CH412994A - Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Stellmotors für die pilotpegelgesteuerte Pegelregelung in Nachrichtenübertragungssystemen - Google Patents

Description

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 Schaltungsanordnung zum Betrieb eines    Stellmotors      für   die    pilotpegelgesteuerte      Pegelregelung   in    Nachrichtenübertragungssystemen   Die Erfindung bezieht sich auf eine    Schaltungsan-      ordnung   zum Betrieb    eines   Stellmotors für die    pilot-      gesteuerte   Pegelregelung in    Nachrichtenübertragungs-      systemen,   bei der der Stellmotor im Querzweig einer Brückenanordnung liegt, deren Brückenglieder auf der einen Seite des Querzweiges aus vorwiegend    ohmschen   Widerständen, auf der anderen    Seite   aus verstärkenden Elementen bestehen,

   wobei das eine    dieser   Elemente durch die gleichgerichtete    Pilotspannung,   das andere durch eine Vergleichsspannung gesteuert wird. 



  Bei    Nachrichtenübertragungssystemen   ist es üblich, den Verstärkungsgrad, der auf der    übertragungs-      strecke   eingesetzten Verstärker in    Abhängigkeit   von dem Pegel einer    mitübertragenen      Pilotfrequenz   zu regeln. An solche Regeleinrichtungen werden hauptsächlich zwei Forderungen gestellt.

   Einmal soll die Einrichtung ein gewisses Speichervermögen aufweisen, damit bei plötzlichem Ausfall der    Pilotfrequenz   oder deren Absinken unter einen Mindestwert möglichst kein    Heraufreglen   der Verstärkung erfolgt, anderseits soll die Regelung auch einen gewissen Totbereich symmetrisch zu dem    Piiotsollpegel   aufweisen um zu verhindern, dass die Regelung bereits auf kleinste    PilotpegeJänderungen   anspricht und so    fast   ständig in Tätigkeit ist. 



  Die vorliegende Erfindung behandelt alleinig die Aufgabe, eine vorteilhafte Realisierung eines    Totbe-      re:ches   aufzuzeigen. Z. B. könnte ein solcher Totbcreich einmal durch Einschalten von Relais anstatt der    ohmischen   Widerstände der Brückenanordnung oder in deren Querzweig erreicht werden.

      Hierbei   wären    die   Relais so auszulegen, dass .sie erst bei einer vorgegebenen    PiLlotpegelabweichung   vom    Sollpegel   ansprechen und den    Stellmotor      anschalten.      Anderseits   könnte man    auch   daran denken, den    Stellmotor   selbst so auszulegen,    dass   sein    Anlauf   erst bei einem dem gewünschten    Totbereich   entsprechenden Querzweigstrom erfolgt. Beide Wege führen nicht zum Erfolg, da infolge der unvermeidlichen    Streuungen   der verwendeten    magnetomechanischen      Elemente   die Lage der Grenzen nicht hinreichend konstant und genau zu realisieren ist. 



     Erfindungsgemäss      wird   nun ein solcher symmetrisch zu    beiden   Seiten des Sollwertes des    Pilotpegels   liegender    Totbereich   unter Vermeidung der beschriebenen Mängel    dadurch      erreicht,   dass zu dem im Querzweig der Brückenanordnung    :

  liegenden      Stell-      motor   eine oder mehrere Dioden parallel bzw. in Reihe derart eingeschaltet ist oder    sind,   dass    diese   Diode oder Dioden bis zu einem vorgegebenen Werte des Unter- bzw.    Überschreitens   des    Pilotpegelsollwer-      tes   entweder den durch diese Abweichungen verursachten    Brückenquerstrom   aufnimmt bzw.. sperrt oder aufnehmen bzw. sperren. 



  Nach    einer      beispielsweisen   Ausbildung der Erfindung wird    dieses   dadurch erreicht, dass parallel zum Stellmotor zwei    gegeneinandergeschaltete   Dioden vorgesehen sind, deren    gemeinsamer   Verbindungspunkt an eine derartig bemessene    Vorspannung   gelegt ist, dass bei kleinen Abweichungen vom    Pilotpegelsoll-      wert   die Dioden    die      Kollektorstromänderungen   aufnehmen, bei grösseren dagegen eine Diode gesperrt 

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 wird.

