DE1044225B

DE1044225B - Constantly working electrical regulation and control device with a large adjustment range

Info

Publication number: DE1044225B
Application number: DES27736A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Herbert Matuschka
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1952-03-20
Filing date: 1952-03-20
Publication date: 1958-11-20

Description

DEUTSCHESGERMAN

Bei Regel- und Steuereinrichtungen ist der Stellmotor üblicherweise für die volle Leistung der Regelstrecke bemessen. So muß ζ. B.-bei der Druck- und Mengenregelung das Regelventil· in der Regelstrecke angeordnet sein und den vollen Druck- bzw. Mengenbereich ausregeln können. Bei einer Ofenregelung muß vom Regler die volle Ofenheizleistung beeinflußt werden. Wird z. B. ein elektrischer Regler für einen Ofen mit 20 kW Heizleistung verwendet, so muß der Stellmotor, d.h. in diesem Fall -beispielsweise die Thyratronendstufe oder eine Steuerdrossel, für 20 kW Leistung bemessen sein. Da die Stellgröße hierbei in mehreren Stufen verstärkt werden muß und das Regelorgan entsprechend groß zu dimensionieren ist, werden die Regelorgane relativ aufwendig.In the case of regulating and control devices, the servomotor is usually for the full power of the controlled system measured. So must ζ. B.-in the pressure and volume control the control valve · in the controlled system be arranged and can regulate the full pressure or quantity range. With a stove control must be influenced by the controller, the full furnace heating output will. Is z. B. used an electrical controller for a furnace with 20 kW heating power, the must Servomotor, i.e. in this case, for example the thyratron output stage or a control throttle, for 20 kW Performance must be measured. Since the manipulated variable has to be amplified in several stages and that Control organ is to be dimensioned correspondingly large, the control organs are relatively expensive.

Durch die Anordnung gemäß der Erfindung lassen sich die Stellmotoren für wesentlich kleinere Leistungen und damit billiger ausführen.Due to the arrangement according to the invention, the servomotors can be used for significantly smaller powers and thus run cheaper.

Auch die erforderlichen Verstellkräfte können praktisch beliebig klein gewählt werden, so daß bei den meisten Reglertypen mit einer Verstärkerstufe auszukommen ist.The required adjustment forces can be chosen to be practically arbitrarily small, so that in the most types of controllers can get by with one amplifier stage.

Bei der Regel- und Steuereinrichtung gemäß der Erfindung wird ein stetig arbeitender, nur für einen Teil des Regelbereiches ausgelegter Regler verwendet, und es werden jeweils beim Überschreiten des Teilbereiches durch vom Regler gesteuerte Kippdrosseln zu dem vom Regler stetig-einstellbaren Teilbereich feste,- der Stellgrößenordnung beim Durchlaufen des _: Teilbereiches entsprechende Stellgrößenstufen zügeschaltet. In the regulating and control device according to the invention, a continuously operating controller designed for only a part of the control range is used, and the manipulated variable order is fixed to the part range continuously adjustable by the controller when the subrange is exceeded by the regulator-controlled throttles When running through the _: sub-range, the corresponding manipulated variable levels are switched on.

Das eine Stellorgan bewirkt eine stetige Verstellung der Regelstrecke in einem relativ kleinen Bereich. Hierzu -werden die üblichen Stellmotortypen für entsprechend geringe Leistung verwendet.One actuator causes a constant adjustment of the controlled system in a relatively small range. For this purpose, the usual types of servomotors are used for correspondingly low power.

Ein weiteres Stellorgan oder mehrere Stellorgane bestehen aus einfachen Schaltorganen und nur in »Auf«- bzw. »Zu«.-Stellung (bzw. Ein- oder Aus-Stellung) überführbareni Stellmotoren. Wird der Einstellbereich des- stetig veränderbaren Organs überschritten, so wird durch eine Kippdrossel ein Schalter betätigt und die Stellgröße um einen festen Betrag erhöht, der etwas kleiner ist als der Verstellbereich des stetig veränderbaren Organs.Another control element or several control elements consist of simple switching elements and servomotors that can only be moved into the "open" or "closed" position (or on or off position). If the setting DES continuously variable organ is exceeded, a switch is actuated by a Kippdrossel and increases the manipulated variable by a fixed amount, the bit is provided as the adjustment of the continuously variable organ smaller.

