DE2125093A1

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Publication number: DE2125093A1
Application number: DE19712125093
Authority: DE
Original assignee: Chandler Evans Inc
Current assignee: Chandler Evans Inc
Priority date: 1970-05-21
Filing date: 1971-05-19
Publication date: 1971-12-02
Also published as: CA936258A; US3651460A; GB1309711A

Description

DIpL-Ir-. ... ·:ν-;.'^ί·3Γ

Dr ror, ηαϊ. !·
München 92. Ai

P 5989 - 27/Ba 19. Mai 1971

Ch.ari.dler Evans Ine

Charter Oak Boulevard, West Hartford, Connecticut 06101

Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Regelsignals

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung eines den Zustand einer überwachten Größe bezeichnenden stetigen elektrischen Regelsignals.

Dabei richtet sich die Erfindung auuf die Regelung von Maschinen und hauptsächlich auf die Regelung der Drehzahl rotierender Mechanismen. Insbesondere findet die Erfindung Anwendung bei integralen Drehzahlreglern fester Regelgröße. Demnach soll mit der Erfindung ein neues und verbessertes Verfahren und eine Einrichtung zu dessen Durchführung geschaffen werden.

Obzwar die Erfindung in ihrer Brauchbarkeit nicht darauf beschränkt ist, ist sie als besonders vorteilhaft bei der Verwendung als integraler· Drehzahlregler fester Regelgröße mit !otbereich zum Einsetzen in aolchen Apparaten anzusehen, die eine Regelung hinsichtlich der Drehzahl einer Verbrennungsmaschine durch Einstellung der Einrichtung zur Abgabe des Brennstoffes an die Maschin} ausüben. Drehzahlregler oder -steurer sind an sich bekannt. Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine elektronische Regelung, und die vorliegende Diskussion ist demnach auf Schaltungen "neschränkt _t die als Antwort auf zur tatsächlichen und gewünschten Drehzahl

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proportionale Eingangssignale ein Ausgangccigrial abgeben, das eine Betätigungseinrichtung in clor geeigneten Richtung auf ITuIl bei jedem beliebigen vorliegenden Drehzahlfehler betreibt. Die vorliegende Diffussion ißt auch auf Anordnungen beschränkt, welche eine oder mehrere vorgewählte Drehzahlen aufrechterhalten, ohne Rücksicht auf die dem zu regelnden Mechanismus auferlegten Lastwechsel.

Der typische herkömmliche elektronische oder elektromechanische Drehzahlregler erfordert zum Betrieb die Berechnung der tatsächlichen Drehzahl und den Vergleich der so berechneten Drehzahl mit einer Bezugsdrehzahl, um die weitere Berechnung des Drehzahlfehlers zu ermöglichen. Dies bedeutet, daß die herkömmlichen Drehzahlregler die Drehzahl messen und dann den Fehler berechnen. In üblicher V/eise muß der Rechner, wenn die Drehzahl berechnet ist, fähig sein, die Drehzahl auf eine gewisse gewünschte Entscheidung innerhalb eines gewissen gewünschten Bereiches zu bestimmen.

Da sowohl die Drehzahl als auch der Drehzahlfchler eine große Anzahl möglicher Zustände haben, muß demgemäß die Genauigkeit des Reglers notwendigerweise beschränkt sein, um alle diese möglichen Zustände herbeizuführen. Während außerdem der typische herkömmliche Regler eine analoge Anordnung ist, ist es bekannt, daß ein digitales Steuersystem einen größeren Grad an Genauigkeit als analoge Systeme liefert. Es wird darauf hingewiesen, daß bekannte Drehzahlregler, die entweder von Natur aus digital arbeiten oder ein digitales Ausgangssignal abgeben, ganz allgemein Analog-Digitalwandler verwenden und somit mit einem relativ hohen Aufwand, Gewicht, Umfang

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und einer Kompliziertheit ausgestaltet sind, die mit dem Gebrauch solcher Wandler zwangsläufig verbunden sind.

Eg bestehen viele und unterschiedliche zusätzliche Nachteile der herkömmlichen Regler. Die wichtigste diener zusätzlichen Einschränkungen ist die Unmöglichkeit einer nachträglichen Anpassung bestehender Sj^steme, insbesondere solcher mit Verwendung elektromechanischer Regelung, mit hoher Drehzahl und elektronischen Regelsystemen hoher Zuverlässigkeit. Eine v/eitere Einschränkung ist die Unmöglichkeit, herkömmliche Regelungen schnell und leicht wieder zu programmieren, wobei die einzige oder mehrere vorgewählte Bezugsdrehzahlen ohne größere Schaltungsänderungen und/oder ohne Eingreifen in den tatsächlichen geregelten Mechanismus verändert werden können.