   Eine    zweite   beispielsweise Ausbildung der Erfindung erreicht dieses    dadurch,      dass   in Reihe zum Stellmotor zwei    gegeneinandergeschaltete      Zenerd@ioden   vorgesehen sind, von denen bei kleinen Abweichungen vom    Pilotpegelsollwert   jeweils eine gesperrt und eine leitend wird und dass erst bei grösseren Abweichungen beide leitend werden.

   Eine dritte Ausbildung erreicht dieses mit Hilfe nur einer    Zenerdiode   dadurch, dass durch die    Vergleichsspannung   die Brückenanordnung    derartig      in      Unsymmetrie   bezogen auf den    Sollwert   des    Pilotpegels   gebracht wird, dass sich zu diesem ein    symmetrischer      Totbereich   ergibt. 



  Die Erfindung soll nun anhand der Figuren beispielsweise    beschrieben   werden. 



     Fig.   1 zeigt eine bekannte Steuerschaltung für einen Stellmotor und zwar    Fig.   1a deren Stromlauf,    Fig.      1b   die Ausgangselektroden- und die    Stellmotor-      spannung.   



     Fig.   2 zeigt eine solche Schaltung gemäss der Erfindung, und zwar    Fig.   2a den Stromlauf,    Fig.   2b die Spannung am    Stellmotor.   



     Fig.   3 zeigt eine weitere Schaltung gemäss der Erfindung, und zwar    Fig.   3a den Stromlauf,    Fig.   3b die Ausgangselektroden- und die    Stellmotorspannung.   



     Fig.   4    zeigt   eine vereinfachte    erfindungsgemässe   nach    Fig.   3, und zwar    Fig.   4a deren Stromlauf,    Fig.   4b die Ausgangselektroden- und die    Stellmotorspannung.   



     Fig.   la zeigt eine in    Röhrenausführung   seit langem bekannte Steuerschaltung für    Stellmotore,   wie sie im Prinzip in dem Buche von B.    Chance,   V.    Hughes,   D.    Sayre   und F. C.    Williams       Waveforms    New York 1949 in    Fig.   9.43 auf Seite 360 sowie in dem Buche von G. E. Volley und H. Wallmann    Wacuum   Tube    Amplifiers    New York 1948 in    Fig.   11.28 Seite 446 abgebildet und beschrieben wurde.

   Auf die Arbeitsweise braucht deshalb wohl nicht mehr ausführlich eingegangen werden, zumal in    Fig.      1b   der Verlauf der    Kollektorspannungen   gegen den    Emitter   und der der    Stellmotorspannung   dargestellt ist. Von dem Stellmotor ist nur der Läuferstromkreis    dargestellt.   Die nicht dargestellte Felderregung erfolgt entweder durch einen    Permanetmagnet   oder über die an eine besondere    Gleichspannungsquelle   z.

   B. die Versorgungsspannungsquelle    UB   angeschlossene    Feldwicklung.   Wie aus    Fig.      1b      hervorgeht   ergibt sich die prozentual stärkste Änderung der Motorspannung bei kleinen Abweichungen von dem    Sollwerte   der zu überwachenden Spannung. Eine solche Anordnung, zur    pilotpegelge-      steuerten      Pegelregelung   eingesetzt, wird also    bereits   bei kleinsten Änderungen ansprechen und ständig in Bewegung sein, zumal moderne    Stellmotore   sehr empfindlich sind und bereits bei Läuferspannungen von etwa 30    mV   anlaufen.

   Diese Anordnung weist also den gewünschten    Totbereich   beiderseits des Sollwertes des    Pilotpegels   nicht auf. 



  Zur Erzeugung eines solchen erwünschten    Totbe-      reiches   wird nun    erfindungsgemäss   vorgeschlagen,    par-      a:llel   bzw. in Reihe zum Läufer des    Stellmotors   mindestens eine Diode    einzuschalten.      Fig.   2a zeigt nun eine solche Schaltungsanordnung, die in ihrem Grundauf- bau der der    Fig.   la entspricht. Hier sind jedoch zwei Dioden Dl und D2    gegeneinandergeschaltet   parallel zum Läufer des Stellmotors geschaltet.