Kippdrosselschaltungen sind an sich bekannt und in der Literatur eingehend beschrieben. Als Kippdrossel wirkt beispielsweise jede rückgekoppelte Magnetverstärkerstufe, wenn die Rückkopplungswirkung sehr groß gewählt ist, so- daß die Windungszahl der Rückkopplungswicklungen die Größe der Windungszahl der- Arbeitswicklungen erreicht. Es tritt dann, wenn der Steuerstrom einen bestimmten Wert überschreitet, eine sprunghafte Vergrößerung des Arbeitsstromes auf. Dieser Arbeitsstrom bleibt auch noch Stetig arbeitende elektrische Regel-Toggle throttle circuits are known per se and are described in detail in the literature. As a toggle throttle acts, for example, every feedback magnetic amplifier stage when the feedback effect is chosen to be very large, so that the number of turns of the feedback windings is the size of the number of turns the work developments achieved. It occurs when the control current exceeds a certain value, a sudden increase in the working current. This working stream also remains Continuously operating electrical control

und Steuereinrichtung mit großemand control device with large

VerstellbereichAdjustment range

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Dr. Herbert Matuschka, Karlsruhe,
ist als Erfinder genannt wordeiiDipl.-Ing. Dr. Herbert Matuschka, Karlsruhe,
is named as the inventor wordeii

bestehen, wenn der Steuerstrom wieder abnimmt, und erreicht seinen Ausgangswert erst bei sehr viel geringerem Steuerstrom. Diese bekannten Vorgänge .werden' an Hand der Fig. 1 b und 1 c der Zeichnung bei der Darstellung der Erfindung näher erläutert. Die Regel- und Steuereinrichtung gemäß der Erfindung kann für beliebige zu regelnde Größen, wie z. B. Druck, Durchfluß- oder Fördermenge, Temperatur, Feuchte usw., verwendet werden. Auch Drehmomente, z. B. für den Antrieb von Arbeitsmaschinen oder Fahrzeugen, lassen sich hierdurch auf einen konstanten Wert einregeln. exist when the control current decreases again, and only reaches its initial value at a much lower level Control current. These known processes .will 'with reference to FIGS. 1 b and 1 c of the drawing in the Representation of the invention explained in more detail. The regulation and control device according to the invention can be used for any variable to be controlled, such as B. pressure, flow rate or delivery rate, temperature, humidity, etc., be used. Even torques, e.g. B. for the drive of work machines or vehicles, can thereby be adjusted to a constant value.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Fig. 1 bis 4 beschrieben. Als Beispiel ist hier jeweils eine Ofenregelung schematisch dargestellt. Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung jedoch auf beliebige Regelprobleme anwendbar.Some embodiments of the invention are described in FIGS. As an example is here each a furnace control shown schematically. As already mentioned, however, the invention is applicable to any Control problems applicable.

Fig. 1 zeigt die S teuer charakteristik einer Steuerdrossel und die Arbeitscharakteristik von zwei Kippdrosseln, während Fig. 2 die Anwendung der Erfindung für zwei mittels zweier Kippdrosseln zusätzlich einschaltbare Heizstufen in einem Prinzipschaltbild zeigt.Fig. 1 shows the S expensive characteristic of a control throttle and the working characteristics of two tilt throttles, while Fig. 2 shows the application of the invention for two by means of two toggle throttles in addition shows switchable heating levels in a block diagram.

Diese Schaltung kann natürlich im Sinne der Erfindung beliebig erweitert und für weitere Heizstufen angewendet werden. Fig. 3 zeigt als Beispiel die Verwendung von vier zusätzlichen Heizstufen, wobei die Steuerung dieser Heizstufen durch nur zwei Kippdrosseln erfolgt.This circuit can of course be expanded as required within the meaning of the invention and for further heating stages be applied. Fig. 3 shows as an example the use of four additional heating stages, the These heating levels are controlled by just two toggle throttles.

Fig. 4 schließlich erläutert schematisch die Regelung einer Arbeitsmaschine. Dieses Problem ist, wie die Skizze zeigt, mit den gleichen Mitteln der Erfindung zu lösen.Finally, FIG. 4 schematically explains the regulation of a work machine. This problem is how the sketch shows to solve with the same means of the invention.

In der Fig. 2 soll die Temperatur des Ofens O konstant gehalten werden. Zu diesem Zweck sind imIn FIG. 2, the temperature of the furnace O is to be kept constant. For this purpose, im

.809 679i/248.809 679i / 248

Innern des Ofens die Heizwicklungen H₁, H₂ und H₃ angeordnet. Während der Heizwicklung H₁ über die Steuerdrossel 3 ständig Heizleistung zugeführt wird, wird die Heizwicklung H₂ mittels des Schalters 4 nur eingeschaltet, wenn die von der Heizwicklung H₁ abgegebene Leistung nicht ausreicht, um die Ofentemperatur zu halten. H₃ wird schließlich durch den Schalter 5 dazugeschaltet, wenn auch die Heizleistungen der Wicklungen H₁ und H₂ noch nicht genügen. Die Stärke des in der S teuer wicklung 6 der Steuerdrossel 3 fließenden Gleichstromes wird vom Regler R eingestellt.The heating coils H ₁ , H ₂ and H ₃ are arranged inside the furnace. While the heating winding H _{1 is} constantly supplied with heating power via the control throttle 3, the heating winding H _{2 is} only switched on by means of the switch 4 when the power output by the heating winding H _{1 is} insufficient to maintain the furnace temperature. H ₃ is finally switched on by switch 5, even if the heating capacities of windings H ₁ and H ₂ are not yet sufficient. The strength of the direct current flowing in the S expensive winding 6 of the control throttle 3 is set by the controller R.