Betrachtet vom Standpunkt der Regelsystemzuverlässigkeit, haben die herkömmlichen Anordnungen nicht die maximale Verläßlichkeit erreicht, die mit einer Eliminierung der geringen Zuverlässigkeit von Bauteilen wie Potentiometern, Trimmern, veränderbaren Kapazitäten oder anderen beweglichen Teilen verbunden wäre. Gleichermaßen sieht der typische herkömmliche elektrische Drehzahlregler für das Betreiben der Betätigungseinrichtung keine Anordnung vor, die mit dem geregelten Hechanismus in einer normalerweise unbetätigten Weise gekoppelt ist, so daß die herkömmlichen Regler die Neigung haben, die Lebenserwartung dieser Betätigungseinrichtungen zu vermindern.

Durch die Erfindung sollen die vorher beschriebenen und andere Einschränkungen und Nachteile der herkömmlichen Regelverfahren durch eine integrale Gangregelung vermieden werden, die sich mit einem elektronischen diskreten Regler ausführen läßt. Gemäß der Erfindung, die sich auf ein

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Verfahren der eingangs genannten Art bezieht, wird dies dadurch erreicht, daß periodisch eine Anzahl von Impulsen gezählt wird, die proportional dem augenblicklichen Wert der überwachten Größe ist, daß die derart gezählten Impulse mit Anzahlen verglichen werden, die proportional der oberen und unteren Grenze des No2?malbereiches der überwachten Größe sind, daß ein erstes Regelfjignal erzeugt wird, wenn der Vergleich ergibt, daß die zur überwachten Größe proportionale Anzahl der gezählten Impulse kleiner ist als die kleinere der den Normalbereich angebenden Anzahlen, daß ein zweites Regelsignal erzeugt wird, wenn der Vergleich ergibt, daß die zur überwachten Größe pro- ψ portionale Anzahl der gezählten Impulse größer ist als die größere der den Uormalbereich angebenden Anzahlen, und daß kein Regelcignal erzeugt wird, wenn die zur überwachten Größe proportionale Anzahl der gezählten Impulse innerhalb des Normalbereichs liegt.

Es lassen sich die digitale Logiktechnik und Digitalschaltkreise benutzen, um innerhalb des Bereiches eines Prozentes der vollen Drehzahl die Regelung eines rotierenden Mechanismus auf eine oder mehrere vorgewählte konstante Drehzahlen zu erzielen. Ein zyklisches Drehzahlsignal, das proportional zur tatsächlichen Drehzahl des zu regelnden Mechanismus ist, wird zur Eintastung eines frequenzmäßig konstanten Zeitgeberpulses in einen Zähler verwendet. Daa Zeitgebersignal ist proportional zur gewünschten Drehzahl des zu regelnden Mechanismus und läßt sich beispielsweise auf eine Anzahl vorgewählter Frequenzen einstellen. Der Zähler wird zur gleichen Zeit abgefragt und gefüllt, und zwar über logische Schaltkreise, die in geeigneter Weise mit bestimmten Stufen des Zählers verbunden sind. Die tatsächliche Drehzahl wird in einen von drei Zuständen klassifiziert: über, unter oder innerhalb eines vorher festgelegten Totbereichee.

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Abhängig von der Klassifizierung der Drehzahl steuern dio logischen Schaltkreise die geeignete Speisung der Betätigungseinrichtung, die die Drehzahl des Mechanismus einstellt, Auf diese V/eise wird ein Korrektursignal nur dann erzeugt, wenn ein wesentlicher Fehler besteht und das Regelsignal von genügender Größe ist, um eine pasoende Korrektur zu veranlassen.

Die tatsächliche Drehzahl des zu regelnden Mechanismus läßt sich einige Male in einer Sekunde abtasten, wobei jede Abtastung mit der vorgewählten oder festgesetzten Drehzahl verglichen wird, um zu bestimmen, ob eine Korrektur erforderlich ist. Durch Verwendung geeigneter logischer Schaltungen läßt sich die Betätigungseinrichtung für den zu regelnden Mechanismus in einem Maße betreiben, das unabhängig von der Abtastung ist und es dem System gestattet, über seinen Betriebabereich stabil zu bleiben. Die Genauigkeit des "Verfahrens nach der Erfindung ist lediglich durch die Hysteresis und andere Nichtlinearitäten im zu regelnden Mechanismus und dessen eventuell bestehenden hydromechanischen Regelsystem beschränkt. Eine erneute Programmierung läßt sich schnell und leicht durchführen. Es wird auch darauf hingewiesen, daß das Verfahren nach der Erfindung eine maximale Zuverlässigkeit aufgrund der Eliminierung aller Komponenten geringer Zuverlässigkeit abgibt. Durch liegfall solcher Anordnungen wie Analog-Digitalwandler erreicht man eine geringe Größe und ein niedrigeres Gewicht der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Da die Digitalschaltkreistechnik verwendet wird, läßt sich die Entwicklung in der integrierten Schaltkreistechnik vorteilhaft nutzen. Somit besteht keine wirksame Beeinflussung durch Änderungen der Umgebungstemperatur, des Druckes, der Höhe, der Feuchtigkeit und durch Vibration.

