeweils erst bei Me]-dun.T einer Na chtübere.i ns t i mmung , z.B. bei Verstellung des Abgriffes, aiitomai isch zur Impulsgabe eingeschaltet ','erden oder er kanii auch dauernd 1,';" fen , 'vonn an Γ der gesteuerten Stelle ei tie ψ entsprechende Sc 1 ckt i vscha 1 1 ung vorgesehen ist, die bewirkt,

daß von den übertra.'cnon Impulsen nur so viele an die zu steuernden Konstruktionselemente weiίergegeben worden, als diese zur Niichstol bin," in die Posit ion des Rlonorndc-ii Spannungsteiler;-; henöt igen UTif] damit die Bedingung des Spannungsabgleiohes - Kompensation g Io ic Ii Null - erfüllt ist.

Die Anordnung ist dabei vorteilhaft so ausgebildet, daß bei. erfolgloser i,nr:.i(M!:-a1 j{>i], die be i spi e 1 sko i se (lurch eine mechanische Störung der Li ns I el IgI iedor bedingt sein kanu, nach einer bestimn'en, über der Zahl der möglichen l'nsi I ioiicn liegenden Impulsznlü unt erbrochen ^ird, wobei z^weckmäß i g gleichzeitig ein St öri-ig Ji al ,Tis,(:olö;?( ^ird. * ^ ^fi'^f> Im mm ! sr;il>o

iJurch die 3'ouorung dos ;iclia Π öl onent es 3 wird mit der Frequenz df '■ f inpul sn ober π 7 d i <ϊ konstante anal ogr .vusgangs-l'os i t i nnsnieR-.spannung auf 1 oituug 8 in ο i no Finjuil si'n 1 ·■. <? mit doj- govählten l'csi tiiiii (Mil s;irrrli('ii'lc:j- konstanter Ai-in 1 itude umgovi iindc¹! t . Pas I !■!'>" 1 sli j 1 d hi or zn zeigt I¹' i »·. 2, in (¹Oj" <lie l'os i t i onsnioßsp.-uinun;" ¹ I _r> i über der /oil t au 1\'m» t ragen ist. Anfann· und Ende dos liiinulsliildes zeigen die Posi t i onsi io ^spannung im Iiuliozui· ( and , daz.w.iscben I IP₁ ¹¹OIi dio iiol'sp.-i Miiungsj iiijiul .se . Ii doii 1 '-»»ul .-!'iauson ist dio '^'■haltung nicht k'Miipon.' i ort .

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BAD ^Cm

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Wie die Impulse der analogen Positionsiiießspannung mit von '■ ■' Position zu Position unterschiedlicher Aiiiplittide in· den ge- <·<steuerten Geräten --für die Fortschaltung der zu-steuernden Konstfuktionseleraente verwendet herden -kanh, soll im folgenden näher erläutert -werden.

Die soeben beschriebene Impulsfolge der analogen Positionsnießspannurig muß in den gesteuerten Geräten auf ein notwendiges Leistiings- und einheitliches Spannungsniveau gebracht werden. . Hierzu werden die einzelnen Impulse in einem von der Meßleitung abgezweigten Leitungszug über einen Anpassungsverstärker 9 einem zeitlich getrennt gesteuerten monostabilen Kippglied 10 zugeleitet. Dieses Kippglied hat eine 0/L-Charakteristik und spricht infolgedessen nur auf die Anstiegsflanken der einzelnen Impulse an. Das 'Wiederabschalten des Kippgliedes 10 erfolgt über dessen getrennte Zeitsteuerung, d.h., die Dauer der Ausgangsimpulse 11 des Kippgliedes ist unabhängig von der Dauer der Eingangsimpulse.