Die Schalter 4 und 7 werden von der Kippdrossel 1 betätigt, während der Schalter 5 von der Kippdrossel 2 geschaltet wird. Die Bedeutung des Schalters 8 wird weiter unten erläutert. Es sei hier angenommen, daß sämtliche Heizwicklungen annähernd die gleiche Heizleistung abgeben können. Zunächst ist statt des Schalters 8 eine durchgehende Verbindung zu denken. Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Kippdrossel und ihres Zusammenarbeitens mit der Steuerdrossel 3 sei auf die Fig. 1 verwiesen. In der Skizze 1 a ist die Charakteristik der Steuerdrossel dargestellt. Als Abszisse ist der Steuerstrom in der Wicklung 6 und als Ordinate die der Heizwicklung H₁ zugeführte Heizleistung eingetragen. Die Fig. Ib zeigt die Abhängigkeit des in der Relaisspule der Kippdrossel 1 fließenden Stromes (Ordinate) vom Steuerstrom.The switches 4 and 7 are actuated by the tilting throttle 1, while the switch 5 is switched by the tilting throttle 2. The meaning of the switch 8 is explained below. It is assumed here that all heating coils can deliver approximately the same heating power. First of all, instead of switch 8, a continuous connection is to be thought of. Reference is made to FIG. 1 for an explanation of the mode of operation of the tilt throttle and its cooperation with the control throttle 3. The characteristic of the control throttle is shown in sketch 1 a. The control current in the winding 6 is entered as the abscissa and the heating power supplied to the heating winding H _{1 is entered as the ordinate.} Fig. Ib shows the dependence of the current flowing in the relay coil of the tilting throttle 1 (ordinate) on the control current.

Fig. 1 c stellt die gleichen Verhältnisse für die Kippdrossel 2 dar. An Hand der Fig. 1 und 2 soll jetzt die Arbeitsweise der Kippdrosseln und der dazugehörigen Schaltung erläutert werden: Wird der Ofen angeheizt, so ist zunächst nur die Heizwicklung H₁ über die Steuerdrossel 3 in Betrieb. Je nach der erforderlichen Heizleistung stellt der Regler R den Steuerstrom in der Spule 6 ein. Die Heizleistung ändert sich gemäß der in Fig. 1 a dargestellten Kurve. Reicht die in dieser Figur als Ordinate dargestellte Heizleistung noch nicht aus, um die gewünschte Ofentemperatur zu erhalten, so wird schließlich mit Hilfe des Reglers R der Punkt 11 auf dear Kurve erreicht, und der Strom in der Relaisspule der Kippdrossel 1 erhöht sich plötzlich vom Wert 12 auf den Wert 13, löst hierdurch das zugehörige Relais aus, und dieses schließt den Schalter 4 und öffnet gleichzeitig den Schalter 7. Durch das Schließen des Schalters 4 wird die Heizwicklung H₂ eingeschaltet. Ihre Heizleistung ist so gewählt, daß sie etwas unter der maximal von der Wicklung Ji₁ aufgebrachten Leistung liegt. Der Steuerstrom in der Steuerdrossel 3 geht nach dem Einschalten der Heizwicklung H₂ infolge der selbsttätigen Einstellung des Reglers R bis in die Nähe des Punktes 9 in Fig. 1 a zurück. Ist zur Einhaltung der am Regler eingestellten Ofentemperatur eine weitere Steigerung der Heizleistung erforderlich, so wird der Steuerstrom der Drossel 3 wieder ansteigen und die Heizleistung der Wicklung H₁ gemäß der Kurve Fig. 1 a zunehmen. Da jedoch jetzt die Kippdrossel 2 ebenfalls vom Steuerstrom durchflossen wird (Schalter 7 ist geöffnet), so ändert sich der in ihrer Relaisspule fließende Auslösestrom gemäß dem unteren Ast der Kurve in Fig. Ic.Fig. 1 c, the same ratios for the Kippdrossel 2 illustrates with reference to Figures 1 and 2 the operation of the Kippdrosseln and the associated circuit will be explained now.:. If the oven is heated up, it is initially only the heating coil H ₁ via the Control throttle 3 in operation. Depending on the required heating power, the controller R sets the control current in the coil 6. The heating power changes according to the curve shown in FIG. 1 a. If the heating output shown as the ordinate in this figure is not yet sufficient to obtain the desired furnace temperature, point 11 on the curve is finally reached with the aid of the controller R , and the current in the relay coil of the tilting throttle 1 suddenly increases from the value 12 to the value 13, thereby triggers the associated relay, and this closes the switch 4 and at the same time opens the switch 7. By closing the switch 4, the heating winding H _{2 is} switched on. Its heating power is selected so that it is slightly below the maximum power applied _{by the winding Ji 1.} The control current in the control throttle 3 goes back to the vicinity of the point 9 in Fig. 1 a after switching on the heating winding H ₂ as a result of the automatic setting of the controller R. If a further increase in the heating power is required to maintain the furnace temperature set on the controller, the control current of the throttle 3 will rise again and the heating power of the winding H _{1 will increase} according to the curve in FIG. 1a. However, since the control current now also flows through the tilting throttle 2 (switch 7 is open), the tripping current flowing in its relay coil changes according to the lower branch of the curve in FIG.