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¥eite.po Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Funktionsschaltbild dieses Ausführungsbeispiels und

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Beispiels von Fig.

Fig. 1 zeigt ein Funktionsschaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Zum Zwecke der Erklärung wird vorausgesetzt, daß die Erfindung zur

Regelung der Drehzahl eines rotierenden Teils,z.B. einer Yerbrennungsmaschine, angewendet wird. Ein Eingangssignal, das z.B. durch ein Tachometer -oder einen anderen passenden, mit dem rotierenden Teil verbundenen Sensor erzeugt wirc£_f wird einer Signalaufbereitungsschaltung 10 zugeführt. Am Ausgang der Schaltung 10 tritt ein Impulszug mit Impulslängen auf, die proportional der tatsächlichen augenblicklichen Drehzahl des rotierenden Teils sind. Die Impulse der Schaltung 10 werden als Torsteuereingangsimpulse einen Und-Gatter 12 zugeführt. Dem zweiten Eingang des Gatters 12 wird ein Zug von Hochfrequenzimpulsen einer Drehzahlreferenz oder Zeitgeberimpulsquelle 14 eingegeben. Es lassen sich Drehzahlsteuersignale an die Zeitgeberimpulsqueile 14 anlegen, wenn der besondere, zu regelnde Apparat mit mehreren genau geregelten Drehzahlen arbeiten soll. Die Einrichtungen zur Veränderung der DrehzahlbezugsSignalfrequenz werden nachstehend kurz erläutert.

Da das Eingangssignal der Drehzahlabtasteinrichtung zyklischer Natur ist und eine Frequenz besitzt, die

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proportional zur momentanen Drehzahl des au regelnden Apparats ist, ißt die Periode diesen Signals umgekehrt proportional der Drehzahl. Wie vorher erwähnt, wird dieses der Drehzahl umgekehrt proportionale Signal nach einer passenden Aufbereitung in der Schaltung 10 an ein Gatter 12 gelegt und somit dazu benutzt, die frequenzkonstanten Zeitgeberimpulse der Referenzquelle 14 in einen Digitalzähler 16 einzublenden. Die Drehzahlreferenz- oder Zeitgeberimpulse werden somit in den Zähler während einer Zeitperiode eingeblendet, die umgekehrt pioportional der wirklichen momentanen Drehzahl des zu regelnden Apparats ist. Die Zeitgeberimpulse füllen den Zähler 16 bis zu einer Zahl, die proportional dem Reziprokwert der momentanen Drehzahl ist. Das Zählen und folgende Schließen des Zählers 16 treten bei jedem Zyklus des Eingangssignals auf. Die Drehzahl dee rotierenden Teils wird somit viele Male pro Sekunde abgetastet.

Während der Zähler 16 gefüllt wird, wird er durch eine Logikschaltung 18 abgefragt, die, wie im einzelnen später bei der Erläuterung der Fig. 2 noch erklärt ist, eine Anzahl von Entscheidungsgattern aufweist. Es ist wesentlich, darauf hinzuweisen, daß der Zähler 16 zur gleichen Zeit abgefragt und gefüllt wird. Somit ergibt sich mittels der vorliegenden Erfindung eher als in der Praxis der bisherigen Technik, mit der die Drehzahl gemessen und dann der Fehler berechnet wurde, sowohl das Vorhandensein als auch das Vorzeichen des Fehlers, sofern ein solcher vorliegt, unter Berücksichtigung eines vorbestimmten Totbereiches. Zur Vervollständigung des Vorstehenden wird darauf hingewiesen, daß die Entscheidungsgatter der Logikschaltung 18 mit dem Zähler 16 derart verbunden sind, daß jedes der Gatter ein vorherbestimmtes

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Binärelement feststellt. Die so festgestellten Zahlen entsprechen einer besonderen Drehzahl oder besonderen Drehzahlen.