   Ihr gemeinsamer Verbindungspunkt liegt an einer    Vorspannung      U".   Diese Schaltung ist symmetrisch, es    fliessen   also bei Sollpegel gleiche    Kollektorströme:   IC    io=Ic      =o=      V2      IE   Die    Dimensionierung   muss so erfolgen, dass f.    U$   -    Ic      1"   .    Rio   1>    Un   < f    UB   -    Ic      :,.   . RK:: ist, damit ein    Diodenstrom      ID,      bzw.      ID,   fliessen kann.

   Dadurch werden die Beträge der    Spannungen   UM    =Uh,      cv      UD   und die am Läufer des Stellmotors: Um =0 Kleine    Pilotpegeländerungen      a      U,.   sollen diesen Zustand nicht verändern, solange die hierdurch hervorgerufenen    Kollektorstromänderungen   der Transistoren    02      1"o   bzw.    i)      Ic@o   kleiner als der    Diodenstrom      ID,   bzw.    ID,   sind. Bei grösseren Pegeländerungen wird zunächst eine Diode gesperrt, der Stellmotor läuft jetzt an. Bei noch grösseren Pegeländerungen erfolgt    schliesslich   die Sperrung eines Transistors.

   Für die Grösse des    Totbereiches   ist der Strom    IDi   bzw.    ID_   bestimmend. Die Motorspannung bleibt gleich 0, solange 3    I,   <    Ir,   bzw. 3    I1_11   <    1D2   ist, bis zu dem Punkte an dem    c,      1""   >_    ID,   bzw. c    @r:n   >_    I,_   wird. Hier wird die Diode Dl bzw.

   D2 gesperrt.    Zweck-      mässigerweise   ist die Schaltung so zu dimensionieren, dass bei den üblicherweise auftretenden    Pilotpegel-      abweichungen   die Transistoren    Trs   1 bzw.    Trs   2 als Schalter arbeiten, d. h. bereits vollständig gesperrt bzw. vollständig durchgeschaltet sind.    Hierdurch   wird die von den Transistoren aufgenommene Gleichstromleistung gering und der Wert der Läuferspannung des Stellmotors bleibt    gleichmässig   gross.

   Es braucht wohl nicht ausgeführt werden, wie dieses Ziel durch Auswahl geeigneter    Transistorentypen   und durch entsprechende    Dimensionierung   der Elemente    R.1,      RK..      RE,      RR,   und    R$2   erreicht werden kann. Ein    Mangel   der Schaltung    besteht   darin, dass der    Innenwiderstand   der Dioden D, und    D2   nicht zu vernachlässigen .ist, er bewirkt, dass die Spannung im    Totbereich   nicht exakt gleich 0 ist, sondern von den die Dioden    durchflies-      senden   Strömen abhängt.

   Sie ergibt sich bei dem gewählten Beispiel für einen    Totbereich   von      1 < o   ein Abweichen von dem Nullwert der Läuferspannung um   100    mV.   



  Hierdurch kann bei empfindlichen Stellmotoren bereits ein Regelvorgang ausgelöst werden. Es    kann   zwar dabei durch Vor- und/oder    Parallelwiderstände   die Empfindlichkeit des Motors verringert werden, jedoch sinkt gleichzeitig auch der Wirkungsgrad der    Schaltungsanordnung.   



  Die in    Fig.   3a dargestellte Schaltungsanordnung vermeidet nun diesen Nachteil. Die Grundschaltung entspricht wieder der nach    Fig.   la. Es sind    jedoch   in Reihe mit der Läuferwicklung des Stellmotors zwei    gegeneinandergeschaltete      Zenerdioden   Dl und D2 gelegt. Bei Unter- bzw. Überschreiten des    Pilotsoll-      pegels   ist stets eine der Dioden leitend die andere je- 

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 doch solange gesperrt, bis die an ihr anliegende Spannung den    Zenerknick   erreicht hat. Bis zum Erreichen dieses Punktes bleibt also der Stromweg für    die   Läuferwicklung    gesperrt,   darüber hinaus wird er freigegeben.

