DE2940374C2 - Elektronischer Regler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Regler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Regler ist z.%. aus der DE-OS 28 12 156 bekannt; er wird zur Regelung der Drehzahl eines Verbrennungsmotores verwendet

Weiterhin ist es aus der Zeitschrift »Regelungstechnik Praxis und Prozeß-Rechentechnik«, 1971, Heft 3, S. M 21 bis 22 bekannt, zum Schutz gegen Übersteuerung am Eingang eines Spaunungsi jlgers eine Diode zu verwenden. Der Spannungsfoigex besteht in diesem Fall aus einem rückgekoppelten Rechen-erstärker. Die Diode begrenzt die Spannungsdifferenz zwischen dem invertierenden und dem nichtinvertierenden Eingang des Rechenverstärkers auf den Wert in ihrer Durchlaßspannung.

Dem zitierten Stand der Technik ist jedoch-nicht zu entnehmen, ob und auf welche Weise in einen Regelvorgang eingegriffen werden soll, wenn ein plötzlicher Sprung der Istwert-Spannung auftritt. Da ein solcher Sprung das Vorliegen von gefährlichen Ausnahmesituationsn bedeuten kann, muß möglichst sofort — d. h. ohne die übliche Zeitverzögerung des Reglers — eine Gegenreaktion erfolgen, um die Istwert-Spannung auf ihren Sollwert zu bringen.

Der Erfindung liegt .die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Regler der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem eine automatische, unverzögerte Gegenreaktion erfolgt, wenn in der Istwert-Spannung ein gefahranzeigender Sprung auftritt.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung gibt der Unteranspruch an.

Anhand der Figur soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figur zeigt ein Schaltungsbeispiel für die erfindungsgemäße Lehre.

Die Schaltung regelt den Strom in einem Verbraucherkreis. Der Verbraucherkreis enthält den Meßwiderstand 13, den steuerbaren Widerstand 11, den Verbraucherwiderstand 12 und die Batterie 14, deren negativer Pol auf Bezugspotential gelegt ist.

Das Gegenkopplungsnetzwerk besteht aus der Serienschaltung des mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 6 verbundenen Widerstandes 7 mit dem an seinem Ausgang angeschlossenen Konden

sator 10.

Der Widerstand 3 am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers und das Gegenkopplungsnetzwerk legen das Übertragungsverhalten des Reglers für den Normalfall fest. Im Beispiel handelt es sich um PI-Verhalten. Als Normalfall soll derjenige Betriebszustand des Reglers angesehen werden, in dem die Diode 8 unwirksam ist. Die Diode 8 ist-so gepolt, daß ihre Kathode an die Klemme 9 des Widerstandes 7 führt,

ίο während ihre Anode mit den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist Diesem Eingang wird-auch über den Widerstand 2 die positive Führungsspannung zugeleitet, die an der Klemme 1 anliegt

Der Spannungsabfall am Meßwiderstand 13 wird als zur Regelgröße proportionale Meßgröße an den Widerstand 3 gelegt Der kleinste Wert dieses Spannungsabfalles ist Null. Für diesen Wert wächst die Au'gangsspannung des Operationsverstärkers wegen der Aufladung des Kondensators 10 ständig an. Das Stellglied 11 muß daher so beschaffen sein, daß der im Energiekreis 11, 12, 13, 14 liegende steuerbare Widerstand bei steinender Stellspannung verkleinert wird. Hierdurch vergrößert sich der Strom im Verbraucherstromkreis und damit auch die Spannung an der Klemme 15 des Meßwiederstands 13. Mit Vergrößerung der Meßgröße fällt die Ausgangsspannik -g des Operationsverstärkers 6, wobei der Zeitverlauf des Abfalls u. a. durch die Widerstände 3 und 7, sowie den Kondensator 10 bestimmt ist.

Das Fallen der Stellspannung geht so lange vor sich, bis der Verbraucherstrom seinen Sollwert erreicht hat

Eine plötzliche Verkleinerung des Verbraucherwiderstandes 12, etwa durch Kurzschluß, muß zu einem ebenso plötzlichen Anstieg der Meßröhre führen, die dann erheblich größer als Führungsspannung an der Klemme 1 werden kann. Der Operationsverstärker 6 reagiert hierauf mit einer Erhöhung des Stromes durch die Widerstände 3 und 7, und zwar fließt dieser Strom nun in die Richtung, die durch die Reihenfolge der Anschlüsse 5 und 9 angedeutet ist. Da die Spannungsdifferenz zwischen den Klemmen 5 und 4 praktisch Null ist, liegt über der Diode 8 eine Spannung in Durchlaßrichtung an. die ebenso groß ist wie der Spannungsabfall über den Widerstand 7.

