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Die Erfindung betrifft eine Drehzahlregeleinrichtung für impulsgespeiste Gleichstrommotoren, mit einer Vergleichsschaltung und einem von dieser gesteuerten Schaltglied zum Steuern der dem Motor zugeführten Energie.
Eine bekannte derartige Schaltung umfasst einen Multivibrator, der synchron zur Drehung des Gleichstrommotors umgekippt wird. Zu diesem Zweck ist der Gleichstrommotor mit einem Tachometerschalter versehen. Die auf diese Weise erzeugten Multivibratorsignale werden mit einer Bezugs-Rechteckspannung eines weiteren Multivibrators verglichen und aus dem Vergleichssignal eine Regelspannung für die dem Motor zuzuführende Energie gewonnen. Diese Schaltung hat den Nachteil, dass sie sich nur in Verbindung mit speziellen Motoren verwenden lässt, die mit einem Tachometerschalter versehen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehzahlregeleinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich bei beliebigen Gleichstrommotoren anwenden lässt und keinen Umbau derselben erfordert.
Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss im wesentlichen gegeben durch eine zum Motorleerlaufspannungsvergleich dienende Bezugsspannungsquelle, durch eine ihr nachgeschaltete Schwellwertvergleichsschaltung und durch eine Umschaltvorrichtung mit einem Zeitglied zum periodischen Abschalten des Motors. Eine derartige Drehzahlregeleinrichtung führt praktisch auch zu keiner Verringerung des Wirkungsgrades des Motors.
Vorzugsweise ist die Umschaltvorrichtung als Monovibrator ausgebildet. Diese Massnahme ermöglicht einen einfachen Schaltungsaufbau der Drehzahlregeleinrichtung.
Gemäss einer andern Weiterbildung ist als Schwellwertvergleichsschaltung ein Schmitt-Trigger verwendet.
Dieser bewirkt auf Grund seiner Schalteigenschaften nicht nur ein schnelles Umschalten zwischen dem Motorspeisebetrieb und dem Leerlaufbetrieb zum Messen der Motorleerlaufspannung, sondern ermöglicht auch auf einfache Weise eine Einstellung der Regeleigenschaften.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben.
Die Zeichnung zeigt eine Regelvorrichtung nach der Erfindung für einen Gleichstrommotor mit Permanentmagneterregung.
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verbunden, während der Kollektor des Treiber-Transistors mit dem Kollektor des Leistungstransistors verbunden ist. Die Basis des Treiber-Transistors --T3-- ist an den Ausgang eines Monovibrators angeschlossen, der die beiden npn-Transistoren--TI und T 2 -- enthält. Der Kollektor des Transistors --T1-- ist über einen Widerstand--R--mit dem positiven Pol der Betriebsspannungsquelle verbunden sowie über die
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Serienschaltung der Widerstände --R3 und Remit dem positiven Pol der Spannungsquelle verbunden, und die Verbindungsstelle dieser beiden Widerstände ist mit der Basis des Treiber-Transistors --T3-- verbunden.
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angeschaltet, dessen Kollektor über einen Widerstand--Rg--mit dem Minus-Pol der Spannungsquelle und über den Widerstand-Rs-mit dem Eingang eines Schmitt-Triggers verbunden ist, der die Transistoren --T6 und T ?-- aufweist. Die Basis des Transistors--Tg-ist ferner über den Widerstand--R7-mit dem Schleifer eines Potentiometers--P--verbunden, dessen Enden an die Spannungsquelle angeschaltet sind.
Der Transistor-Tg-bildet den Eingang des Schmitt-Triggers. Die Emitter der Transistoren-T ; ; und
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Die oben beschriebene Regelschaltung hat folgende Wirkungsweise.
Im Ruhrezustand des Monovibrators ist der Transistor-Ti--leitend und der Transistor--T2-- gesperrt. Infolgedessen fliesst kein Kollektorstrom durch die Widerstände-Rs und R4--, so dass die Basis des Treiber-Transistors--T3-im wesentlichen auf dem Plus-Potential liegt, so dass kein Strom durch den
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Nunmehr liegt fast die volle Betriebsspannung an dem Motor an, der sich sodann zu drehen beginnt.
