DE10110265C2 - Schaltungsanordnung und Verfahren zur Ermittlung der Frequenz einer durch Störspannungen überlagerten periodischen Spannung - Google Patents
Schaltungsanordnung und Verfahren zur Ermittlung der Frequenz einer durch Störspannungen überlagerten periodischen SpannungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung sowie ein
Verfahren zur Ermittlung der Frequenz einer durch Störspan
nungen überlagerten periodischen Spannung.
Eine solche von Störspannungen überlagerte periodische Span
nung entsteht beispielsweise an einem Kommutatormotor. Ein
Kommutator-Motor ist ein mit Gleichstrom betriebener Motor,
der in der Regel einen Stator und einen Rotor aufweist. Damit
durch Gleichstrom ein magnetisches Wechselfeld erzeugt werden
kann, der zu einer Rotation des Rotors führt, weist der Kom
mutator-Motor einen Kommutator auf mit einer Anzahl an Seg
menten (Lamellen), die der doppelten Anzahl an Magnete bil
denden und vom Gleichstrom durchflossenen Motorwicklungen
entspricht. Durch die Kommutierung entsteht in der Spannung
am Kommutator-Motor eine Welligkeit. Die Frequenz der Wellig
keit ist proportional zur Drehzahl des Kommutator-Motors.
Folglich lässt sich durch Ermittlung der Frequenz der Wellig
keit die Drehzahl des Kommutator-Motors bestimmen.
Die Ermittlung der Drehzahl des Kommutator-Motors und damit
die Ermittlung der Frequenz der Welligkeit sind beispielswei
se dann hilfreich, wenn die Drehzahl des Kommutator-Motors
geregelt oder gesteuert werden soll. Dies ist beispielsweise
der Fall bei einem Kommutator-Motor, der einen Fensterheber,
einen Lüfter in einer Standheizung oder ein Schiebedach eines
Kraftfahrzeugs antreibt.
Durch die DE 44 22 083 A1 sind ein Verfahren und eine Ein
richtung zur Drehzahlermessung eines mechanisch kommutierten
Gleichstrommotors bekannt, wobei eine Gleichstromankopplung
des Motors an eine Erfassungsvorrichtung vorgesehen ist; über
einen ersten Verstärker wird das erfasste Signal verstärkt
und über ein Siebglied an einen zweiten Verstärker weiterge
geben. Das Ausgangssignal des zweiten Verstärkers wird zur
Ausblendung fehlerhafter Doppel-Kommutierungssignale über
einen Phasenschieber und einen Analogaddierer mit einem
dritten Verstärker einer Signalaufbereitung zugeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aufwandsarme
Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Frequenz einer durch
Störspannungen überlagerten periodischen Spannung anzugeben,
durch die Frequenz zuverlässig bestimmt werden kann. Ferner
soll ein Verfahren zur Ermittlung der Frequenz einer durch
Stör
spannungen überlagerten periodischen Spannung angegeben wer
den.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung zur
Ermittlung der Frequenz einer durch Störspannungen überlager
ten periodischen Spannung mit folgenden Merkmalen: Die Schal
tungsanordnung weist mindestens einen ersten Anschluss und
einen zweiten Anschluss zur Aufnahme der Spannung auf. Es ist
eine Wechselspannungskopplung zur Entfernung des Gleichstrom
anteils der Spannung vorgesehen, die dem ersten Anschluss und
dem zweiten Anschluss nachgeschaltet ist. Ein Komparator der
Schaltungsanordnung ist der Wechselspannungskopplung nachge
schaltet und weist einen ersten Eingangsanschluss, einen
zweiten Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss auf.
Die Schaltungsanordnung ist derart ausgestaltet, dass der
Wechselspannungsanteil der Spannung dem Komparator über den
ersten Eingangsanschluss und den zweiten Eingangsanschluss
zweimal, jedoch phasenversetzt zugeführt wird. Die Schal
tungsanordnung weist ein mit dem Ausgangsanschluss des Kompa
rators verbundenes Mittel zum Auswerten der Frequenz des Aus
gangssignals am Ausgangsanschluss des Komparators auf.