Wird jetzt wiederum der Punkt 11 in Fig. la erreicht, so kippt die Drossel 2 vom Punkt 14 in den Punkt 15 und löst hierbei den Schalter 5 aus. Hierdurch wird die Heizwicklung H₃ eingeschaltet, und die von der Heizwicklung Zi₁ aufzubringende Heizleistung geht bis in die Nähe des Punktes 10 in Fig. 1 c zurück. Falls die eingestellte Ofentemperatur immer noch nicht erreicht ist, kann jetzt nochmals die Heizwicklung H₁ voll ausgesteuert werden. Im Beispiel der Fig. 2 kann also mit der Steuerdrossel 3, die nur für etwa ein Drittel der Gesamtleistung der Wicklungen H₁, H₂ und H₃ ausgelegt ist, der gesamte Regelbereich beherrscht werden.If the point 11 in FIG. 1 a is now reached again, the throttle 2 tilts from point 14 to point 15 and thereby triggers switch 5. As a result, the heating winding H _{3 is} switched on, and the heating _{power to be applied by the heating winding Zi 1} goes back to the vicinity of the point 10 in FIG. 1c. If the set oven temperature has still not been reached, the heating coil H ₁ can now be fully controlled again. In the example in FIG. 2, the control throttle 3, which is designed for only about a third of the total output of the windings H ₁ , H ₂ and H ₃ , can control the entire control range.

Wie schon erwähnt, läßt sich die Fig. 2 noch beliebig erweitern, und es können entsprechend weitere Kippdrosseln mit zugeordneten Heizwicklungen angebracht werden.As already mentioned, FIG. 2 can be expanded as desired, and further can be added accordingly Tilting throttles are attached with associated heating coils.

Damit nach dem Hochkippen der Drossel 1 die Kippdrossel 2 nicht mitkippt, wenn z. B. der Schalter 7 schon geöffnet wird und der Steuerstrom aber vielleicht noch oberhalb des Punktes 11 in Fig. 1 a liegt, kann die Auslösung des Schalters 7 verzögert erfolgen. Als Verzögerung kann z. B. ein ablaufendes Federwerk dienen.So that after the throttle 1 is tilted up, the tilt throttle 2 does not tilt when z. B. the switch 7 is already opened and the control current but perhaps still above the point 11 in Fig. 1 a is, the triggering of the switch 7 can be delayed. As a delay z. B. an expiring Serve spring mechanism.

Es sei nun noch der in umgekehrter Richtung verlaufende Regelvorgang betrachtet, wenn die Ofentemperatur zu hoch liegt und die Heizleistung also gedrosselt werden muß. Es soll angenommen werden, daß alle drei Heizwicklungen eingeschaltet sind. Hat die Steuerdrossel die Heizwicklung bis auf den Punkt 10 (Fig. 1 a) zurückgeregelt, so kippt die Drossel 2 vom Punkt 16 auf den Punkt 17 und läßt den Anker des zugehörigen Relais los. Der Schalter 5 wird geöffnet und die Heizwicklung H₃ abgeschaltet. Die Heizwicklung Ji₁ wird jetzt wieder von einem stärkeren Steuerstrom durchflossen. Nehmen wir an, daß die Ofentemperatur immer noch zu hoch ist, so geht der Steuerstrom in der Wicklung 6 wiederum zurück; die Heizleistung (Ji₁) verringert sich bis zum Punkt 9. Hier kippt jetzt die Drossel 1 vom Punkt 18 auf den Punkt 19. Ihr Relais fällt ab, und der Schalter 4 wird geöffnet, während Schalter 7 geschlossen wird. Jetzt ist der anfangs betrachtete Schaltzustand erreicht, indem lediglich die Heizwicklung H₁ arbeitet. In dem beschriebenen Beispiel ist angenommen, daß die Heizleistung, die von der Wicklung H₁ aufgebracht werden kann, dem in Fig. 1 a mit I bezeichneten Betrag, während die von der Wicklung Ji₂ aufgebrachte Leistung dem etwas kleineren Wert II entspricht. Die Heizleistung der Wicklung H₃ ist wiederum etwas kleiner und wird durch den Betrag III dargestellt.Let us now consider the control process running in the opposite direction when the furnace temperature is too high and the heating output must therefore be throttled. Let it be assumed that all three heating coils are turned on. If the control throttle has regulated the heating winding back to point 10 (Fig. 1 a), the throttle 2 tilts from point 16 to point 17 and lets go of the armature of the associated relay. The switch 5 is opened and the heating coil H _{3 is} switched off. A stronger control current now flows through the heating winding Ji _{1 again.} Let us assume that the furnace temperature is still too high, so the control current in the winding 6 goes back again; the heating power (Ji ₁ ) decreases up to point 9. Here the throttle 1 now tilts from point 18 to point 19. Its relay drops out, and switch 4 is opened while switch 7 is closed. The switching state initially considered has now been reached, in that only the heating winding H _{1 is} working. In the example described, it is assumed that the heating power which can be applied by the winding H ₁ corresponds to the amount indicated by I in FIG. 1 a, while the _{power applied by the winding Ji 2} corresponds to the somewhat smaller value II. The heating power of the winding H ₃ is again somewhat smaller and is represented by the amount III.

