DE4123105A1 - Power regulation system for electrical lead e.g. motor - monitors supply voltage to power control device for adjusting pulse width modulation power regulation - Google Patents
Power regulation system for electrical lead e.g. motor - monitors supply voltage to power control device for adjusting pulse width modulation power regulationInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Ansteuerleistung elektrischer Verbraucher.The invention relates to a method and a device for controlling the control power of electrical consumers.
Der Anschluß von elektrischen Steuergeräten und Verbrau chern erfolgt über Kabel, Schalter, Sicherungen und andere elektrische bzw. elektronische Bauteile.The connection of electrical control units and consumption Curing takes place via cables, switches, fuses and others electrical or electronic components.
Entsprechend dem Stromfluß kommt es an diesen Bauteilen aufgrund ihres elektrischen Widerstands zu Spannungsabfäl len. Diese Spannungsabfälle können dazu führen, daß die Versorgungsspannung der Steuerungsgeräte und Verbraucher so niedrig wird, daß eine zuverlässige Steuerung nicht mehr erfolgen kann. Depending on the current flow, these components occur due to their electrical resistance to voltage drop len. These voltage drops can lead to the Supply voltage for the control devices and consumers it becomes low that reliable control is no longer can be done.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung der Ansteuerleistung elektrischer Verbraucher anzugeben, daß eine minimale Versorgungsspan nung an einer Steuervorrichtung sicherstellt und damit die Verfügbarkeit und Lebensdauer der Steuervorrichtung und der an ihr angeschlossenen elektrischen Verbraucher erhöht.The present invention is based on the object Process for controlling the control power of electrical Consumers indicate that a minimal supply span ensures on a control device and thus the Availability and life of the control device and the electrical consumers connected to it increased.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße Lösung durch ein Verfah ren zur Regelung der Ansteuerleistung elektrischer Verbrau cher gelöst, bei dem die Versorgungsspannung an der Steuer vorrichtung erfaßt und mit einem vorgegebenen unteren und/oder oberen Spannungswert verglichen wird und bei dem bei einer Unter- bzw. Überschreitung des vorgegebenen Spannungswertes die integrale Ansteuerleistung durch Puls breitenmodulation so geregelt wird, daß ein durch die Grenzwerte bestimmter Bereich der Versorgungsspannung nicht verlassen wird.This object is achieved by a method according to the invention Ren to control the control power of electrical consumption cher solved, in which the supply voltage at the control device detected and with a predetermined lower and / or the upper voltage value is compared and at which if the specified value is undercut or exceeded Voltage value the integral control power by pulse width modulation is regulated so that a by the Limit values of certain range of the supply voltage are not is left.
Mit der erfindungsgemäße Lösung wird die Ansteuerleistung elektrischer Verbraucher so geregelt, daß eine minimale Versorgungsspannung an einer Steuervorrichtung sicherge stellt und damit die Verfügbarkeit und Lebensdauer der Steuervorrichtung und der an ihr angeschlossenen elektri schen Verbraucher erhöht wird.With the solution according to the invention, the drive power electrical consumers regulated so that a minimum Secure supply voltage to a control device and thus the availability and lifespan of the Control device and the electri connected to it consumer is increased.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß zusätzlich die Temperatur von Bauteilen der Steuervorrichtung und/oder des oder der an ihr angeschlossenen Verbraucher durch Temperaturfühler erfaßt und mit vorgegebenen, den Meßstellen zugeordneten Grenzwerten verglichen wird und daß bei einer Überschrei tung des oder der vorgegebenen Temperaturwerte die Ansteuer leistung durch Pulsbreitenmodulation so weit verringert wird, daß eine thermische Überlastung des oder der Verbrau cher bzw. der Steuervorrichtung verhindert wird.An advantageous embodiment of the invention The method is that the temperature of Components of the control device and / or the or your connected consumers through temperature sensors recorded and with predetermined, assigned to the measuring points Limit values are compared and that in the event of an overrun the control of the given temperature values performance so far reduced by pulse width modulation is that a thermal overload of the or the consumption cher or the control device is prevented.