Bei der Betrachtung der Bedingung, unter der die zu regelnde Anordnung auf einer einzigen Dxehzahl gehalten werden soll - nur ohne Berücksichtigung der dem rotierenden Teil auferlegten Bedingungen, z.B. Lastwechsel -, ergibt sich, daß die Logikschaltung 18 Zahlen feststellt, welche den Endpunkten eines zulässigen Drehzahlbereiches entsprechen. Zwischen den festgestellten Drehzahlen besteht ein annehmbar kleiner Fehler oder Totbereich. Somit wird aufgrund der Wechselwirkung des Zählers 16 und der Logikschaltung 18 die augenblickliche Drehzahl unmittelbar in einen von drei Zuständen klassifiziert: darüber, darunter oder innerhalb eines vorbestimmten Totbereiches. Es ist nicht nötig, die Drehzahl oder den Drehzahlfehler tatsächlich zu berechnen. Das Klassifizieren der Drehzahl in einen von drei Zuständen bildet einen Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem der Drehzahlfehler tatsächlich berechnet wird.

Abhängig von der Klassifizierung der Drehzahl wird ein "Abwärts"-Trimmgatter 20, ein "Aufwärts"-Trinimgatter 22 oder keines von beiden Gattern durch ein durch die Logikschaltung 18 erzeugtes Signal betätigt. Wenn eines der beiden Gatter 20 oder 22 betätigt ist, wird ein Betätigungsantriebssignal von einer Schaltung 24 einem passenden elektromechanischen Steuermechanismus zugeführt. Beispielsweise werden die von den Gattern und 22 abgegebenen Signale Zylinderspulen (Magnetochaitern) zugeführt, die den Brennstoffzufluß-Einstellmechanitimus

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■bewegen, entweder auf eine Bedingung mit vermehrtem oder verringertem Brennstoffzufluß, wobei die Drehzahl den sich drehenden ÖJoils eingestellt wird.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels der Erfindung, das in Fig. 1 als Funktionsschaltbild dargestellt ist. Die Signalaufbereitungsschaltung 10, der das Drehzahlsensor-Ausgangssignal als Eingangssignal zugeführt wird, weist in Reihe zueinander ein Filter 40, eine Quadrierschaltung 42 und eine Mittelwerfbildnerschaltung 44 auf. Wie vorher erläutert, dient die Signalaufbereitungsschaltung 10 zur Umwandlung der zyklischen und frequenzmäßig veränderlichen Drehzahleingangssignale in eine für die Ansteuerung des Gatters 12 passende Y/ellenform. Das Filter 40 ist seiner Art nach ein Tiefpaßfilter, das das Rauschen vom Eingangssignal entfernt. Der Ausgang des Filters ist mit der Quadrierschaltung 42 verbunden. Die Schaltung 42 weist einen Verstärker hoher Verstärkung auf, der so ausgelegt ist, daß er in Antwort auf das gefilterte Eingangssignal in die Sättigung geht und dabei ein im wesentlichen rechteckförmiges Signal erzeugt. Der am Ausgang der Schaltung 42 auftretende Rechteckimpulszug wird einer Mittelwertbildnerschaltung 44 zugeführt. Die Schaltung 44 weist ihrer Art nach ainen bistabilen Multivibrator auf, der auf die Rückflanken des zugeführten Rochteckwellensignals anspricht. Da die Schaltung 44 durch ein nichtsymmetrisches, aber fortlaufendes Signal betätigt wird, wird es als wünschenswert betrachtet, eine Mittelwertbildnerschaltung zu verwenden, um ein Signal proportional zur abgetasteten Größe vorzusehen. Das gemittelte Signal hat genau ein Tastverhältnis von 50$. Anders ausgedrückt, das der

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Schal'tung 44 zugeführte Signal ist nicht vollkommen rechteckig, so daß eine Mittelung im Interesse der Systemgenauigkeit erforderlich ist.

Zusätzlich zur Verwendung als Regeleingangsgröße des Und-Gatters 12 wird das Ausgangssignal der Signalaufbereitungssohaltung 10 auch einem monostabilen Multivibrator 46 zugeführt. Der Multivibrator 46 wird durch die Rückflanke jedes von der Aufbereitungsschaltung abgegebenen Impulses geschaltet. Die vom Multivibrator 46 abgegebenen Impulse sind von kurzer Dauer und regeln, ) wie später beschrieben, die Übertragung der Drehzahlfehlerzustandsinformation zu den "Aufwärts"- und "Abwärts "-Trimmgattern. Der Multivibrator 46 läßt sich daher als Übertragungsauswertimpulsquelle betrachten. Aufgrund der Wirkungsweise eines Inverters 48 verursacht der Multivibrator 46 auch die Erzeugung negativer Impulse, welche dem Rückstelleingang des Zählers 16 zugeführt werden, wobei der Zähler zu einer erneuten Zählfolge vor der nächsten Eintastungsperiode gebracht wird. Diese wird durch die Zuführung des nächstfolgenden positiven Impulses an das Gatter 12 von der Aufbereitungsschaltung 10 bestimmt.

