Controller for a pulsed servovalve
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2 claims: 2 independent, 0 dependent
- 1213S287 * λ 213S287 *λ i 2 i 2 could. The mechanical and electrical effort konnte. Der mechanische und elektrische Aufwand Claims:is kept to a minimum. It can, for example, only with two on-off solenoid valves the Patentansprüche: ist auf ein Minimum beschränkt. Es kann beispielsweise nur mit zwei Ein-Aus-Magnetventilen das 1. Control circuit for a flow valve with the same as with ten or more on-off vent at least two independently einlen len in known digitally controlled Durcnflußventi- and turn-off solenoid valves, GE recognized len achieved. The electrical control circuit draws through a sawtooth generator itself can be very in modern circuit technology (10 to 16,18, 22, 24, 26, 32), whose output, cheap and stout constructed. Trctzsignal (line 114) together with the Steueri- can be adjusted by the erfmdungsgemaße Steuerschalgnal (line 36, 38) at least two on untero tion the flow valve steplessly and exactly einzuieliche voltage thresholds (49, 51). Both an analog controller provided threshold switches (44, 46) fed example, via a corresponding DC voltage, by which when exceeding the each as well as a digital control m equal simply because set threshold each one-way possible. 1. Steuerschaltung für ein Durchflußventil mit gleiche wie mit zehn oder noch mehr Ein-Aus-Ventimindestens zwei unabhängig voneinander ein- 5 len bei bekannten digital gesteuerten Durcnflußventi- und ausschaltbaren Magnetventilen, ge kenn- len erreicht werden. Die elektrische Steuerschaltung zeichnet durch einen Sägezahngenerator selbst kann in moderner Schaltungstechmk sehr ein-(10 bis 16,18, 22, 24, 26, 32), dessen Ausgangs- fach, billig und gedrungen aufgebaut werden. Trctzsignal (Leitung 114) zusammen mit dem Steuersi- dem kann durch die erfmdungsgemaße Steuerschalgnal (Leitung 36, 38) mindestens zwei auf unter- io tung das Durchflußventil stufenlos und genau eingeschiedliche Spannungsschwellwerte (49, 51) ein- stellt werden. Sowohl eine Analogsteuerung beigestellten Schwellwertschaltern (44, 46) zugeführt spielsweise über eine entsprechende Gleichspannung wird, durch welche beim Überschreiten des je- als auch eine Digitalsteuerung ist m gleich einfacher weils eingestellten Schwellwertes jeweils ein zu- Weise möglich. The invention will be described below with reference to schematic drawings of an exemplary embodiment geordnetes Magnetventil (74, 90) ein- oder ausge- 15 Die Erfindung wird in folgenden an Hand schemaschaltet wird, tischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel
- 2Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch näher erläutert. Second Control circuit according to claim 1, explained in more detail. 10 that the sawtooth generator (FIGS. 1 and 3 show details of an inventive gekennzeichnet, daß der Sägezahngenerator (10 F i g. 1 und 3 zeigen Einzelheiten einer erfindungs- bis 16, 18, 22, 24, 26, 32) einen seine Ausgangs- gemäßen Steuerschaltung;to 16, 18, 22, 24, 26, 32) has a control circuit according to its output;frequency modulating sweep generator (100 20 Fig. 2 shows the associated voltage waveforms;frequenz modulierenden Wobbelgenerator (100 20 Fig. 2 zeigt die zugehörigen Spannungsverläufe;bis 112) umfaßt. F i g. 4 zeigt ein hierbei anwendbares Magnetventil. to 112). F i g. 4 shows an applicable solenoid valve. According to FIG. 1, the control system according to the invention comprises Nach Fig. 1 umfaßt die erfindungsgemäße Steuer- circuit a sawtooth generator consisting of schaltung einen Sägezahngenerator, bestehend aus 25 the transistors 10 and 12, a charging capacitor 8, a unijunction Tran- 25 den Transistoren 10 und 12, einem Ladekondensator 8, einem diesem zugeordneten Unijunction-Tran- Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für ein sistor 24 sowie einen Ausgangstransistor 22. Sind die The invention relates to a control circuit for a sistor 24 and an output transistor 22. Are