Durch diese vorteilhafte Weiterbildung kann auf den Einbau von Thermoschaltern verzichtet werden, da das Auftreten unzulässiger Temperaturwerte wirksam verhindert wird. Ein temperaturbedingtes Abschalten der Verbraucher, wodurch deren Verfügbarkeit verringert und ein höherer Verschleiß durch eine größere Schalthäufigkeit hervorgerufen wird, kann somit vermieden werden.This advantageous development allows for installation thermal switches can be dispensed with, because the occurrence impermissible temperature values is effectively prevented. A temperature-related switching off of the consumers, whereby their availability is reduced and wear is increased is caused by a higher switching frequency, can thus be avoided.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemä ßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß auch der durch den oder die elektrischen Verbraucher fließende Strom erfaßt wird und mit einem vorgegebenen Stromwert verglichen wird und daß bei einer Überschreitung des vorgegebenen Stromwertes die Ansteuerleistung des bzw. der Verbraucher durch Pulsbreitenmodulation so weit verringert wird, daß eine elektrische Überlastung vermieden wird.Another advantageous embodiment of the invention ßen procedure is characterized in that the current flowing through the electrical consumer (s) is detected and compared with a predetermined current value and that if the specified value is exceeded Current value the drive power of the consumer or consumers is reduced so far by pulse width modulation that electrical overload is avoided.
Ein Abschalten der Verbraucher aufgrund unzulässiger Strom werte wird durch diese vorteilhafte Weiterbildung überflüs sig. Die Verfügbarkeit der Verbraucher und deren Lebensdau er wird auf diese Weise gesteigert.Switching off the consumer due to impermissible electricity Values are overflowed through this advantageous further training sig. The availability of consumers and their lifespan it is increased in this way.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat durch die Anwendung der Pulsbreitenmodulation insbesondere den Vorteil, daß die mittlere Ansteuerleistung stufenlos geregelt werden kann.The method according to the invention has the use of Pulse width modulation has the particular advantage that medium control power can be regulated continuously.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine die Lei stungsaufnahme des oder der elektrischen Verbraucher durch Pulsbreitenmodulation steuernder Leistungssteller mit einem die Pulsbreitenmodulation bestimmenden Mikrocomputer verbun den ist, derA device for performing the invention The method is characterized in that the Lei of the electrical consumer (s) Pulse width modulation controlling power controller with one the microcomputer determining the pulse width modulation that is who
- a) je nach Anzahl der zu erfassenden Meßgrößen sowie der vorhandenen Meßstellen mit einer entsprechenden Anzahl von Meßwertgebern verbunden ist,a) depending on the number of measured variables to be recorded and the existing measuring points with a corresponding number connected by sensors,
- b) mindestens einen Speicher aufweist, in dem Grenzwerte für die erfaßten Meßgrößen speicherbar sind,b) has at least one memory in which limit values can be stored for the measured variables recorded,
- c) die erfaßten Meßgrößen wertmäßig mit ihren jeweils zugeordneten Grenzwerten vergleicht undc) the measured variables recorded in terms of value with their respective compares assigned limit values and
- d) die bei einer Unter- bzw. Überschreitung des oder der gespeicherten Grenzwerte die von dem oder den elektri schen Verbrauchern aufgenommene Steuerleistung durch Pulsbreitenmodulation so weit verringert, daß eine minimale Versorgungsspannung sichergestellt oder zusätz lich eine thermische und/oder elektrische Überlastung verhindert wird.d) which in the case of a shortfall or shortfall of the stored limit values from the or the electri tax paid by consumers Pulse width modulation reduced so much that a minimum supply voltage ensured or additional Lich thermal and / or electrical overload is prevented.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further preferred configurations of the invention Device are characterized in the subclaims.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spiele soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:Based on the embodiment shown in the drawing should play the idea underlying the invention are explained in more detail. Show it:
Fig. 1 Ein Schaltbild eines Gleichstromstellers, der in den nachfolgend beschriebenen Vorrichtungen zur Steuerung der Ansteuerleistung eines elektrischen Verbrauchers dienen könnte; Fig. 1 is a circuit diagram of a DC chopper, which could serve in the devices described below for controlling the control power of an electrical consumer;
Fig. 2 den zeitlichen Strom- und Spannungsverlauf des in Fig. 1 dargestellten Gleichstromstellers Fig. 2 shows the current and voltage course of the DC controller shown in Fig. 1
Fig. 3 einen durch Pulsbreitenmodulation gekennzeichneten Strom- und Spannungsverlauf eines in Fig. 1 dargestellten Gleichstromsteller; Figure 3 is a marked by pulse width modulation of current and voltage of a DC-DC converter shown in Fig. 1.