Im Interesse einer genauen Arbeitsweise weist die Schaltung 14 zur Erzeugung eines Drehiiahlreferenz signals einen Kristalloszillator und eine passende Impulsformerschaltung auf, wobei das Ausgangssignal des Oszillators eine Impulsreihe mit vorher ausgewählter Frequenz ist, die wesentlich über der höchsten erwarteten Eingangssignalfrequenz liegt. Es wird darauf hingewiesen, daß Fig. 1 einen Drehzahlsteuereingang für die Drehzahlreferenzschaltung 14 zeigt. Dieser Eingang ist in Fig.

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im Xiiterease des Verständnisses der Erfindung fortgelassen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß der zu regelnde Apparat bei einer Vielzahl von Drehzahlen "betrieben werden kann und diese Drehzahlen von fern durch Wechsel der Frequenz am Drehzahlreferenzeingang des Gatters 12 in herkömmlicher Technik ausgewählt v/erden können. So ist es z.B. möglich, entweder mehrere Kristalloszillatoren oder einen Oszillator mit variabler Frequenz zu verwenden. Die Ausgangsfrequenz ist in beiden Fällen mit üblichen Mitteln einstellbar. Als Alternativ·? lassen sich die Zählendpunkte des Zählers 16 verändern, so daß man zum gleichen Ergebnis gelangt.

Wie in der Erläuterung der Fig. 1 erwähnt, betätigen die Signale der Drehzahlaufbereitungsschaltung 10 das Gatter 12, um die Drehzahlreferenz- oder Zeitgeberimpulse des Kristalloszillators 14 zur Eingabe in den Zähler durchzulassen. In einer betriebenen Ausführungsform der Erfindung wies der Zähler 16 einen 11-Bit-Dualzähler auf. Ein typischer, bei der Erfindung anwendbarer 11-Bit-Zähler weist drei passend untereinander verbundene Signetics Corporation-Typ S 8281 "Vier-Bit-Binärzähler auf.-Ein Paar NAND-Gatter, z.B. vom Typ Signetics S 8417, 50 und 52 sind mit vorgewählten Stufen des Zählers 16 verbunden. Als ein Ergebnis der Vorwahl, aufgrund der die Zählstufen mit den Eingängen der Gateer 50 und 52 verbunden sind, nimmt jedes dieser Gatter wahr, wenn der Zähler unzureichend oder über eine vorher gewählte Anzahl hinaus gefüllt worden ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, nimmt das Gatter 50 eine geringere Anzahl als das Gatter 52 wahr, und die Differenz zwischen diesen beiden von den Gattern und 52 wahrgenommenen Anzahlen bildet einen Totbereich.

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In einer Ausführun&oform der Erfindung nahm das "Höher'¹-Drehzahlentscheidungsgatter 50 die Binärzahl 75 wahr, während das "Uiedriger"-Drehsahlentecheidungsgatter auf die Binärzahl 78 ansprach. Wenn die im Zähler 16 aufgelaufene Zahl während jedes Abtastvorgang^ des Eingangsdrehzahlsignals in den !Dotberoich fällt, im angeführten Beispiel zwischen "75" und "78", ist die Drehzahl des zu regelnden Apparats genügend nahe der gewünschten Drehzahl, so daß ein Korrekturvorgang als unnötig erachtet werden kann.

Die Gatter 50 und 52 geben wie üblich Ausgangssignale ' ab, die jeweils den Zähleingängen von Binärgattern und 56 zugeführt werden.. Die Gatter 54 und 56 können Signetics Typ S 8424 ARST-Multivibratoren aufweisen. Bei Empfang eines Signals vom Gatter 50 wird der Multivibrator 54 umgeschaltet, wobei die anfangs am ersten Eingang des Übertragungs-Und-Gatters6O anliegende binäre "Eins" auf den ersten Eingang des Übertragungs-Und-Gatters 62 geschaltet wird. Ähnlich wird bei Empfang eines Signals vom Gatter 52 der Multivibrator 56 umgeschaltet, wobei die anfangs am ersten Eingang des Übertragungs-Und-Gatters 64 anstehende binäre "Eins" auf den ersten Eingang des Übertragungs-Und-Gatters } geschaltet wird.

Die Gatter 54 und 56 werden nach jeder Abtastung des Eingangssignals durch einen negativen Rückstellimpuls zurückgestellt, der durch eine Differenzierschaltung erzeugt und gleichzeitig den Rückstelleingängen beider Multivibratoren zugeführt wird. Die Differenzierschaltung 68 spricht auf die Rückflanke des vom monostabilen Multivibrator 46 abgegebenen Impulses an.