Der vom Regler gelieferte Steuerstrom muß unabhängig von der Belastung vom Steuerkreis sein, d. h., der Strom darf sich nicht ändern, wenn die Kippdrossel 2 durch öffnen des Schalters 7 zugeschaltet wird. Dies läßt sich z. B. durch einen Stabilisierungswiderstand im Stromkreis in bekannter Weise erreichen. The control current supplied by the controller must be independent of the load on the control circuit, i. H., the current must not change when the throttle 2 is switched on by opening the switch 7 will. This can be z. B. achieve by a stabilization resistor in the circuit in a known manner.

Im folgenden sei angenommen, daß die Heizwicklung H₂ wie im vorigen Beispiel eine etwas kleinere Heizleistung erreicht als die Heizwicklung H₁, daß jedoch die Wicklung H₃ annähernd die doppelte Heizleistung wie die Wicklung H₂ erzeugt. In diesem Fall ergibt sich die Schaltung wie in Fig. 2 skizziert; es ist lediglich der Schalter 8 einzufügen und eine Vorrichtung an der Kippdrossel 1 anzubringen, die ein Kippen der Kippdrossel 1 -in Abhängigkeit von der Stellung der Drossel 2 ermöglicht. Das Hochkippen der Drossel wird z. B. durch einen kurzzeitigen Gleichspannungsimpuls bewirkt, während das Zurückkippen durch kurzzeitiges Kurzschließen der Drossel 1 erfolgen kann. Es wird wieder der Regelvorgang beim Hochfahren des Ofens betrachtet. Das Hochkippen der Drossel 1 sowie das Einschalten der Heizwicklung H₂ erfolgt wie oben beschrieben. Reicht die Heizleitung immer noch nicht aus, so kippt die Drossel 2 hoch, schaltet hierbei die Heizwicklung H₃ ein und bringt durch kurzzeitiges Schließen des Schalters 8 die Kippdrossel 1 und dessen Relais zum Abfallen, so daß dieIn the following it is assumed that the heating winding H _2, as in the previous example, achieves a somewhat lower heating output than the heating winding H ₁ , but that the winding H ₃ produces approximately twice the heating output as the winding H _2. In this case, the circuit is as sketched in FIG. 2; it is only necessary to insert the switch 8 and to attach a device to the tilting throttle 1 which enables the tilting throttle 1 to be tilted depending on the position of the throttle 2. The tilting of the throttle is z. B. caused by a brief DC voltage pulse, while the tilting back can be done by briefly short-circuiting the throttle 1. The control process when starting up the furnace is again considered. The throttle 1 is tilted up and the heating winding H ₂ is switched on as described above. If the heating line is still not sufficient, the throttle 2 tilts up, this switches on the heating winding H ₃ and, by briefly closing the switch 8, causes the tilting throttle 1 and its relay to drop out, so that the

Heizwicklung H₂ wieder ausgeschaltet wird. Der Schalter 7 bleibt jedoch in geöffneter Stellung stehen. Reicht die Heizleitung immer noch nicht aus, so wird nach erneutem Durchlaufen der Kurve Fig. 1 a das Relais der Kippdrossel 1 wieder eingeschaltet und somit auch die Wicklung H₂ erneut zugeschaltet. In diesem Fall kann also die vierfache Heizleistung der Wicklung H₁ für die Regelung nutzbar gemacht werden, während die Steuerdrossel lediglich für die Leistung der Wicklung H₁ zu dimensionieren ist. Ist die Ofentemperatur zu hoch, so muß zunächst die Kippdrossel 1 abfallen, deren Charakteristik für diesen Fall nach Fig. 1 c zu bemessen ist. Muß die Heizleistung weiter vermindert werden, so fällt schließlich die Kippdrossel 2 ab und gibt hierbei über die obenerwähnte Hilfseinrichtung einen Gleichspannungsimpuls auf die Drossel 1, die hierdurch hochgekippt wird und die Heizwicklung H₂ einschaltet. Diese zusätzliche Einrichtung ist im Schema der Fig. 2 nicht gezeichnet. Sie wird jedoch im Zusammenhang der Beschreibung zu der Fig. 3 erläutert.Heating coil H ₂ is switched off again. The switch 7, however, remains in the open position. If the heating line is still insufficient, the relay of the toggle throttle 1 is switched on again after running through the curve in FIG. 1a again and thus the winding H _{2 is} switched on again. In this case, four times the heating power of the winding H _{1 can be used} for the regulation, while the control throttle only needs to be dimensioned for the power of the winding H _1. If the furnace temperature is too high, the tilting throttle 1 must first drop, the characteristic of which is to be measured according to FIG. 1c for this case. If the heating power has to be reduced further, the flip-flop throttle 2 finally drops and sends a DC voltage pulse to the throttle 1 via the auxiliary device mentioned above, which is thereby flipped up and the heating coil H ₂ switches on. This additional device is not shown in the diagram of FIG. However, it is explained in connection with the description relating to FIG. 3.