Fig. 4 einen schematischen Schaltplan einer Vorrichtung zur Regelung der Ansteuerleistung eines Elektromo tors mit vier in H-Brückenschaltung angeordneten Feldeffekttransistoren; Figure 4 is a schematic circuit diagram of a device for regulating the drive power of an electric motor with four field effect transistors arranged in an H-bridge circuit;
Fig. 5 einen schematischen Schaltplan einer weiteren Vorrichtung zur Regelung der Ansteuerleistung eines Elektromotors mit einem A/D-Umsetzer zur Umwandlung analoger Meßwerte und Fig. 5 is a schematic diagram of another device for controlling the drive power of an electric motor with an A / D converter for converting analog measurement values and
Fig. 6 eine Relais-Steuerung mit einem getakteten Halblei ter. Fig. 6 ter a relay control with a clocked semiconductor.
Der in Fig. 1 dargestellte Gleichstromsteller weist einen löschbaren Thyristor-Schalter S auf, über den ein auf der Lastseite angeordneter Elektromotor 1 mit einer Gleichspan nungsquelle U1 verbunden ist. Die Leistungsaufnahme des Elektromotors 1 läßt sich durch periodisches Zünden und Löschen der in dem Thyristor-Schalter S angeordneten Thyri storen T1, T2 steuern. The DC-DC converter shown in FIG. 1 has an erasable thyristor switch S, is connected through a disposed on the load side of electric motor 1 with a DC voltage source U 1 chip. The power consumption of the electric motor 1 can be controlled by periodic ignition and deletion of the thyristor switch S arranged in thyri T 1 , T 2 .
Zu diesem Zweck besitzt der Thyristor-Schalter S eine Löschschaltung, die aus einem Löschkondensator C, dem Thyristor T2, der auch als Hilfs- oder Löschthyristor bezeichnet wird, sowie einem aus einer Induktivität Ls und einer Sperrdiode Ds bestehenden Umschwingkreis aufgebaut ist.For this purpose, the thyristor switch S has an extinguishing circuit which is constructed from an extinguishing capacitor C, the thyristor T 2 , which is also referred to as an auxiliary or quenching thyristor, and an oscillating circuit consisting of an inductor Ls and a blocking diode Ds.
Der Löschvorgang des Hauptthyristors T1 beginnt bei der eingezeichneten Polarität des Löschkondensators C durch Zünden des Hilfsthyristors T2. Der Strom i1 kommutiert dann in kurzer Zeit von dem stromführenden Hauptthyristor T1 auf den Löschkondensatorzweig, so daß der Anodenstrom des Hauptthyristors unter dessen Haltestrom gesenkt wird.The quenching process of the main thyristor T 1 begins at the polarity of the quenching capacitor C shown by firing the auxiliary thyristor T 2 . The current i 1 then commutates in a short time from the current-carrying main thyristor T 1 to the quenching capacitor branch, so that the anode current of the main thyristor is reduced below its holding current.
Beim erneuten Zünden des Hauptthyristors T1 mit Hilfe eines über dessen Steuerelektrode fließenden Steuerstroms schwingt der Löschkondensator C über die Induktivität Ls wieder auf die für die auf das nächste Löschen erforderli che Polarität um. Die Sperrdiode Ds verhindert dabei ein Zurückschwingen des Löschkondensators.When the main thyristor T 1 is fired again with the aid of a control current flowing through its control electrode, the quenching capacitor C oscillates again via the inductance Ls to the polarity required for the next quenching. The blocking diode Ds prevents the quenching capacitor from swinging back.