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Wie vorher erwähnt, werden die Ausgangsimpulse das Multivibrators 46 auch als Übertragungs- odei" Auswertimpulse verwendet und so als zweite Eingangsgrößen den Übertrogungogattern 60, 62, 64 und 66 zugeführt. Die Signale, die eines der Übertragungsgatter 60 und 62 durchlaufen haben, werden als Antwort auf einen Auswerteimpuls den entgegengesetzten Eingängen eines bistabilen"Abwärts"-Multivibrators 70 zugefühi't. Die in ähnlicher Weise die Übertragungsgatter 64 und 66 durchlaufenden Signale werden den entgegengesetzten Eingängen eines bistabilen "Aufwärts"-Multivibrators zugeführt.

Ein erster Ausgang des "Abwärts"-Multivibrators 70 ist als Regeleingang an das "Abwärts"-Trimmgatter 20 geführt, Das erste Ausgangssignal des"Aufwärts"-Multivibrators wird als Regelsignal für das "Aufwärts"-Trimmgatter verwendet. Die anderen Eingänge zu den Gattern 20 und 22 sind mit dem Betätigungsantrieb oder dem Modulator 24 verbunden, der eine Quelle variabler Frequenz mit variabler Tastverhältnis-Modulation sein kann. Abhängig davon, welches der Gatter 20 oder 22 betätigt ist, wird das speisende Signal von der Schaltung 24 der Drehzahleinstellungs-Betätigungseinrichtung durch einen der zwei Verstärker 74 und 76 zugeführt. Dabei ist zu verstehen, daß der Modulator 24 und die Gatter 20 sowie 22 für den Betrieb nicht notwendig sind und sich die Ausgangssignale der Multivibratoren 70 und 72 direkt zu den jeweiligen Treiberverstärkern 74 und 76 führen lassen. Dabei ist auch zu verstehen, daß der Modulator 24 nicht Teil der Erfindung ist und hier auch nicht beschrieben wird. Für die Zwecke dieser Beschreibung läßt sich der Modulator 24 als eine beliebige Schaltung

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ansehen, welche nach Verstärkung ein elektrisches Signal abgibt, das passend zur Speisung der elektromechanischen Betätigungseinrichtung ist, die mit den Ausgängen der Verstärker 74 und 76 verbunden ist.

Beim Betrieb - zuerst wird die Bedingung betrachtet, bei der die Drehzahl des zu regelnden Mechanismus innerhalb zulässiger Grenzen liegt - zählt der Zähler 16 eine Anzahl von Impulsen, welche genügt, um das Gatter 50 zu betätigen, jedoch nicht ausreicht, um das Gatter 52 während jeder Abtastung des an den Signalaufbereitungskreis 10 angelegten Eingangssignals zu betätigen. Demgemäß wird der Multivibrator 54 umgeschaltet, während der Multivibrator 56 in seinem anfänglichen oder zurückgestellten Zustand verharrt_s Demgemäß wird das normalerweise vom Multivibrator 54 an den Eingang des Übertragungsgatters 60 ange legte "Eins"-Signal auf den Eingang des Übertragungsgatters. 62 geschaltet. Jedoch wird das normalerweise vom Multivibrator 56 an den Eingang des Übertragungsgatters 64 gelegte "Eins"-Signal nicht auf den Eingang des Übertragungsgatters 66 geschaltet. Es ist wichtig, daß sich das Umschalten eines der beiden Multivib^atoren 54 und 56, was sich aus dem Pullen des Zählers 16 ergibt, gleichzeitig mit dem Abtasten des Eingangssignals abspielt. Unmittelbar bei Beendigung jeder Abtastperiode des Eingangssignals erzeugt der Multivibrator 46 einen Übertragungsiiapuls, der die an den Eingängen der Übertragungsgatter 60, 62, 64 und 66 angelegten Signale dazu bringt, den "Aufwärts"- und"Abwärts"-Multivibratoren 72 und 70 zugeführt zu werden. Unter der gerade beschriebenen Bedingung, daß kein wesentlicher JDrehzahlfehler besteht, wird kein Signal oder eine binäre Null dem Eingang des Multivibrators 70 zugeführt, der mit dem Gatter 60 verbunden ist, während