Auch die oben beschriebene Schaltung läßt sich noch erweitern, so daß sich z. B. die Heizleistung der Wicklungen H₀ und folgende wie 1:2:4 usw. verhalten. Statt dessen kann z. B. auch entsprechend der dezimalen. Gruppierung der Gewichtssätze bei Waagen ein Verhältnis 1:2:2:5:10 usw. oder ähnlich gewählt werden.The circuit described above can be expanded so that z. B. the heating power of the windings H ₀ and the following as 1: 2: 4 etc. behave. Instead, z. B. also according to the decimal. Grouping of the weight sets with scales a ratio of 1: 2: 2: 5: 10 etc. or similar can be selected.

In Fig. 3 sind fünf Heizwicklungen angeordnet, die durch nur zwei Kippdrosseln gesteuert werden.In Fig. 3 five heating coils are arranged, which are controlled by only two toggle throttles.

Die Heizwicklungen H₂.. .H₅ können durch die Schalter 20 ... 23 eingeschaltet werden. Die Heizleistungen dieser Wicklung können entweder annähernd von gleicher Größe sein oder, wie oben beschrieben, in entsprechenden Verhältnissen zueinander stehen. Im folgenden soll angenommen werden, daß die Heizleistungen annähernd gleich groß sind. Die Schaltung läßt sich aber leicht so abwandeln, daß z. B. die Heizleistungen im Verhältnis 1:2:4:8 zueinander stehen. Die Kippdrosseln 1 und 2 sind mit den Schaltern 24 und 25 und je mit einer entsprechenden Spannungsquelle 26 und 34 ausgerüstet, um ein Hochkippen der Drosseln in Abhängigkeit von entsprechenden anderen Umschaltvorgängen unabhängig vom Steuerstrom bewirken zu können, d. h., das Hochkippen soll erfolgen können, wenn sich der Steuerstrom z. B. innerhalb der durch die Punkte 17 und 14 in Fig. 1 c gegebenen Grenzen bewegt. Wir betrachten nun wieder das Hochfahren des Ofens bis zum Einschalten sämtlicher Heizwicklungen. Es sei angenommen, daß der Schalter 27 geöffnet und der Schalter 28 geschlossen ist. Nach dem Umkippen der Drossel 1 wird der Schalter 20 geschlossen und damit die Heiz wicklung H₂ eingeschaltet sowie der Schalter 28 geöffnet und die Drossel 2 ebenfalls vom Steuerstrom durchflossen. Beim weiteren Ansteigen der Heizleistung kippt schließlich die Drossel 2 hoch, schließt über ihr Relais den Schalter 21 und kurzzeitig den Schalter 27, so daß die Drossel 1 auf den unteren Bereich der Kippkennlinie zurückgekippt wird. Gleichzeitig wird hierbei das Relais der Kippdrossel 1 auf den Schalter 22 umgeschaltet, so daß bei nochmaligem Durchlaufen der Kennlinie nach Fig. la von der Drossel 1 jetzt der Schalter 22 geschlossen und die Heizwicklung H₁ eingeschaltet werden kann. Gleichzeitig mit diesem Schaltvorgang wird die Kippdrossel 2 mittels des Schalters 28 einen Augenblick kurzgeschlossen und damit auf den unteren Teil der Kippkennlinie zurückgekippt. Außerdem wird das Relais der Drossel 2 auf den Schalter 23 geschaltet, so daß beim erneuten Durchlaufen der Steuerkennlinie 1 a jetzt durch das Relais der wiederum hochkippenden Drossel 2 der Schalter 23 und damit die Heizwicklung H g eingeschaltet wird. In diesem Fall ist die äußerste Heizleistung des Ofens erreicht. Wird die Ofentemperatur zu hoch, so erfolgen die Schaltvorgänge jetzt in umgekehrter Reihenfolge, d. h., die Drossel 2 kippt zurück und öffnet den Schalter 23. Nach erneutem Durchlaufen der Steuerkennlinie kippt die Drossel 1 zurück, öffnet den Schalter 22 und schließt kurzzeitig den Schalter 25, so daß die Drossel 2 hochgekippt wird. Außerdem wird das Schaltrelais der Drossel 2 auf den Schalter 21 umgelegt. Wird die Steuerkennlinie jetzt wiederum rückwärts durchlaufen, so kippt die Drossel 2 zurück, öffnet den Schalter 21, schließt kurzzeitig den Schalter 24 und kippt damit die Drossel 1 hoch. Gleichzeitig wird das Schaltrelais der Drossel 1 mit dem Schalter 20 verbunden, so daß nach Durchlaufen der Steuerkennlinie jetzt die Drossel 1 in die Grundstellung kippt und den Schalter 20 öffnet. In diesem Fall ist der Ausgangszustand, von dem die Beschreibung oben ausging, hergestellt.The heating coils H ₂ .. .H ₅ can be switched on by the switches 20 ... 