Auf der Lastseite des dargestellten Gleichstromstellers ist vor dem Elektromotor 1, an dem die mittlere Spannung U2 av abfällt, eine Glättungsinduktivität L angeordnet, die während der Unterbrechung des Thyristorschalters S der Aufrechterhaltung des Laststromes I2 dient, der dann über einen parallel zum Elektromotor 1 verlaufenden und eine Diode D aufweisenden Freilaufzweig fließt.On the load side of the DC chopper shown, a smoothing inductance L is arranged in front of the electric motor 1 , at which the mean voltage U 2 av drops, which serves to maintain the load current I 2 during the interruption of the thyristor switch S, which then runs via a parallel to the electric motor 1 running and a diode D freewheeling branch flows.
Die Fig. 2 zeigt den zeitlichen Strom- und Spannungsverlauf des in Fig. 1 dargestellten Gleichstromstellers. Wird der löschbare Thyristorschalter S periodisch durch Zünden des Hauptthyristors T1 im Zeitpunkt t1 ausgesteuert, so ergeben sich auf der Lastseite pulsförmige Spannungsblöcke u2. Ihre Höhe ist gleich der Gleichspannung U1, ihre Breite ist durch die Einschaltzeit Te des Hauptthyristors T1 bestimmt. FIG. 2 shows the current and voltage curve over time of the direct current controller shown in FIG. 1. If the erasable thyristor switch S is periodically controlled by firing the main thyristor T 1 at the time t 1 , pulse-shaped voltage blocks u 2 result on the load side. Its height is equal to the DC voltage U 1 , its width is determined by the switch-on time Te of the main thyristor T 1 .
In den Löschzeitpunkten t1 tritt auf der Lastseite eine zusätzlich Spannungsspitze auf, die vom Löschkondensator C erzeugt wird, da dieser beim Löschen mit der Gleichspan nungsquelle U1 in Reihe liegt.In the quenching times t 1 , an additional voltage peak occurs on the load side, which is generated by the quenching capacitor C, since this is in series with the DC voltage source U 1 when quenching.
Die mittlere Gleichspannung U2 av für den Elektromotor 1 ergibt sich aus dem Einschaltverhältnis Te/T und der Gleich spannung U1 wie folgt:The average DC voltage U 2 av for the electric motor 1 results from the duty ratio Te / T and the DC voltage U 1 as follows:
U2 av = (Te · U1)/T.U 2 av = (TeU 1 ) / T.
Bei einer vollkommenen Glättung des Laststromes I2 durch eine hinreichend große Glättungsinduktivität L ergeben sich die in der Fig. 2 ebenfalls dargestellten rechteckförmigen Stromblöcke, wobei während der Einschaltzeit Te der Gleich spannungsquelle U1 Strom entnommen wird und während der Ausschaltzeit Ta die Glättungsinduktivität den Laststrom I2 aufrecht erhält, der dann über den Freilaufzweig fließt.When the load current I 2 is completely smoothed by a sufficiently large smoothing inductance L, the rectangular current blocks likewise shown in FIG. 2 result, current being drawn from the DC voltage source U 1 during the switch-on time Te and the load current I being taken off during the switch-off time Ta 2 maintained, which then flows over the freewheeling branch.
Bei einem wie in Fig. 1 dargestellten Gleichstromsteller ergibt sich bei der dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrun deliegenden Pulsbreitenmodulation ein zeitlicher Strom- und Spannungsverlauf, wie er in der Fig. 3 abgebildet ist.In the case of a direct current controller as shown in FIG. 1, the pulse width modulation on which the method according to the invention is based results in a current and voltage profile as shown in FIG. 3.
Die Pulsbreitenmodulation ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltzeitdauer Te zwischen dem Zünden des Hauptthy ristors T1 und dem Zünden des Löschthyristors T2 bei gleich bleibender Periodendauer T verändert wird.The pulse width modulation is characterized in that the switch-on time Te between the ignition of the main thyristor T 1 and the ignition of the quenching thyristor T 2 is changed while the period T remains the same.
