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Die Erfindung bezieht sich auf eine Transistor-Schaltungsanordnung zur Regelung der Drehzahl von Gleichstrom-Motoren, insbesondere solchen mit geringer Eigeninduktion, auf eine Nenndrehzahl, mit einer Betriebsspannungsquelle, einer Bezugsspannungsstufe, einem mit dieser gekoppelten Komparator zum Vergleich der generatorischen Spannung des Motors mit der Bezugsspannung und einer mit dem Komparator gekoppelten monostabilen Kippstufe zur Erzeugung von Spannungsimpulsen, die über eine einen Leistungstransistor aufweisende Endstufe an den Motor anlegbar sind.
Derartige Schaltungsanordnungen sind bekannt, doch hat sich herausgestellt, dass es bei diesen Schaltungen auf Grund der Eigeninduktion des Motors zu einer unkontrollierten bzw. vorzeitigen Ansteuerung des Komparators und damit zu Fehlern in der Regelung kommt.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Nachteile der bisher verwendeten Schaltungsanordnungen zu vermeiden.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass zwischen der Endstufe und dem Eingang des Komparators ein Kondensator geschaltet ist, durch den beim Sperren des Leistungstransistors dem Komparator ein Sperrimpuls zuführbar ist. Weiters dient die Erfindung dazu, eine besonders feine Korrektur der Motordrehzahl zu ermöglichen. Dies wird bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung dadurch erreicht, dass dem Bezugsspannungseingang des Komparators über einen Widerstand und einen weiteren Kondensator eine von der Belastung des Motors abhängige Zusatzspannung zur Feinkorrektur der Motordrehzahl zuführbar ist.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert, die eine einzige bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung zeigt.
Die dargestellte Schaltungsanordnung--10--besteht im wesentlichen aus vier Funktionsgruppen,
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Spannungswert beispielsweise +3 V.
Zunächst wird die Bezugsspannungsstufe beschrieben. Eine Zenerdiode-Dl--liegt mit einer Elektrode an der positiven Betriebsspannung--U--, während ihre andere Elektrode mit einem Anschluss eines ohmschen Widerstandes--20--verbunden ist, dessen anderer Anschluss an dem Null-Leiter--24--liegt. Die Basis
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--22-- an--26-- angeschlossen, dessen anderer Anschluss am Null-Leiter--24--liegt. Zwei Germanium-Dioden--D3 und D4--sind mit einem Anschluss mit der Verbindungsleitung zwischen der Zenerdiode --D2-- und dem
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die durch die zwei Widerstände--36 und 38-geteilte Motorspannung. Der Widerstand --36-- ist hiebei als Potentiometer ausgebildet.
Der Ausgang --6-- des Operationsverstärkers --34-- ist über einen Serienwiderstand--40--mit der Basis eines Transistors--T2--verbunden, dessen Emitter an dem Null-Leiter--24--angeschlossen ist und dessen Kollektor über zwei Widerstände-42 und 44--an der Betriebsspannung +U liegt. Zwischen dem Serienwiderstand--40--und der Basis des Transistors -- T2-- ist ein Anschluss eines Basiswiderstandes--46--angekoppelt, dessen anderer Anschluss am Null-Leiter-24liegt.
Parallel zum Basiswiderstand--46--ist ein Kondensator--48--geschaltet. Zwischen der Verbindungsleitung vom Serienwiderstand--40--zur Basis des Transistors --T2-- einerseits und dem Null-Leiter--24--anderseits liegen ferner zwei Dioden--D5 und D6--.
An die Verbindungsleitung der beiden Dioden-D5 und D6--ist eine Elektrode eines Kondensators --50-- angeschlossen, dessen andere Elektrode über einen Widerstand--52--an der Betriebsspannung +U liegt.
Von einer monostabilen Kippstufe--16--ist der Kollektor des Transistors --T2-- über den Widerstand --42-- mit der Basis eines Transistors --T4-- verbunden, dessen Emitter an der Betriebsspannung +U liegt und dessen Kollektor über einen Widerstand --54-- mit der Basis eines Transistors --T5-- verbunden ist. Zwischen der Basis des Transistors --T5-- und dem Null-Leiter--24--liegt ein Widerstand--56--. Der Emitter des Transistors--T5-liegt am Null-Leiter-24-, während sein
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--60--. Der Emitter des Leistungstransistors--T6--liegt an der Betriebsspannung-U, während sein Kollektor mit einer Klemmendes Motors verbunden ist.