23. The heating power of this winding can either be approximately the same size or, as described above, be in corresponding ratios to one another. In the following it should be assumed that the heating capacities are approximately the same. The circuit can easily be modified so that, for. B. the heating capacities are in the ratio 1: 2: 4: 8 to each other. The toggle throttles 1 and 2 are equipped with switches 24 and 25 and each with a corresponding voltage source 26 and 34 in order to be able to cause the throttles to tilt up depending on other corresponding switching processes independently of the control current, that is, the tilting up should be able to take place if the control current z. B. moved within the limits given by points 17 and 14 in Fig. 1c. We now look again at the start-up of the furnace until all heating coils are switched on. It is assumed that switch 27 is open and switch 28 is closed. After the throttle 1 has tipped over, the switch 20 is closed and thus the heating winding H _{2 is} switched on and the switch 28 is opened and the control current also flows through the throttle 2. When the heating power increases further, the throttle 2 finally tilts up, closes the switch 21 via its relay and briefly the switch 27, so that the throttle 1 is tilted back to the lower range of the tilting characteristic. Simultaneously, the relay of the Kippdrossel 1 is switched to the switch 22 in this case, again, so that in passing through the characteristic curve of Fig. La of the reactor 1 now the switch 22 can be closed and the heating coil ₁ H switched on. Simultaneously with this switching process, the tilting throttle 2 is short-circuited for a moment by means of the switch 28 and thus tilted back to the lower part of the tilting characteristic. In addition, the relay of the throttle 2 is switched to the switch 23, so that when the control characteristic curve 1 a is passed through again, the switch 23 and thus the heating coil H g is switched on by the relay of the throttle 2, which again tilts up. In this case, the furnace has reached its maximum heating output. If the furnace temperature is too high, the switching operations now take place in the reverse order, that is, the throttle 2 tilts back and opens the switch 23. After running through the control characteristic again, the throttle 1 tilts back, opens the switch 22 and briefly closes the switch 25, so that the throttle 2 is tilted up. In addition, the switching relay of the throttle 2 is switched to the switch 21. If the control characteristic is now passed backwards again, the throttle 2 tilts back, opens the switch 21, briefly closes the switch 24 and thus tilts the throttle 1 up. At the same time, the switching relay of the throttle 1 is connected to the switch 20, so that after it has passed through the control characteristic, the throttle 1 now tilts into the basic position and the switch 20 opens. In this case, the initial state from which the description was based is established.

In Fig. 4 soll das an die Arbeitsmaschine 29 übertragene Drehmoment konstant gehalten werden. Hierzu sind die beiden Motoren 31 und 32 vorgesehen, die z. B. auf ein Differentialgetriebe 30 wirken. Die übrigen Bezugsziffern der Fig. 4 haben die gleiche Bedeutung wie in der vorhergehenden Beschreibung. Reicht die Leistung des von der Drossel 3 gesteuerten Motors 31 nicht aus, so· kippt die Drossel 1 hoch und schließt den Schalter 33. Hierdurch wird der Motor 32 zugeschaltet. Entsprechend den früheren Beispielen lassen sich natürlich auch beliebige weitere Stufen und Schaltkombinationen einführen. An Stelle von mehreren Motoren kann beispielsweise auch ein einziger Motor und Getriebe mit mehreren Schaltgängen verwendet werden. Reicht dann die Leistung des Motors nicht aus, um das geforderte Drehmoment aufrechtzuerhalten, so wird ein entsprechend kleinerer Gang des Getriebes mittels einer Kippdrossel eingeschaltet. Weitere Gänge lassen sich nach dem früher beschriebenen Schema schalten.In FIG. 4, the torque transmitted to the working machine 29 is to be kept constant. For this the two motors 31 and 32 are provided, the z. B. act on a differential gear 30. The remaining Reference numerals in FIG. 4 have the same meaning as in the preceding description. Enough the power of the motor 31 controlled by the throttle 3 does not turn off, the throttle 1 tilts up and closes the switch 33. As a result, the motor 32 is switched on. According to the earlier examples Of course, any further stages and switching combinations can also be introduced. Instead of For example, multiple motors can also have a single motor and transmission with multiple gear shifts be used. If this is the case, the engine's output is insufficient to generate the required torque To maintain this, a correspondingly lower gear of the transmission is switched on by means of a tilting throttle. Further gears can be shifted according to the scheme described earlier.