Auf diese Weise läßt sich die Versorgungsspannung und damit die Leistungsaufnahme eines elektrischen Verbrauchers stufenlos regeln.In this way, the supply voltage and thus the power consumption of an electrical consumer regulate continuously.
Die Fig. 4 zeigt einen schematischen Schaltplan einer Vor richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der ein Elektromotor 1 an einer Steuervorrichtung 2 angeschlossen ist, die aus vier in H-Brückenschaltung angeordneten Feldeffekttransistoren 21, 22, 23, 24 besteht. Fig. 4 shows a schematic circuit diagram of a device for performing the method according to the invention, in which an electric motor 1 is connected to a control device 2 , which consists of four field-effect transistors 21 , 22 , 23 , 24 arranged in H-bridge circuit.
Zur Speisung des Elektromotors 1 dient eine Spannungsquel le 3, deren Pluspol mit den Drain- bzw. Source-Anschlüssen der Feldeffekttransistoren 21, 22 und deren Massepotential mit den Drain- bzw. Source-Anschlüssen der Feldeffekttran sistoren 23, 24 verbunden ist.To supply the electric motor 1 , a voltage source 3 is used , the positive pole of which is connected to the drain or source connections of the field effect transistors 21 , 22 and whose ground potential is connected to the drain or source connections of the field effect transistors 23 , 24 .
Die Drehzahl und Drehrichtung des Elektromotors 1 ist durch die Öffnung des entsprechenden Strompfades mittels der Feldeffekttransistoren bestimmt, die über Ansteuerleitungen 51, 52, 53, 54 mit einer Steuerschaltung 5 verbunden sind.The speed and direction of rotation of the electric motor 1 is determined by the opening of the corresponding current path by means of the field effect transistors which are connected to a control circuit 5 via control lines 51 , 52 , 53 , 54 .
Zum Beschleunigen des Elektromotors 1 in der einen oder anderen Drehrichtung bzw. zur Aufrechterhaltung der Dreh zahl des Elektromotors 1 in der einen oder anderen Drehrich tung werden wahlweise die Feldeffekttransistoren 21 und 24, bzw. 22 und 23 in den leitfähigen Zustand gesteuert, so daß der Ankerstrom von der Spannungsquelle 3 über den Anker stromkreis des Elektromotors 1 sowie wahlweise durch die Feldeffekttransistoren 21 und 24, bzw. 22 und 23 fließt. To accelerate the electric motor 1 in one or the other direction of rotation or to maintain the number of rotation of the electric motor 1 in one or the other direction of rotation, the field effect transistors 21 and 24 , or 22 and 23 are optionally controlled in the conductive state, so that the Armature current from the voltage source 3 via the armature circuit of the electric motor 1 and optionally through the field effect transistors 21 and 24 , or 22 and 23 flows.
Bei der Steuerschaltung 5 kann es sich vorzugsweise um eine ASIC-Schaltung (Application specific integrated circuit) handeln, die an ihren Ausgängen bzw. Schnittstellen lei stungsfähige npn-Transisitoren als schnelle Treiber auf weist und somit eine besonders schnelle Ansteuerung der Feldeffekttransistoren 21, 22, 23, 24 ermöglicht. Die Steuerschaltung 5 ist ferner über Steuerleitungen 41, 42, 43, 44 mit einem Mikrocomputer 4 verbunden, der in Abhän gigkeit von der Höhe der Versorgungsspannung der Steuervor richtung 2 im Pulsbetrieb mit Pulsbreitenmodulation die Einschaltdauer der je nach Drehrichtung des Elektromotors 1 wahlweise leitfähigen Feldeffekttransistoren 21, 22, 23, 24 steuert.The control circuit 5 can preferably be an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) circuit which has powerful npn transistors at its outputs or interfaces as fast drivers and thus a particularly fast control of the field effect transistors 21 , 22 , 23 , 24 allows. The control circuit 5 is also connected via control lines 41 , 42 , 43 , 44 to a microcomputer 4 which, depending on the level of the supply voltage of the Steuerervor device 2 in pulse mode with pulse width modulation, the duty cycle of the field effect transistors 21 which are conductive depending on the direction of rotation of the electric motor 1 , 22 , 23 , 24 controls.