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"Eins" demjenigen Kultivibratoreingang zugeführt wird, der mit dem Gatter 62 verbunden ist. Ähnlich wird eine binäre Null zum mit dem Gatter 64 verbundenen Eingang des Multivibrators 72 tibertragen, während eine "Eins" dem mit dem Gatter 66 verbundenen Multivibratoreingang zugeführt wird. Der Multivibrator 70 hat anfangs eine am mit dein Gatter 20 verbundenen Ausgang aufscheinende "Eins", während der Multivibrator 72 normalerweise "0" an seinem mit dem Gatter 22 verbundenen Ausgang aufzuweisen hat. Demgemäß wird bei Abgabe eines Auswertimpulses (strobe pulse) an die Übertragungsgatter der Multivibrator 70 zum Umschalten veranlaßt, während der Multivibrator 72 in seinem ursprünglichen Zustand bleibt. Das Umschalten des Multivibrators 70 veranlaßt die Zuführung einer "Null" an das Trimmgatter 20, so daß dieses Gatter nicht betätigt wird. Da anfänglich eine "Null" an dem mit dem Gatter 22 verbundenen Ausgang des Multivibrators 72 aufschien, wird das Gatter 22 in gleicher Weise nicht betätigt. Demgemäß läßt keines der beiden Gatter 20 und 22 ein Antreibsignal durch und die Drehzahl des zu regelnden Mechanismus wird nicht justiert.

Wenn keines der beiden Gatter 50 und 52 betätigt wird und so angezeigt wird, daß die Drehzahl des zu regelnden Mechanismus zu hoch ist, werden die Anfangsbedingungen, wie sie vorher erläutert wurden, aufrechterhalten und eine betätigende "Eins" wird dem Gatter 20 vom Ausgang des Multivibrators 70 zugeführt. Das Gatter 20 läßt demnach Signale vom Modulator 24 zum "Abwärts"-Treiberverstärker 74 durch.

Wenn die Drehzahl des zu regelnden Mechanismus zu niedrig ist, werden beide Gatter 50 und 52 durch das Füllen des

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Zählers 16 auf eine größere Zahl, als auf welche dar; Gatter 50 anspricht, betätigt. Demnach worden beide Muitivibratoren 54 und 56 umgeschaltet, wobei sich eine Zuführung einer "Null" an den Eingang des Übertragungsgattero 60, einer "Eins" an den Eingang des Übertragungsgatters 62, einer "KuIl" an den Eingang des Übertragungsgatters 64 und einer "Eins" an den Eingang des Übertragungsgatters 66 ergibt. In der vorher bei der Erläuterung der Totbereichbedingung beschriebenen Art überträgt die Erzeugung eines Auswertimpulses durch den Multivibrator 46 die den Eingängen der Übertragungsgatter 60 und 62 zugeführten Signale zu den Eingängen des Multivibrators 70. Dabei wird der Multivibrator 72 dazu veranlaßt, seinen Zustand zu ändern und eine "Null" am mit dem "Abwärts"-!Trimmgatter 20 verbundenen Ausgang abzugeben. In gleicher Weise werden die an den Eingängen der Übertragungsgatter 64 und 66 aufscheinenden Signale an die Eingänge des Multivibrators 72 geführt, wobei der MuIt.!vibrator 72 veranlaßt wird, den Zustand zu ändern und eine "Eins" am mit dem "Aufwärts"-Trimmgatter 22 verbundenen Ausgang abzugeben. Das Gatter 22 wird somit betätigt und läßt Signale vom Modulator 24 zum Verstärker 76 passieren. Dabei wird die Drehzahl des zu regelnden Mechanismus zum Anwachsen veranlaßt.

Es wird darauf hingewiesen, daß bei Beendigung des durch den monostabilen Multivibrator 46 abgegebenen Auswertimpulses aufgrund der Wirkung der Differenzierschaltung 68 die Muitivibratoren 54 und 56 in ihre Anfangszustände zurückkehren. Da jedoch kein Signal vom Multivibrator 4 6 zu den Übertragungsgattern bis zur Beendigung der nächsten Abtastperiode übertragen wird, bleiben die Muitivibratoren 70 und 72 in ihren zuletzt angenteuerten Zuständen und

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eine Korrekturbetätigung wird, falls notwendig, fortgeführt. Wenn ;jedoch die letzte Abtastung des Eingangssignals eine Anzeige ergab, daß die Drehzahl des zu regelnden Mechanismus innerhalb des festgelegten Totbereichs liegt, bleibt der Multivibrator 72 in seinem Anfangsaustand, während der Multivibrator 70 im umgeschalteten Zustand verharrt. Bei diesen Bedingungen geben beide Multivibratoren 70 und 72 eine binäre "Null" an demjenigen ihrer Ausgänge ab, der jeweils mit dem Trimmgatter verbunden ist.