Zweckmäßig' wird das Kippglied so eingestellt, daß die Zeitfolge der Ausgangsimpulsο gleich ist mit der Zeitfolge der Eingangsimpulse. Mit dem monostabilen Kippglied kann also nur die Impuls—" zeit, d.h., das Tastverhältnis der Ausgangsimpulse variiert werden. Ihre Frequenz ist eindeutig durch die Freqxienz des Impulsgebers im steuernden Gerät gegeben. Die Amplitude der Alis gangs impulse ist dagegen konstant und unabhiingig von der Amplitude der Impulse auf der Meßleitung 8.

Die Ausgangsimpulse 11 des Kippgliedes 10 werden in einem Leistungsverstärker 12 dem gegebenen Spannungs- und Leistungsbedarf der für die Positionierung der Konstruktion^- bzw. Bauelemente verwendeten elektromechanischen Wandler, wie Hub- oder Drehinagnete, angepaßt. Die erzeugten Leistungsimpul.se 13 werden vom .Verstärker 12 den einzelnen elektromechanischen Wandlern zugeführt. Fig. zeigt das Impulsdiagramm am Ausgang des Kippgliedes bzw. des Leistungsverstärkers. Dabei ist in Fig. 3 mit U. ς die Geräte-Vers agungs spannung bezeichnet, U₁ ist die Ausgangsspannung am Kippglied, U die Spannung der Leistungsschaltimpulse.

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κκ 70/00?

Das Fuiiktionsprinzii) ergibt sich aus don Fig. 2 und 3. Ho i in Offnen des Schal toleriertes ~) ist die analoge Pos i ti onsmeJ'>spnnnun<: gleich Null und der Spannungsvergleich der steuernder» und gesteuerten Bauelenente ist nicht ausgewogen. Heim folgenden Schließen des Schaltelementes 5 entspricht, die analoge Positionsmeßspannung 8 der Positionseiristellung des Spannungsteilers ? und am Ausgang 13 des Verstärkers 12 entsteht ein Schaltimpuls, welcher über eine bereits erwähnte, an sich bekannte Selektivschaltung, wenn diese Nichtübereinstimmung mit der vorangegangenen analogen Ausgangspositionsneftspannung festgestellt hat, die entsprechenden Konstruktionselemente der gesteuerten Geräte t um eine Position weiterschaltet. Über diese Selektivschal lung werden an die gesteuerten Konstruktionselemente so viele Impulse weitergegeben, bis diese die Position des steuernden Bauelementes erreicht haben und damit die Üedingixng des Spannungsabgl ei chs erfüllt ist.

Die Anordnung kann aber auch so getroffen werden, daß die Schal timpul se , die über die Leitung 8 übertragen werden, zu,;; J α i oh eine Meßaufgabe erfüllen, d.h., daß aufgrund des während jedes Impulses durchgeführten Spaunungsvergleichs die Zahl der von der steuernden Stelle auszusendenden Impulse festgelegt wird.

Die beschriebene Anordnung läßt sich .sehr vielseitig r. i I: Vor toi I anwenden. Eine praktische Anuendungsiiiö.frl ichkeit ist ζ.·Β. (ic^cben bei Fahrscheinentwertern in der Personenbeförderung auf Fahrzeugen. Dort können auf die beschriebene Weise von einer zentralen Stolle die Entwerter-Typenräder mehrerer lintwerter ferngesteuert v. erden, 7. IJ. um bei Zonentarifen während der Fahrt die Ent v.rr ter-iiruckzeile entsprechend umzuschalten.

() Seiten Beschreibung
8 Patentansprüche
1 Blatt Zeichnung

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BAD ORlOINAi

Claims (1)

1. 2Q1028G

   J 5 r ent i η l'a ieiil' \erwnl tu ng s« (I

   (-, I'Vonlvfur t/M, , Tlier/dor-^ 1 ern^Kai t.