Hierzu kann in dem Mikrocomputer 4 ein Programm gespeichert werden, das die Versorgungsspannung der Steuervorrichtung 2 mit vorgegebenen, in einem Speicher des Mikrocomputers 4 abgelegten unteren und/oder oberen Spannungswerten vergleicht und bei einer Unter- bzw. Überschreitung des vorgegebenen Spannungswertes eine Pulsbreitenmodulation bewirkt, durch die die integrale Ansteuerleistung des Elektromotors 1 so geregelt wird, daß eine optimale Versor gungsspannung für die Steuervorrichtung 2 sichergestellt wird.For this purpose, a program can be stored in the microcomputer 4 , which compares the supply voltage of the control device 2 with predetermined lower and / or upper voltage values stored in a memory of the microcomputer 4 and effects a pulse width modulation if the predetermined voltage value is undershot or exceeded the integral drive power of the electric motor 1 is regulated so that an optimal supply voltage for the control device 2 is ensured.
Neben der Versorgungsspannung der Steuervorrichtung 2 werden in der dargestellten Vorrichtung auch die Temperatur der Wicklungen des Elektromotors 1, der den Elektromotor 1 durchfließende Strom und die Temperatur von Bauteilen der Steuervorrichtung 2 durch entsprechende Meßwertgeber 7, 8, 9 erfaßt, die ebenfalls über die Steuerschaltung 5 mit dem Mi krocomputer 4 verbunden sind.In addition to the supply voltage of the control device 2 , the temperature of the windings of the electric motor 1 , the current flowing through the electric motor 1 and the temperature of components of the control device 2 are also detected in the device shown by corresponding sensors 7 , 8 , 9 , which are likewise via the control circuit 5 are connected to the Mi microcomputer 4 .
Als Temperaturfühler 7, 9 können beispielsweise Thermisto ren oder auch metallische Widerstandsthermometer verwendet werden. Um eine kompakte Bauweise und einen möglichst geringen Verkabelungsaufwand zu erzielen, ist der den Laststrom erfassende Meßwertgeber 8 innerhalb der Steuervor richtung 2 angeordnet.As temperature sensors 7 , 9 , for example, Thermisto ren or metallic resistance thermometer can be used. In order to achieve a compact design and the least possible wiring effort, the load current sensor 8 is arranged within the Steuerervor device 2 .
Die erfaßten Temperaturen sowie der Laststrom sollen eben falls durch das im Mikrocomputer 4 gespeicherte Programm mit vorgegebenen und in einem Speicher des Mikrocomputers 4 abgelegten Grenzwerten verglichen werden. Bei einer Über schreitung eines der vorgegebenen Temperaturwerte oder des vorgegebenen Stromwertes regelt der Mikrocomputer 4 die Ansteuerleistung durch Pulsbreitenmodulation so weit herab, daß eine thermische bzw. elektrische Überlastung verhindert wird.The sensed temperatures and the load current to be compared by the appropriate stored in the microcomputer 4 with predetermined program in a memory of the microcomputer 4 stored limit values indicated. If one of the predetermined temperature values or the predetermined current value is exceeded, the microcomputer 4 regulates the drive power by pulse width modulation to such an extent that thermal or electrical overload is prevented.
In der Fig. 5 ist ein schematischer Schaltplan einer weite ren Vorrichtung zur Regelung der Ansteuerleistung eines Elektromotors 1 dargestellt. Auch bei dieser Vorrichtung wird die Ansteuerleistung des Elektromotors 1 mit Hilfe einer aus vier Feldeffekttransisitoren 21, 22, 23, 24 bestehenden H-Brückenschaltung durch Pulsbreitenmodulation stufenlos geregelt. Die entsprechende Ansteuerung der Feldeffekttransistoren erfolgt durch Treibertransistoren, die über Ansteuerleitungen 41, 42, 43, 44 mit einem Mikro computer 4 verbunden sind.In FIG. 5 is a schematic circuit diagram of a wide ren device is shown an electric motor 1 for controlling the drive power. In this device, too, the drive power of the electric motor 1 is regulated continuously by means of an H-bridge circuit consisting of four field effect transistors 21 , 22 , 23 , 24 by means of pulse width modulation. The corresponding control of the field effect transistors is carried out by driver transistors which are connected to a microcomputer 4 via control lines 41 , 42 , 43 , 44 .