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Er
mittlung der Frequenz einer durch Störspannungen überlagerten
periodischen Spannung, bei dem der Wechselspannungsanteil der
Spannung einem Komparator zweimal, jedoch phasenversetzt, zu
geführt wird. Die Frequenz der Spannung wird aus der Frequenz
des aus dem Komparator austretenden Ausgangssignals ermit
telt.
Durch die Wechselspannungskopplung wird der Wechselspannungs
anteil aus der Spannung herausgelöst. Dieser Wechselspan
nungsanteil enthält den periodischen Anteil der Spannung so
wie Störfrequenzen, die z. B. von außen eingestrahlt werden.
Im Komparator wird dieser Wechselspannungsanteil mit seinem
Abbild verglichen. Je nachdem welcher der beiden phasenver
schobenen Wechselspannungsanteile gerade größer ist, liegt am
Ausgangsanschluss des Komparators eine Spannung an oder
nicht. Das Ausgangssignal des Komparators ist also rechteck
förmig. Die Frequenz des Ausgangssignals ist gleich der Fre
quenz der Spannung. Folglich lässt sich durch Bestimmung der
Frequenz des Ausgangssignals am Ausgangsanschluss des Kompa
rators die Frequenz der Spannung ermitteln.
Durch das beschriebene Verfahren lässt sich die Frequenz der
Spannung zuverlässig bestimmen, da das Verfahren hinsichtlich
Störspannungen, die den periodischen Teil der Spannung über
lagern, selbstkompensierend ist. Die Selbstkompensation wird
erzielt, indem der Wechselspannungsanteil der Spannung mit
seinem phasenverschobenen Abbild im Komparator verglichen
wird. Im Gegensatz zu einem fest vorgegebenen Schwellwert,
mit dem der Wechselspannungsanteil verglichen wird, enthält
das zeitlich veränderliche Abbild des Wechselspannungsanteils
gerade die Störspannungen, die auch der zu untersuchende
Wechselspannungsanteil aufweist. Da der Wechselspannungsan
teil und sein als Schwellwert dienendes Abbild identische
Störspannungen aufweisen, kompensieren sich die Störspannun
gen beim Vergleich der phasenverschobenen Wechselspannungsan
teile im Komparator und haben im wesentlichen keinen Einfluss
auf das Ausgangssignal.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass durch den Ver
gleich des Wechselspannungsanteils mit seinem phasenverscho
benen Abbild eine sichere Periodendetektion ermöglicht wird,
auch bei überlagerten Störungen und bei nicht sinusförmiger
Periodizität der Spannung.
Die Schaltungsanordnung und das Verfahren können verwendet
werden, um die Drehzahl eines Kommutator-Motors zu ermitteln.
Die Spannung, deren Frequenz ermittelt wird, ist in diesem
Fall eine Spannung, die eine durch den Kommutator des Kommu
tator-Motors erzeugte Welligkeit aufweist. Die Welligkeit ist
der periodische Anteil der Spannung, dessen Frequenz bestimmt
werden soll. Da die Frequenz der Welligkeit proportional zur
Drehzahl des Kommutator-Motors ist, lässt sich durch Bestim
mung der Frequenz der Welligkeit die gesuchte Drehzahl ermit
teln. Die Ermittlung der Drehzahl des Kommutator-Motors aus
der Frequenz der Welligkeit erfordert nur einen geringen Re
chenbedarf, nämlich nur eine Division entsprechend der Anzahl
der Segmente.
Um niederfrequente Störspannungen aus der Spannung herauszu
filtern, ist es vorteilhaft, einen Tiefpassfilter vorzusehen.
Die Wirkung des Tiefpassfilters ist besonders effektiv, wenn
der Tiefpassfilter der Wechselspannungskopplung vorgeschaltet
ist.