Im vorstehenden ist ein ausgewähltes Ausführungsbeispiel gezeigt und beschrieben. Verschiedene Abänderungen und Ersatzmittel lassen sich dazu durchführen, ohne vom Wesen und der Aufgabe dieser Erfindung abzugehen. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

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Claims

Patentansprüche

M J Verfahren zur Erzeugung eines den Zustand einer überwachten Größe bezeichnenden stetigen elektrischen Regelsignals, dadurch gekennzeichnet, daß periodisch eine Anzahl von Impulsen gezählt wird, die proportional dem augenblicklichen Wert der überwachten Größe ist, daß die derart gezählten Impulse mit Anzahlen verglichen v/erden, die proportional der oberen und unteren Grenze des ITorraalbereiches der überwachten Größe sind, daß ein erstes Regelsignal erzeugt wird, " wenn der Vergleich ergibt, daß die zur überwachten Größe proportionale Anzahl der gezählten Impulse kleiner ist als die kleinere der den Formalbereich angebenden Anzahlen, daß ein zv/eites Regelsignal erzeugt wird, wenn der Vergleich ergibt, daß die zur überwachten Größe proportionale Anzahl der gezählten Impulse größer ist als die größere der den Normalbereich angebenden Anzahlen, und daß kein Regelsignal erzeugt wird, wenn die zur überwachten Größe proportionale Anzahl der gezählten Impulse innerhalb des Normalbereichs liegt.

^ 2. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zeitgeberpulsquelle (14), durch eine Zähleinrichtung (16), durch ein zwischen die Zeitgeberpulsquelle (14) und die Zähleinrichtung (16) eingeschaltetes Gatter (12), das auf ein Eingangssignal anspricht, das proportional zum Momentanwert der überwachten Größe ist, zur Steuerung der Abgabe der Zeitgeberimpulse an die Zähleinrichtung (16) _t durch eine an die Zähleinrichtung (16) angeschlossene Einrichtung (18), die auf die Anzahl von Zeitgeberimpulaen

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während der Perioden anspricht, in denen das Gatter (12) durch ein Eingangssignal zur Klassifizierung dieses Eingangssignals hinsichtlich eines vorgewählten Viertes der überwachten Große betätigt ist, wobei diese Klassifii-iereinrichtung (18) Ausganges signale proportional zur Klassifizierung der Eingängesignale abgibt, und durch einen Regelsignalerzeuger (20, 22, 24)>der an die Klaceifiziereinrichtung (18) angeschlossen ist und auf die Klassifizierungssignale zur Erzeugung von Ausgangssignalen anspricht, welche zur Einstellung der überwachten Größe verwendet werden können.

3. Schaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein erstes Entscheidungsgatter (52), das an den Zähler

(16) zur Feststellung der Füllung des Zählers (16) .

bis zu einer ersten Anzahl angeschaltet ist, durch ein zweites Entscheidungsgatter (50), das an den Zähler (16) zur Feststellung der Füllung des Zählers

(16) bis zu einer zweiten Anzahl, die größer als die , erste Anzahl ist, angeschaltet ist, wobei der Bereich der überwachten Größe proportional zum Intervall zwischen der ersten und zweiten Anzahl ist, die einen Normalbereich von Werten der überwachten Größe bestimmen.

4. Schaltung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch eine ι erste, auf die Feststellung der ersten bzw. zweiten I Anzahl durch die Entscheidungsgatter (50, 52) ansprechende bistabile Schaltung (54, 56) zur Abgabe stetiger Ausgangssignale proportional zur Klassifizierung der Eingangssignale und durch Übertragungsgatter (60, 62, 64» 66) zur Abgabe dieser stetigen ! Signale an den Regelsignalerzeuger (20, 22, 24). \

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5. Schaltung nach einem der Ansprüche 2^ bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Pulsen mit einer Länge, die proportional zum augenblicklichen Wert der überwachten Größe ist, eine Signalaufbereitungsschaltung (10) vorgesehen ist, die auf die zur überwachenden Größe proportionalen Eingangssignalα anspricht, und daß diese Impulse an das Gatter (12) geführt sind und die Abgabe von Zeitgeberimpulsen an die Zähleinrichtung (16) steuern.

6. Schaltung nach Anspruch 5? gekennzeichnet durch eine an die Signalaufbereitungsschaltung (10) angeschlossene und auf die von dieser abgegebenen Impulse ansprechende Einrichtung (60, 62, 64, 66) zur Erzeugung von Übertragungsimpulsera bei Beendigung jedes Impulses, der proportional zum Eingangssignal ist, und durch eine Einrichtung zur Zuführung dieser Übertragungsimpulse an diese Übertragungsgatter (60, 62, 64, 66), wobei diese stetigen und zur Klassifizierung des Eingangssignals proportionalen Signale dem Regelsignalerzeuger (20, 22) unmittelbar im Anschluß jeder Klassifizierung des Eingangs signals zugeführt v/erden.

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch f gekennzeichnet, daß der Regelsignalerzeuger einen zweiten bistabilen Schaltkreis (70, 72) aufweist.

8. Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückstellung der Zähleinrichtung (16) und der ersten bistabilen Schaltung (54» 56) eine auf die Übertragungsimpulse ansprechende Einrichtung (46) vorgesehen ist.

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