Ebenfalls werden die Temperatur der Wicklungen des Elektro motors 1, der den Elektromotor durchfließende Strom und die Temperatur der in der Steuervorrichtung 2 enthaltenen H-Brückenschaltung, bestehend aus den vier Feldeffekttransi storen 21, 22, 23, 24, durch entsprechende Meßwertgeber 7, 8, 9 erfaßt, die über einen Analog-Digital-Wandler 10 mit dem Mikrocomputer 4 verbunden sind.Likewise, the temperature of the windings of the electric motor 1 , the current flowing through the electric motor and the temperature of the H-bridge circuit contained in the control device 2 , consisting of the four field effect transistors 21 , 22 , 23 , 24 , by corresponding sensors 7 , 8 , 9 detects, which are connected to the microcomputer 4 via an analog-digital converter 10 .
Im Mikrocomputer 4 ist ein Speicher 6 vorgesehen, in dem Grenzwerte für die erfaßten Temperaturen sowie für den Laststrom des Elektromotors 1 abgelegt sind. Wie bei der zuvor beschriebenen Vorrichtung reduziert der Mikrocomputer 4 bei einer Überschreitung eines der vorgegebenen Grenzwer te die Ansteuerleistung durch Pulsbreitenmodulation so weit, daß eine thermische, bzw. elektrische Überlastung verhindert wird.A memory 6 is provided in the microcomputer 4 , in which limit values for the recorded temperatures and for the load current of the electric motor 1 are stored. As in the previously described device, the microcomputer 4 reduces the drive power by pulse width modulation to such an extent that thermal or electrical overload is prevented if one of the predetermined limit values is exceeded.
Durch die Verwendung der beschriebenen H-Brückenschaltung läßt sich auf einfache Weise eine Umkehr der Drehrichtung eines zu steuernden Elektromotors 1 schaltungstechnisch verwirklichen. Die H-Brückenschaltung hat unter Verwendung steuerbarer Halbleiterelemente ferner den Vorteil, daß durch entsprechendes Ansteuern der Halbleiterelemente 21, 22, 23, 24 ein elektrisches Abbremsen des Elektromotors 1 möglich ist. Die Verwendung einer aus steuerbaren Transisto ren bestehenden H-Brückenschaltung bietet zudem die Möglichkeit, durch geeignetes Öffnen von Strompfaden, transiente Strom- und Spannungsspitzen an den Anschlußklem men des angeschlossenen Verbrauchers 1 zu begrenzen.By using the described H-bridge circuit, a reversal of the direction of rotation of an electric motor 1 to be controlled can be implemented in terms of circuitry in a simple manner. Using controllable semiconductor elements, the H-bridge circuit also has the advantage that an electrical braking of the electric motor 1 is possible by appropriately controlling the semiconductor elements 21 , 22 , 23 , 24 . The use of a H-bridge circuit consisting of controllable transistors also offers the possibility, by suitable opening of current paths, to limit transient current and voltage peaks at the connecting terminals of the connected consumer 1 .