Der Tiefpassfilter weist beispielsweise mindestens einen
zweiten Kondensator und einen ersten Widerstand auf, wobei
der erste Widerstand zwischen dem ersten Anschluss und dem
zweiten Kondensator geschaltet ist, und der zweite Kondensa
tor zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Anschluss
geschaltet ist.
Um die Phasenverschiebung zwischen den dem Komparator zuge
führten Wechselspannungsanteilen der Spannung zu erzeugen,
kann mindestens ein erstes Phasendrehglied vorgesehen sein,
der dem ersten Eingangsanschluss des Komparators vorgeschal
tet ist. Zusätzlich kann ein zweites Phasendrehglied vorgese
hen sein, der dem zweiten Eingangsanschluss des Komparators
vorgeschaltet ist. Das erste Phasendrehglied und das zweite
Phasendrehglied verschieben die Phasen unterschiedlich stark.
Es ist vorteilhaft, ein Mittel zur Bildung eines festen Wech
selspannungsnullpunkts vorzusehen.
Zum einen lässt sich das Mittel zur Bildung eines festen
Wechselspannungsnullpunkts für die Realisierung der Phasen
drehglieder verwenden. Dazu weist das erste Phasendrehglied
beispielsweise einen fünften Widerstand und einen vierten
Kondensator auf, während das zweite Phasendrehglied einem
sechsten Widerstand und einen fünften Kondensator umfasst.
Der fünfte Widerstand ist zwischen dem ersten Eingangsan
schluss des Komparators und der Wechselspannungskopplung ge
schaltet. Der sechste Widerstand ist zwischen dem zweiten
Eingangsanschluss des Komparators und der Wechselspannungs
kopplung geschaltet. Der vierte Kondensator ist zwischen dem
ersten Eingangsanschluss des Komparators und dem Wechselspan
nungsnullpunkt geschaltet. Der fünfte Kondensator ist zwi
schen dem zweiten Eingangsanschluss des Komparators und dem
Wechselspannungsnullpunkt geschaltet.
Zum anderen lässt sich der Wechselspannungsanteil der Span
nung an den Wechselspannungsnullpunkt klemmen, so dass die
Amplitude des Wechselspannungsanteils einen gewissen
Schwellwert nicht überschreiten kann. Dadurch wird der Ar
beitsbereich des Komparators eingehalten.
Das Klemmen lässt sich durch eine Begrenzerschaltung reali
sieren, die im Wesentlichen aus zwei antiparallel verschalte
ten Dioden besteht, die zwischen dem Wechselspannungsnull
punkt und einem zweiten Knotenpunkt geschaltet sind. Der
zweite Knotenpunkt liegt zwischen der Wechselspannungskopp
lung und dem fünften Widerstand.
Das Vorsehen eines festen Wechselspannungsnullpunkts ermög
licht es darüber hinaus, den Wechselspannungsanteil der Span
nung an den Wechselspannungsnullpunkt zu koppeln, so dass ein
Driften des Mittelpunkts des Arbeitsbereichs des Komparators
durch z. B. Leckströme, die z. B. im Komparator entstehen,
vermieden wird.
Die Kopplung wird beispielsweise durch einen vierten Wider
stand realisiert, der zwischen dem zweiten Knotenpunkt und
dem Wechselspannungsnullpunkt geschaltet ist.
Das Mittel zur Bildung eines festen Wechselspannungsnull
punkts kann beispielsweise einen zweiten Widerstand, einen
dritten Widerstand, einen Spannungsanschluss und einen Groun
danschluss umfassen. Der zweite Widerstand ist mit dem Span
nungsanschluss verbunden. Der dritte Widerstand ist mit dem
Groundanschluss verbunden. Der zweite Widerstand und der
dritte Widerstand sind miteinander verbunden. Der Wechsel
spannungsnullpunkt liegt zwischen dem zweiten Widerstand und
dem dritten Widerstand.