Unabhängig von der Länge des Steuerimpulses bleibt der Monovibrator eine gewisse Zeit lang im umgeschalteten Zustand, wobei diese Umschaltzeit im wesentlichen durch die Grösse des Kondensators--Cl-und des Widerstandes-Ri-gegeben ist. Danach kippt der Monovibrator wieder in seinen Ruhezustand zurück, so dass auch der Motor--M--abgeschaltet wird und keine Energie mehr erhält. Da der Motor sich jedoch dreht, entsteht an den Klemmen desselben eine Generatorspannung, die an der Serienschaltung des Transistors--Ts--mit dem Widerstand--Rg-- anliegt. An der Basis des Transistors--Ts--liegt eine bestimmte Spannung, welche mittels des Schleifers des Potentiometers--P--eingestellt werden kann. Es sei angenommen, dass der Motor--M--eine Drehzahl aufweist, die wesentlich unter der gewünschten Nenndrehzahl liegt.
Dementsprechend ist die vom Motor induzierte Generatorspannung gering, so dass die Basis des Transistors -- T 5 -- eine gegenüber dem Emitter positive Spannung führt und ihn sperrt, da es sich um einen pnp-Transistor handelt. Infolgedessen fliesst kein Strom durch den Widerstand--Rg--und die Basis des
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Strom und erhöht seine Drehzahl.
In dem Augenblick der Einschaltung des Motors--M--wird der Emitter des Transistors -- T 5-- positiv gegenüber der Basis, so dass -- T 5 -- leitet und den Schmitt-Trigger einschaltet. Der Transistor--T ?-- wird daher nichtleitend, so dass die Steuerleitung--St--ein verhältnismässig positives Potential annimmt und
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T3 und TMotor--M--während des Anlaufens dauernd ein-und ausgeschaltet. Die Dauer des Einschaltzustandes und der Abschaltpausen lässt sich durch an sich bekannte Massnahmen beeinflussen, ebenfalls das Verhältnis der Einschaltdauer zur Abschaltdauer, beispielsweise durch die Kombination von RC-Gliedern mit Dioden.
Solbald der Motor nun eine solche Drehzahl erreicht hat, dass die Generatorspannung positiver wird als die
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ist bestrebt, den Transistor --T1-- einzuschalten und demgemäss den Motor--M--abzuschalten. Die Schaltung bleibt solange in diesem abgeschalteten Zustand, bis die Anker-EMK negativer geworden ist als die
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bestimmte Drehzahl unterschreitet. Sodann beginnt der oben beschriebene Schaltzyklus von neuem. Die oben beschriebene Schaltung bewirkt also eine Drehzahlregelung durch die Änderung der Abstände der Einschaltimpulse.
Die Erfindung lässt sich auch noch durch Ändern der Einschaltdauer bei konstanter Frequenz der Einschaltimpulse entsprechend einer Impulsbreitenmodulation realisieren.
Eine Schwierigkeit bei der Anwendung der Vorrichtung nach der Erfindung liegt darin, dass Gleichstrommotoren, wenn sie als Generatoren betrieben werden, keine gleichmässige Spannung abgeben. Die Spannung ändert sich vielmehr von Kommutatorfeld zu Kommutatorfeld. Falls das Produkt aus der Drehzahl und der Anzahl der Kommutatorlamellen genügend gross ist, wenn also mit andern Worten genügend viele Kommutatorlamellenwechsel während der Abschaltpausen auftreten, kann man die Steuerspannung durch Integration der Generatorspannung während gleichbleibender Zeitabschnitte gewinnen. Ganz allgemein lässt sich jedoch auch die Generatorspannung verwenden, die in kurzen Zeitabschnitten in der Grössenordnung eines Kommutatorlamellenwechsels auftritt, da sich die möglicherweise unterschiedlichen Generatorspannungen an den einzelren Kommutatorlamellen über mehrere Schaltzyklen mitteln.
Es ist auch möglich, Siebglieder für die Generatorspannung vorzusehen.
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