Ist dieser Spannungsabfall größer als die Schwellspannung der Diode, wird sie voll wirksam und verändert damit augenblicklich das Übertragungsverhalten des Reglers. Jetzt wird das Übertragungsverhalten nicht mehr vom Gegenkopplungszweig mit den Widerständen 7 und dem Kondensator 10 bestimmt, sondern von dem wesentlich kleineren Widerstand der Diode 8, die zusammen mit dem Kondensator 10 einen Mitkopplungszweig bildet.
Diese Mitkopplung führt zu einem sofortigen steilen Abfall der Ausgangsspannung und damit zu einer schnellen Vergrößerung des steuerbaren Widerstandes U auf einen Wert, der den Strom im Verbraucherkreis wieder in die Nähe seines Sollwertes bringt Die Diode 8 sorgt also dafür, daß der Strom im Verbraucherkreis niemals bedenkliche Werte annimmt oder sich schlimmstenfalls nur sehr kurze Zeit in einem bedenklichen Wertebereich bewegt. Die Kennlinie der Diode bestimmt die Grenze, die bedenkliche und unbedenkliche Stromwerte im Verbraucherkreis voneinander trennt.

b5 Um diese Grenze von Fall zu Fall zu verschieben, können mehrere Dioden in Serie geschaltet oder Zenerdioden verwendet werden. Sollte sich in einem konkreten Anwendungsbeispiel das Durchschalten der Dioden

als zu sprunghaft erweisen, so können zusätzliche Widerstände zwischen den Anschlüssen 9 und 4 das Schaltverhalten im gewünschten Sinne verändern. Je nach Anwendungsbeispiel ist also die Diode 8 durch ein Netzwerk mit Schaltereigenschaft zu ersetzen, dessen nähere Ausgestaltung zum handwerklichen Können des Fachmanns gehört.

Die Ausgestaltung kann auch so ausfallen, daß das Netzwerk erst nach Empfang eines Steuerimpulses wirksam wird. Der Steuerimpuls wird dann zum Beispiel von einem Fühler abgegeben, der an einer Stelle des Regelkreises angebracht ist und dann einen Impuls abgibt, wenn die zu erfassende Größe einen kritischen Wert über- oder unterschreitet

Im dargestellten Beispiel wird die Diode 8 wirksam geschaltet, wenn die Regelgröße ihren Sollwert um einen bestimmten Betrag überschreitet Es sind auch Anwendungsfälle denkbar, in denen die Änderungsgeschwindigkeit der Regelgröße eine Grenze nicht Überoder unterschreiten darf, z. B. bei Stromkreisen, die stark induktiv belastet sind. In einem solcher. Fall !aßt sich durch eine günstige Wahl der Stelle, die das Gegenkopplungsnetzwerk mit der Diode 8 verbindet, ein zusätzlicher Fühler einsparen, weil an dieser Stelle z. B. eine Spannung anliegt die der Änderungsgeschwindigkeit der Regelgröße proportional ist, z. B. bei Reglern, deren Übertragungsverhalten einen Anteil enthält.

Auch das Aufsuchen einer solchen Stelle bleibt dem handwerklichen Können des Fachmanns überlassen.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektronischer Regler, bestehend aus einem gegengekoppelten Differenzverstärker, desse nichtinvertierendem Eingang über einen Widerstand die Soliwert-Spannung und dessen invertierendem Eingang über einen weiteren Widerstand die Istwert-Spannung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers und einer Stelle (9) zwischen Impedanzen (7, 10) im Gegenkoppiungsnetzwerk ein spannungsgesteuerter Schalter (8) angeordnet ist, der durch eine steile sprunghafte Änderung der Istwert-Spannung einschaltbar ist und im leitenden Zustand die Gegenkopplung unterdrückt und eine Mitkopplung bewirkt

2. Elektronischer Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter eine Diode (8) oder Zens -diode enthält.