   Jifl/srlv/ ■ ' FK 7O/O0^/l

   3, Mrirz I97O

   fur usitioiisstpupriin;,' median i s eher Konstrnktions-H;vuo 1 cine nt i> λ on einer ylfiuorndoii Stolle aus ur.l er Λπ·* v;oihIii!i;;. dor ana] ogen Spnuiniiigs- odor otJ^oniliompensationsteclinJ k, l>oi der die an ojneni Spannuiigs i ei.lor in doi^ sttuieriidtm Vitelle ai';;i\c:r.if fone Spainiuii^ (Mc^spannuiig ) kenuzei cliiiond für eine i.'.pclinniscli eindeutig fixierte l'osi l ion der τλι steuei"iideTi Konstruki ions- oder . Baue! einen tο .ist, drsdurcli gelcennzei cluict , d.-iß die Meßleifung-, die dem Sjinniningsvorglclcli zwischen der '-■ ι eueruden Sic.lJe und den zu steuernden Konptrulvti ons-> oder Unuel enpiiten dient, g Lei ch:^rci i i,: :-:ur L-hnrli-njcung der SchaltiIH]VuIse für da? zu steuernde Gerät herangezogen vrird, wobei die statische Jl e F-funk-1 i on dieser Leitung während der Xinpxils-"

   en li.leiht .

   '■) Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler der steuernden Stelle an seinem einen Ln.de direkt an einen der Spannungsversorgungsansch] iisse angeschlossen ist , ivährend sein anderes linde über ein inx Ruliezustand geschlossenes, von e j nein Impulsgeber zu steuerndes Schaltelement am anderen Spannungsversorguiigsanschluß .liejt , vrobei" das Schaltelement vom Impulsgeber mit einer fest vorgegebeneu .Frequenz getastet und damit die konstante Ausgangs-Posi t i oiisnießspannung :i η eine Inipul "sfoJ ge mit konstanter,

   109838/0935 ₂ _

   BAD ORIGINAL. ·

   201028C

   FK

   der gewählten Position entsprechender Amplitude umgewandelt wird, die in den gesteuerten Geräten nach Spannungs- und Leistungsumwatidlung für die Weiterschaltung der Konstruktions- bzw. Bauelemente in die neu vorgegebene Position verwendet wird.

   3) Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement nur bei Nichtübereinstimmung der Positionen in dem steuernden und dem zu steuernden Gerät w ir k s am w i ix!.

   ¹I) Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement dauernd die Ausgangs-Positionsriießspannung tastet und daß beim zu steuernden Gerät eine Selektivschal 1 un.r vorgesehen ist, die die dort aus den Positiorismeßspannungsimpulsen ,"jewonnenen Schalt irnpul se nur solange wirksam werden läßt, bis das gesteuerte Gerät die Position dos steuernden Gerätes erreicht hat»

   5) Anordnung nach Anspruch 1, 2 lind 3 oder ^ri , dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsübertragung bei erfolgloser Kompensation nach einer bestimmten, über der Zahl der möglichen Positionen liegenden Impulszahl unterbrochen wird·

   6) Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Meßspannungsleitung übertragenen Impulse auf Seiten des gesteuerten Gerätes über einen Atipassungsverstärker einem monostabil en Kippglied zugeführt werden, dessen Ausgangsimpulse konstanter Amplitude nach entsprechender Spannungs- und Leistungsverstärkung den olektromrchnnischen Wandlern für die Fortschaltung dor Kon st rule t ioivi- bzw. Bauelemente zugeleitet werden.

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   bad

   FK 70/00it

   7) Anordnung nach Anspruch I₁, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das monostabile Kippglied eine 0/L-Charakteristik besitzt und zeitlioh getrennt gesteuert ist. ■

   8) Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler im steuernden Gerät aus einer Reihenschaltung des eigentlichen, die Position kennzeichnenden Spannungsteilerwiderstandes (3) und zweier beider-^ seits desselben angeordneter Anpassungswiderstände (1,2) besteht , wobei in Reihe zu diesen Widerständen das Schaltelement (5) angeordnet ist.

   109838/0935

   " BAD ^