Die andere Klemmendes Motors liegt am Null-Leiter-24-.
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Die drei Transistoren--T2, T4 und T5-- bilden den Hauptteil der monostabilen Kippstufe, die ausserdem noch einen Transistor--T3--aufweist, dessen Emitter am Null-Leiter --24-- liegt und dessen Kollektor an die Verbindungsleitung zwischen dem Kondensator--50--und dem Widerstand--52-angeschlossen ist. Die Basis des Transistors --T3-- ist über einen Widerstand--66--an die Verbindungsleitung zwischen dem Kollektor des Transistors--T5--und dem Widerstand--58-angekoppelt.
In der Leitung von der Motorklemme--62-zum Widerstand--36--liegt ein Widerstand --68--, während zwischen die Leitung vom Widerstand--68--zum Widerstand--36--einerseits und die Leitung vom Kollektor des Transistors --T5-- zum Widerstand --58-- anderseits ein Kondensator--70-geschaltet ist.
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Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung arbeitet folgendermassen :
Es wird angenommen, dass der Motor mit einer Drehzahl läuft, die unterhalb der gewünschten Nenndrehzahl liegt. An der Zenerdiode-Dl--der Bezugsspannungsstufe--12--, die an der Betriebsspannung+U liegt, wird mit dem Widerstand --20-- eine Spannung von etwa 1, 4 V erzeugt, mit der der Transistor--Tl--gesteuert wird. Dieser zieht über seine Kollektor-Emitter-Strecke soviel Strom, bis durch die am Widerstand--22--entstehende Spannung der Arbeitspunkt des Transistors stabilisiert ist, wodurch eine Konstantstromquelle gebildet wird. Eine durch den differentiellen Innenwiderstand der Zenerdiode --D1-- bedingte Änderung des Konstantstromes infolge einer Änderung der Betriebsspannung U wird durch den Widerstand--26--im wesentlichen kompensiert.
Der so erzeugte praktisch konstante Strom speist die Bezugsdiode--D2--, wodurch hinsichtlich Änderungen der Betriebsspannung eine hochstabile Bezugsspannung von zirka 1, 4 V erzeugt wird. Spannungsänderungen an der Bezugsdiode--D2--infolge von Temperaturänderungen werden durch die Germaniumdioden--D3 und D4-- kompensiert. Eine eventuell vorhandene geringe überkompensation wird durch den zu den beiden Germaniumdioden--D3 und D4-parallelgeschalteten Widerstand--28--beseitigt. Am Widerstand --30-- baut sich bei dem hier beschriebenen Beispiel eine stabile Bezugsspannung von 0, 85 V auf, so dass am Ausgang der Bezugsspannungsstufe--12-- (Punkt Pl) ein Strom von I=0,85 mA-0,85 V/Widerstand --30-- (=1 K#) zur Verfügung steht.
Die am Widerstand --30-- liegende Bezugsspannung wird nun an den Eingang--3--des Operationsverstärkers --34-- des Komparators --14-- gelegt. Am invertierenden Eingang--2--des Operationsverstärkers liegt die durch die Widerstände--36 und 38--geteilte Motorspannung der Klemmen - 62 und 64--. Ist nun die Spannung am Eingang-2--, d. h. die Motorspannung kleiner als die Spannung
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zur Vermeidung hochfrequenter Schwingungen. Mit der Ansteuerung der monostabilen Kippstufe--16-durch den Ausgang des Operationsverstärkers --34-- werden die Transistoren--T2, T4 und T5-durchgesteuert (leitend).
Der Ausgang der Kippstufe, d. h. der Kollektor des Transistors --T5-- steuert über den Widerstand --58-- den Leistungstransistor --T6-- der Endstufe --18-- an. Die Klemme--62--des Motors liegt nun über den Leistungstransistor --T6-- an der Betriebsspannung +U, wodurch der Motor beschleunigt und seine Drehzahl erhöht wird.
Zum Zeitpunkt, in dem die Transistoren--T2, T4, T5 und T6--durchgesteuert werden und damit der Motor beschleunigt wird, wird der Transistor--T3--der monostabilen Kippstufe gesperrt, wodurch der Kondensator --50-- über den Widerstand--52--, die Diode--D5--und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors--T2--aufgeladen wird. Sobald die Ladung des Kondensators--50--beendet ist, fällt die monostabile Kippstufe wieder in ihre Ausgangslage zurück, d. h. der Transistor--T3-wird leitend, während die Transistoren--T2, T4, T5 und T6--gesperrt werden.