Es liegt im Rahmen der Erfindung, für die stufenlose Rege lung der Ansteuerleistung eines elektrischen Verbrauchers anstelle der zuvor beschriebenen Halbleiterbrückenschaltung eine Relaissteuerung mit einem Halbleiter zu verwenden, wie sie in der Fig. 6 dargestellt ist.It is within the scope of the invention to use a relay control with a semiconductor for the stepless regulation of the control power of an electrical consumer instead of the previously described semiconductor bridge circuit, as is shown in FIG. 6.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor 1 gemäß den Fig. 4 und 5 mit zwei Relaisschaltern 25, 26 verbunden. Die Drehrichtung des Elektromotors 1 kann dadurch geändert werden, daß die Relaisschalter 25, 26 wahlweise mit den Kontakten 31 und 34, bzw. 32 und 33 verbunden werden, wobei die Kontakte 31 und 33 mit dem Pluspol der Spannungsquelle und die Kontakte 32 und 34 mit dem Massepotential gemäß den Fig. 4 und 5 verbunden sind.In this embodiment, the electric motor 1 according to FIGS. 4 and 5 is connected to two relay switches 25 , 26 . The direction of rotation of the electric motor 1 can be changed in that the relay switches 25 , 26 are optionally connected to the contacts 31 and 34 , or 32 and 33 , the contacts 31 and 33 with the positive pole of the voltage source and the contacts 32 and 34 with the ground potential are connected as shown in FIGS. 4 and 5.
Die Aufnahmeleistung des Elektromotors 1 wird mit Hilfe eines getakteten Transistors 27, der im Pulsbetrieb mit Pulsbreiten- oder Pulsfolgesteuerung betrieben wird, geregelt. Die Ansteuerung des Transistors 27 kann dabei - wie oben beschrieben - durch einen Mikrocomputer oder eine ASIC-Schaltung erfolgen.The power consumption of the electric motor 1 is regulated with the aid of a clocked transistor 27 , which is operated in pulse mode with pulse width or pulse sequence control. The control of the transistor 27 can - as described above - be carried out by a microcomputer or an ASIC circuit.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispie le. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen. Insbesondere be schränken sich die Ausführungen nicht auf die Realisierung mit diskreten, logischen Baugruppen, sondern läßt sich vorteilhaft auch mit programmierter Logik - vorzugsweise unter Verwendung eines Mikroprozessors - realisieren.The invention is not limited in its implementation the preferred embodiments given above le. Rather, a number of variants are conceivable, which fundamentally different from the solution shown make use of all types. In particular be The explanations are not limited to implementation with discrete, logical assemblies, but can be advantageous also with programmed logic - preferably using a microprocessor - realize.
Claims (11)
- a) je nach Anzahl der zu erfassenden Meßgrößen sowie der vorhandenen Meßstellen mit einer entsprechenden Anzahl von Meßwertgebern (7, 8, 9) verbunden ist,
- b) mindestens einen Speicher aufweist, in dem Grenzwer te für die erfaßten Meßgrößen speicherbar sind,
- c) die erfaßten Meßgrößen wertmäßig mit ihren jeweils zugeordneten Grenzwerten vergleicht und
- d) bei einer Unter- bzw. Überschreitung des oder der gespeicherten Grenzwerte die von dem oder den elek trischen Verbrauchern (1) aufgenommene Steuerlei stung durch Pulsbreitenmodulation so weit reduziert, daß eine minimale Versorgungsspannung sichergestellt oder zusätzlich eine thermische und/oder elektrische Überlastung verhindert wird.
- a) depending on the number of measured variables to be recorded and the existing measuring points, is connected to a corresponding number of sensors ( 7 , 8 , 9 ),
- b) has at least one memory in which limit values for the recorded measured variables can be stored,
- c) comparing the measured values in terms of value with their respectively assigned limit values and
- d) if the stored limit values are exceeded or fallen short of, the control power recorded by the electrical consumer (s) ( 1 ) is reduced by pulse width modulation to such an extent that a minimum supply voltage is ensured or a thermal and / or electrical overload is additionally prevented .
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE4123105A DE4123105A1 (en) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Power regulation system for electrical lead e.g. motor - monitors supply voltage to power control device for adjusting pulse width modulation power regulation |
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Publications (1)
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|---|---|
| DE4123105A1 true DE4123105A1 (en) | 1993-01-14 |
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ID=6435995
Family Applications (1)
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| DE4123105A Ceased DE4123105A1 (en) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Power regulation system for electrical lead e.g. motor - monitors supply voltage to power control device for adjusting pulse width modulation power regulation |
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