the Durchflußventil mit mindestens zwei unabhängig Transistoren 10 und 12 leitende, so steigt das Poten- Flow valve with at least two independent transistors 10 and 12 conductive, so increases the poten- from each other switched on and off solenoid valves. tial at the resistor 16 (node 14), the voneinander ein- und ausschaltbaren Magnetventilen. tial am Widerstand 16 (Schaltungspunkt 14) an, der In der Strömungsmittel-Regeltechnik werden bis- 30 Kollektorstrom des Transistors 12 lädt den Kondenher meist rein analog arbeitende, mechanisch gesk j- sator 18 auf und erzeugt dabei einen Spannungsanerte Durchflußregelventile verwendet, bei denen über stieg, über welchem die Basis 20 des Ausgangstransieine mehr oder weniger kompliziei te Steuermechanik stors 22 gesteuert wird. Wenn die Spannung am Kondurch Verstellen des Ventilkörpers der gewünschte densator 18 das Zündpotential des Transistors 24 er-Durchflußquerschnitt eingestellt wird. Solche Ventile 35 reicht, entsteht am Widerstand 26 ein Nadelimpuls, können durch Vorschalten eines Digital-Analog- und der Kondensator 18 wird entladen. Die Transi-Wandlers auch in Abhängigkeit von digitalen Steuer- stören 10 und 12 bleiben leitend. Der Transistor 10 Signalen eingestellt werden. Es sind auch schon rein dient zur Temperaturkompensation des Transistors digital arbeitende Durchflußregelventile bekannt, bei 12, der als Stromquelle dient. Dieser Arbeitszyklus denen ähnlich wie bei einer Dekade mehr oder weni- 40 wiederholt sich, wenn das Potential am Schaltungsger viele von parallelgeschalteten Ventilen vollstän- punkt 14 ausreichend negativ wird und die Transidig eingeschaltet oder vollständig ausgeschaltet sind, stören 10 und 12 leitend werden. Der am Kondensaje nachdem, we'~hes Digitalsignal an den entsprc- tor 18 entstehende Sägezahn wird über den Transichenden Digitaleingängen zu diesen parallelgeschal- stör 22 verstärkt und einem Spannungsteiler 28 von teten Ventilen anliegt (Zeitschrift für Messen, Steu- 45 dem an einen Emitterwiderstand 32 liegenden ern und Regeln, 1964, Heft II, S. 1S und 19). Auch Emitteranschluß 30 des Transistors 22 zugeführt. Die diese rein digital arbeitenden Durchflußregelventile Frt^uenz des Sägezahns wird entsprechend der gesind im mechanischen Aufbau noch relativ aufwen- wünschten Charakteristik des Durchlaßventils angedig und benötigen eine Vielzahl von einzelnen Ein- paßt. In the fluid control technology, the collector current of the transistor 12 charges the condenser usually purely analog, mechanical sator 18, thereby generating a Spannungsungsanerte flow control valves used in which rose over which the base 20 of the Ausgangsstransieine more or less complicated control mechanism stors 22 is controlled. When the voltage at Kondurch adjusting the valve body of the desired capacitor 18, the ignition potential of the transistor 24 er-flow area is set. Such valves 35 is sufficient, arises at the resistor 26, a needle pulse, can by pre-switching a digital-analog and the capacitor 18 is discharged. The Transi converters also remain dependent on digital control stoppers 10 and 12 remain conductive. The transistor 10 signals can be adjusted. There are already purely serves for temperature compensation of the transistor digitally working flow control valves known at 12, which serves as a power source. This duty cycle, similar to a decade, more or less repeats itself when the potential on the circuit board of many of the valves connected in parallel 14 becomes sufficiently negative and the transistors are on or completely off, interfering with 10 and 12 becoming conductive. The sawtooth generated at the capacitance after a digital signal to the output 18 is amplified via the transconducting digital inputs to these parallel circuits 22 and is applied to a voltage divider 28 of fixed valves (journal for measurement, control to an emitter resistor 32 Lies and Rules, 1964, Issue II, p. 1S and 19). Also emitter terminal 30 of the transistor 22 is supplied. The purely digitally operating flow control valves Frtz uenz the sawtooth is according to the gesind in the mechanical structure still relatively gewenwanted characteristic of the gate valve angedig and require a variety of individual fitted. Aus-Ventilen. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine 50 Die eigentlichen Steuersignale für das Ventil wer- Off valves. It is an object of the invention to provide a 50 The actual control signals for the valve Steuerschaltung zu schaffen, die mit geringem me- den über die Klemmen 36 und 38 zugeführt. Die To provide control circuit, the supplied with low me- over the terminals 36 and 38. The On a purely electrical way, the terminal 38 is grounded and the input signal chanischen Autwand auf rein elektrischem Wege die Klemme 38 liegt an Masse und das Eingangssignal An electrical input signal of analog size at 36 is supplied via the resistor 34 einem elektrischen Eingangssignal analoge Größe des bei 36 wird der über den Widerstand 34 zugeführten Durchflußquerschnitts eines Ventils nachzubilden er- Sägezahnspannung am Verbindungspunkt 40 des Reproduce flow cross-section of a valve-sawtooth voltage at the connection point 40 of the laubt. 55 Spannungsteilers 28 über den Widerstand 42 überla- laubt. 55 voltage divider 28 via the resistor 42 overlaid Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Steuer- gert. Das kombinierte Signal wird auf zwei Kanäle This task is carried out starting from a control unit. The combined signal will be on two channels circuit of the type mentioned at the outset, split in accordance with the invention, and passes over the resistances schaltung der eingangs erwphnten Art, erfindungsge- aufgeteilt und gelangt dabei über die Widerstände Measured by the features of the tag 48, 50 on the operational amplifiers 44, 46 with high maß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnen- 48, 50 auf die Operationsverstärker 44, 46 mit ho- den Teils des Hauptanspruches. Eine vorteilhafte hem Verstärkungsgrad. Das Netzwerk aus den the part of the main claim. An advantageous hem gain. The network from the Training this Steuerschal tu ag results from 60 resistors 52, 54, 56, 58, 60, 62 sets certain Weiterbildung dieser Steuerschal tu ag ergibt sich aus 60 Widerständen 52, 54, 56, 58, 60, 62 legt bestimmte dem Unteranspruch. Schwellwertpotentiale 49, 51 für jeden der Verstär- the dependent claim. Threshold potentials 49, 51 for each of the amplifiers Die erfindungsgemäße Steuerschaltung ermöglicht ker 44 bzw. 46 fest. Damit wirken die Verstärker 44, The control circuit according to the invention allows ker 44 and 46 fixed. Thus, the amplifiers 44 act, die Nachbildung eines vorbestimmten Durchfluß- 46 als Schwellwertschalter mit Iiin-/Ausschaltcha- the simulation of a predetermined flow 46 as a threshold value switch with an on / off switch cross section of a flow control valve on pure characteristic. The positive input of the amplifier 44 querschnittes eines Durchflußregelventils auf rein rakteristik. Der positive Eingang des Verstärkers 44 electric ways, which so far only with relatively large 65 is tuned to the threshold potential 49 and elektrischem Wege, was bisher nur mit relativ gro- 65 ist auf das Schwellwertpotential 49 abgestimmt und The mechanical complexity by more or less negative input of the amplifier 46 on the ßem mechanischen Aufwand durch mehr oder weni- der negative Eingang des Verstärkers 46 auf das ger valve valve body of a mechanically threshold potential 51. The combined input signal ger weit geöffneten Ventilkörper eines mechanisch Schwellpotential 51. Das kombinierte Eingangssignal adjustable flow valve will be reached the negative and positive inputs verstellbaren Durchflußventils erreicht werden wird den negativen und positiven tingängen züge-
Independent claims2
8 paragraphs, as filed
leads. Thus, signals above the threshold potential 49 are compared by the amplifier 44 and signals which are more negative than the threshold potential 51 by the amplifier 46.