Während der Aufladezeit des Kondensators --50-- erhält somit der Motor über den Transistor--T6-einen Spannungsimpuls, wodurch er, wie bereits erwähnt, beschleunigt wird. Da gleichzeitig mit der Sperrung der Transistoren--T2, T4, T5 und T6--der Transistor--T3--durchgesteuert wird, wird der Kondensator --50-- schnell über den Transistor--T3--und die Diode--D6--entladen. (Der Entladestrom ist nur durch die differentiellen Innenwiderstände der Diode--D6--und der Kollektor-Emitter-Strecke des
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liegt der Motor nicht an der Betriebsspannung U, da der Transistor--T6--gesperrt ist.
Es wird nun demzufolge während der Entladungszeit des Ladekondensators die generatorische Spannung des Motors, die an den Klemmen--62 und 64--abgegriffen wird, über die Widerstände-68, 36 und 38-an den
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Operationsverstärkers--34-gelegt.monostabile Kippstufe gibt und die Transistoren--T2, T4, T5 und T6--durchsteuert, womit ein neuer Zyklus beginnt. Der Motor erhält wieder einen Spannungsimpuls, wodurch er beschleunigt und seine Drehzahl erhöht wird, worauf erneut seine Spannung mit der Bezugsspannung verglichen wird.
Ist dagegen die während der Entladezeit des Ladekondensators--50--an den Eingang--2--des Operationsverstärkers angelegte Motorspannung gleich der Bezugsspannung oder liegt sie über dieser, so gibt der Operationsverstärker so lange kein Signal an die Kippstufe, bis die Motorspannung unter die Bezugsspannung gefallen ist.
Der in der Endstufe vorgesehene Kondensator --70-- dient dazu, dem beim Sperren des Transistors - T6--zum Operationsverstärker--34--rückgeführten Signal einen Impuls aufzuaddieren, der komplementär zum Abschaltimpuls infolge der Eigeninduktion des Motor liegt, wodurch ein unkontrolliertes bzw. vorzeitiges Ansteuern des Komparators verhindert wird.
Der Motor wird nun im Leerlauf oder bei geringer Last durch einen Impuls stärker beschleunigt, also auf eine etwas höhere Drehzahl gebracht als bei Vollast. Um dies auszugleichen, d. h. um eine Feinkorrektur zu erhalten, ist die Motorspannung über den Widerstand--72--und den Kondensator --74-- an den Ausgang der Bezugsspannungsstufe gelegt, wodurch der Bezugsspannung eine zusätzliche Spannung aufaddiert wird, so dass die Motorspannung mit der Summe aus Bezugsspannung und dieser zusätzlichen Spannung verglichen wird.
Im übrigen ist der Funktionsablauf derselbe.
Bei einer beispielsweisen bevorzugten Ausführungsform der Schaltungsanordnung weisen die Widerstände folgende Werte auf :
R22 = 220 Q; R20 = 1 k ; R26 = 2, 2 kQ ; R28 = 1, 5 kQ ;
R30 = 1 kQ ; R32 = 10 kn ; R72 = 270 k#; R38 = 22 kQ ;
R36 = Null bis 50 kQ maximal ; R40 = 22 ka ; R46 = 2, 2 kQ ;
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R44 = 3, 3 kQ ; RS4 = 330 Q ; RS8 = 47 Q ; R60 = 33 Q ;
R68 = 470 Q.
Die Kondensatoren besitzen folgende Kapazitätswerte :
Kondensator 74 = 4, 7 jUF ; Kondensator 48 = I nF ; Kondensator 50 = 47 nF und Kondensator
70 = 33 nF.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Transistor-Schaltungsanordnung zur Regelung der Drehzahl von Gleichstrom-Motoren, insbesondere solchen mit geringer Eigeninduktion, auf eine Nenndrahzahl, mit einer Betriebsspannungsquelle, einer Bezugsspannungsstufe, einem mit dieser gekoppelten Komparator zum Vergleich der generatorischen Spannung des Motors mit der Bezugsspannung und einer mit dem Komparator gekoppelten monostabilen Kippstufe zur Erzeugung von Spannungsimpulsen, die über eine einen Leistungstransistor aufweisende Endstufe an den Motor
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Komparators (14) ein Kondensator (70) geschaltet ist, durch den beim Sperren des Leistungstransistors (T6) dem Komparator (14) ein Sperrimpuls zuführbar ist.
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