   Der Verlauf der    Kollektorspannungen   der Transistoren    Trsl   und    Trs2   gegenüber dem    Emitter   sowie der der Läuferwicklung des Stellmotors ist in    Fig.   3b dargestellt. Über die    zweckmässige      Dimensio-      nierung   der Schaltung gelten sinngemäss die zu der Schaltungsanordnung    nach      Fig.   2a ausgeführten Gesichtspunkte.

   Während bisher die Schaltungsanordnungen nach    Fig.   la bis 3a rein symmetrisch ausgebildet waren, d. h. der    Nullabgleich   der Brückenschaltung bei    Pilotspannungssollpegel   eintrat, wodurch die Widerstände Rh, und    RK2,      sowie   die    Transistoren      Trsl   und    Trs2   gleiche Werte aufweisen    müssten   ist es natürlich auch möglich,    eine   unsymmetrisch aufgebaute Brückenschaltung einzusetzen. 



  Eine solche ist in    Fig.   4a dargestellt. Diese    Mass-      nahme   führt gegenüber der Anordnung nach    Fig.   3a zu der Einsparung einer    Zenerdiode.   Zwar könnte man auch bei einer symmetrischen Ausbildung der Brücke nur eine    Zenerdiode      einsetzen,   wenn man den Beginn des    Totbereiches   auf den    Brückenabgleich   und sein Ende in den    Zenerknick   dieser Diode legen würde. Hierbei ergibt sich aber der Nachteil, dass die    Läuferwicklungsspannungen   für gleich grosse Pegelabweichungen nach oben bzw. unten unterschiedlich gross würden.

   Durch Wahl ungleich grosser Arbeitswiderstände    RK,   und    RK2   lassen sich die in    Fig.   4b dargestellten Kurven für die    Kollektorspannungen      UK,   und    UK,   gegenüber dem    Emitter   erzielen, so dass sich für die Läuferwicklung des Stellmotors wieder ein symmetrischer Verlauf gegenüber dem Nullwerte    bei      Pilotspannungsso:llpegel   ergibt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Stellmotors für die pilotpegelgesteuerte Pegelregelung in Nachrichtenübertragungssystemen, bei der der Läufer des Stellmotors im Querzweig einer Brückenanordnung liegt, deren Brückenglieder auf der einen Seite des Querzweiges aus vorwiegend ohmschen Wider- ständen, auf der anderen Seite aus verstärkenden Elementen bestehen, wobei das eine dieser Elemente durch die gleichgerichtete Pilotspannung, das andere durch eine Vergleichsspannung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet,

   dass zum Erreichen eines Totbereichessymmetrisch zu beiden Seiten des Sollwertes des Pilotpegels zu dem im Querzweige liegenden Läufer des Stellmotors eine oder mehrere Dioden parallel bzw. in Reihe derart eingeschaltet ist oder sind, dass diese Diode oder Dioden bis zu einem vorgegebenen Werte des Unter- bzw. Überschreitens des Pilotsollwertes entweder den durch diese Abweichungen verursachten Brückenquerstrom aufnimmt bzw. sperrt oder aufnehmen bzw. sperren. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Läufer des Stellmotors zwei gegeneinandergeschaltete Dioden vorgesehen sind, deren gemeinsamer Verbindungspunkt an eine derartig bemessene Vorspannung gelegt ist, dass bei kleinen Abweichungen vom Pslotpegelsoll- wert die Dioden die Kollektorstromänderungen auf- nehmen, bei grösseren Abweichungen dagegen eine Diode gesperrt wird. 2.

   Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zum Läufer des Stellmotors zwei gegeneinandergeschaltete Zenerdio- den vorgesehen sind, von denen bei kleinen Abweichungen vom Pi:lotpegelsollwert jeweils eine gesperrt und eine leitend ist und dass erst bei grösseren Abweichungen des Pilotpegels vom Sollwert beide leitend werden. 3.

   Schaltungsanordnung nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zum Läufer des Stellmotors eine Zenerdiode vorgesehen ist, dass durch die Vergleichsspannung die Brückenanordnung derartig in Unsymmetrie bezogen auf den Sollwert des Pilotpegels gebracht wird, dass sich zu diesem ein symmetrischer Totbereich ergibt.