The output of the amplifier 44 is supplied through a resistor 66 and a diode 68 to the transistor 64. Transistors 64 and 70 provide current amplification and serve as drivers for coil 72 of magnet 74. Resistor 76 and diode 78 are in parallel across coil 72 to damp return voltages across coil 72. Similarly, the output of the amplifier 46 is supplied to a transistor 80 through a resistor 82 and a diode 84. Transistors 80 and 86 serve as drivers for coil 88 of magnet 90. Resistor 92 and diode 94 act in the same manner as resistor 76 and diode 78. Magnet 74 operates as an exhaust magnet while magnet 90 operates as a supply magnet so that fluid may be either discharged from or supplied to a system, such as a brake, a control device in accordance with the control signal at input 36.
F i g. 2 a illustrates the sawtooth signal in the event that the input signal at terminal 36 is "0". As shown, the signal is between thresholds 49 and 51. The reference threshold potential may be raised or lowered to accommodate the various operating conditions of the valve. Thus, for example, lowering the threshold value potential causes an increase in the Auftastverhältnisses for the valves, while increasing the threshold potential causes a lowering of this duty cycle. Sensitivity and deadband may also be affected by the adjustment of threshold potentials 49 and 51.
Figures 2b and 2c show cases in which the level of the combined input signal at point 40 has been raised and lowered so that the peaks of the sawtooth signal exceed the threshold potentials. The waveform according to F i g. 2 b leads to an influence of the duty cycle for the magnet 74, while the waveform according to F i g. 2 c affects the duty cycle of the magnet 90. In a practical system, the input signal at point 36 changes according to the desired control or control conditions of the system actuated by magnets 74 and 90. The input signal at 36 may be an analog signal, an AC or DC signal or a combined signal.
F i g. FIG. 3 shows a sweep generator that may be used to modulate the sawtooth at 40. There are applications in which it is desired to reduce or eliminate beat phenomena between the frequency of the sawtooth signal having a particular natural frequency or resonance point, or other circuit characteristic conditions imposed by the S circuit of FIG. 1 to be controlled, be complied with. Beating phenomena can be reduced or eliminated by ramping the sawtooth output at 10 to 25 Hz, for example, with a rate of change of 1 Hz, ίο The sawtooth generator according to FIG. 1 generates such an output signal when an increasing input signal is supplied in the 1-Hz clock for controlling the transistors 10 and 12. The 1 Hz sawtooth signal can be characterized by the in F i g. 3 produce circuit. This circuit operates in substantially the same manner as the sawtooth generator described above, wherein the transistors 100 and 102 charge the capacitor 104, so that a sawtooth input to the base 106 of the trezo bertransistors 108 is formed. A Uüijunction transistor 110 turns on when the potential at the capacitor 104 reaches the ignition potential, so that then the capacitor 104 is discharged and the resistor 107 positive peaks occur. The transistors 100, 102 remain conductive. The transistor 100 forms a temperature compensation for the constant current source with the transistor 102. The described duty cycle is repeated and the components can be selected to produce the desired 1 Hz repetition rate. The output signal at the emitter of the transistor 108 is as Wobbelgeneratoreingang the circuit according to F i g. 1 at point 114.
F i g. 4 shows a solenoid valve 122 which may be controllable by the magnets 74 and 90, respectively. A pneumatic or hydraulic input is provided at the opening 120, while the opening 124 forms the outlet. The magnetic core 126 has a valve seat 128 which is spring-biased against the opening 132. Upon supply of a current to the coil 134, the core 126 is lifted off the valve seat 128. The supply of a pulsating current to the coil 134 causes the core 126 and thus the valve seat 128 to oscillate, wherein the duty cycle is changeable, so that the cross section of the passage opening 132 can be effectively controlled.
In a practical embodiment employing this control circuit, the solenoid valves 74 and 90, respectively, controlled the outlet pressure port of a brake device which is to control the tension of a paper feed roller for a printing press. The braking device is controlled by the described operation from the input signal (input 36) of a voltage monitoring device connected to the paper feed roller.
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Numbers
- Publication
- 2139287
- Application
- 2139287
Titles2
- German
- Steuerschaltung für ein Durchflußventil
- English
- Control circuit for a flow valve
Classification
- CPC, 2
- G05D7/0635
- Y10T137/87217
- IPC, 1
- G05D7 06