Auf diese Weise kann man z. B. bei einem Kraftfahrzeug die für optimales Betriebsverhalten erforderliche Drehzahl des Motors und ein dementsprechend auf die Antriebsräder des Fahrzeugs ausgeübtes optimales Drehmoment automatisch einstellen. Das Fahrzeug fährt hierbei z. B. in bergigem Gelände stets mit optimalem Betriebsstoffverbrauch. So kann beispielsweise der Gashebel mittels einer Steuerdrossel 3 betätigt und das Schalten der Gänge durch entsprechende Kippdrosseln besorgt werden.In this way you can z. B. in a motor vehicle that required for optimal performance Speed of the engine and an optimal one exerted accordingly on the drive wheels of the vehicle Set the torque automatically. The vehicle drives here z. B. always with in mountainous terrain optimal fuel consumption. For example, the throttle lever can be actuated by means of a control throttle 3 and the shifting of the gears can be done by corresponding toggle throttles.

Statt die Regelgröße durch die zusätzlichen Stellorgane stufenweise zu verstärken, kann prinzipiell für bestimmte Anwendungsfälle in der gleichen Weise die Regelgröße in entsprechenden Stufen geschwächt werden.Instead of gradually increasing the controlled variable by the additional control elements, in principle for certain applications in the same way weaken the controlled variable in corresponding stages will.

Als stetig veränderbares Stellorgan können statt einer Steuerdrossel auch beliebige, dem Verwendungszweck angepaßte andere Stellmotoren, z. B. ein Thyratronverstärker oder auch pneumatische Organe, verwendet werden.Instead of a control throttle, any desired purpose can be used as a continuously variable control element adapted other servomotors, e.g. B. a thyratron amplifier or pneumatic organs are used will.

Claims

Patent claims:

1. Continuously operating electrical regulating and control device with a large adjustment range, e.g. B. for pressure, quantity, temperature, humidity, torque, characterized in that a steady

working controller designed for only part of the control range is used and each when the subrange is exceeded by the regulator controlled throttles to that of the regulator constant adjustable subrange fixed, the manipulated variable change When passing through the sub-range, corresponding manipulated variable levels are switched on.

2. Regulation and control device according to claim 1, characterized in that the additionally switchable Manipulated variable levels strengthen or weaken the controlled variable;

3. Regulation and control device according to claim 1 and 2, characterized by a control throttle to influence the continuously changeable manipulated variable and one or more, in the flat Curve parts of the control characteristic of the control throttle switching tilt throttles.

4. Regulation and control device according to claim 1 or the following, characterized in that the continuously changeable control range is greater than the manipulated variable step (s) that can also be switched on.

5. Regulation and control device according to claim 1 or the following with a plurality of tilt throttles and corresponding to several additional manipulated variable levels, characterized in that the additional Manipulated variable levels are of different sizes.

6. Regulation and control device according to claim 1 or the following, characterized in that according to the tipping over of the previous tilting throttle is followed by the next one, if necessary is switched on after a delay time.

7. Regulation and control device according to claim 1 or the following, characterized in that of • one after the other · switchable, fixed ^ manipulated variable levels the next activated level is smaller than the previous one.

8. Regulation and control device according to claim 1 or following, characterized in that the successive, unequal manipulated variable stages z. B. behave like 1: 2: 4 etc. or 1: 2: 2: 5: 10: 20 etc.

9. Regulation and control device according to claim 1 or the following, characterized in that when Switching on each subsequent manipulated variable level, the previous level is switched off and the associated one Toggle throttle z. B. is tilted back by short-circuiting and that when tilting back of the following stage, the previous manipulated variable stage is switched on at the same time and their Tilting throttle is tilted up again by a DC voltage pulse.

10. Regulation and control device according to claim l · or the following, characterized by Use of only two toggle throttles for switching more than two manipulated variable levels.

11. Regulation and control device according to claim 1 or the following, characterized in that that when tilting the second tipping stage, the first tipping stage is tipped out and the next one The manipulated variable level is switched and that when the second flip-flop level is tilted back, the first Tilting stage is automatically tilted and switched to the previous manipulated variable stage.

Considered publications:

German Patent No. 500,930;

ETZ 1933, p. 1037; 1935, p. 1117;

(Deutsche) Elektrotechnik, 1949, p. 239;

Electrical engineering and mechanical engineering, 1936, p. 349;

Book by Uno Lamm: "The Transductor" Acta Polytechnica, Electrical Engineering Series, Vol. 1, No. 5, Stockholm5, Sweden (1948), p. 16;

W. Geyger: "Magnetic Amplifier Circuits", New York 1954, pp. 105 to 111, 168.

1 sheet of drawings