Vorzugsweise weist die Schaltungsanordnung einen siebten Wi
derstand auf, der zwischen dem ersten Eingangsanschluss des
Komparators und dem Ausgangsanschluss des Komparators ge
schaltet ist. Durch den siebten Widerstand erhält der Kompa
rator eine hystereseförmige Umschaltschwelle, damit kleinere
Spannungsschwankungen nicht bereits zu einem Umschalten des
Komparators führen, so dass kleinere Störspannungen herausge
filtert werden. Durch den siebten Widerstand lässt sich
bestimmen, ab welcher Amplitude ein Spannungssignal vom Kom
parator erkannt wird.
Vorzugsweise weist die Schaltungsanordnung einen achten Wi
derstand auf, der zwischen dem Ausgangsanschluss des Kompara
tors und einem Spannungsanschluss geschaltet ist. Der Span
nungsanschluss kann mit dem Spannungsanschluss des Mittels
zur Bildung des Wechselspannungsnullpunkts identisch sein.
Der achte Widerstand bildet einen pull-up-Widerstand für den
open-collector-Ausgang des Komparators.
Damit die Schnittstellen der beiden phasenverschobenen Wech
selspannungsanteile durch den Komparator schnell erkannt wer
den können, beträgt die Phasenunterschied der Wechselspan
nungsanteile vorzugsweise mehr als etwa fünf Grad. Eine be
sonders zuverlässige und schnelle Detektion der Schnittstel
len der phasenverschobenen Wechselspannungsanteile lässt sich
erzielen, wenn die Phasenversetzung mehr als etwa zehn Grad
beträgt.
Die Frequenz des Ausgangssignals am Ausgangsanschluss des
Komparators wird beispielsweise durch einen Microcontroller
oder ein anderes Messsystem ausgewertet.
Soll die Drehzahl eines Kommutator-Motors bestimmt werden, so
lässt sich die Spannung, die eine durch den Kommutator des
Kommutator-Motors erzeugte Welligkeit aufweist, auf verschie
dene Weise erhalten:
Zum einen kann der Kommutator-Motor zwischen dem ersten An schluss und dem zweiten Anschluss geschaltet sein. In diesem Fall arbeitet der Kommutator-Motor während der Drehzahler mittlung als Generator. Der durch den Kommutator-Motor er zeugte Strom wird vorzugsweise größtenteils durch eine erste Diode geleitet.
Zum einen kann der Kommutator-Motor zwischen dem ersten An schluss und dem zweiten Anschluss geschaltet sein. In diesem Fall arbeitet der Kommutator-Motor während der Drehzahler mittlung als Generator. Der durch den Kommutator-Motor er zeugte Strom wird vorzugsweise größtenteils durch eine erste Diode geleitet.
Alternativ bildet der Kommutator-Motor mit einem neunten Wi
derstand eine Reihenschaltung, wobei die Reihenschaltung an
einer Spannungsversorgung angeschlossen ist. Der neunte Wi
derstand ist zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten
Anschluss geschaltet. In diesem Fall wird der Kommutator
Motor durch die Spannungsversorgung gespeist und arbeitet
während der Drehzahlermittlung im Motorbetrieb. Die von der
Schaltungsanordnung zu untersuchende Spannung wird am neunten
Widerstand abgegriffen. Damit durch die Schaltungsanordnung
möglichst wenig Strom fließt, weist der neunte Widerstand ei
nen möglichst geringen elektrischen Widerstand auf.
Je mehr Segmente der Kommutator aufweist, umso kleinere Dreh
zahlen des Motors lassen sich noch messen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Schaltbild mit einer Schaltungsanordnung,
einem Kommutator-Motor, einer ersten Diode,
und einer Spannungsversorgung gemäß eines ersten
Ausführungsbeispiels.
Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf von phasenverschobenen
Wechselspannungsanteilen, die einem Komparator zu
geführt werden, sowie den zeitlichen Verlauf des
zugehörigen Ausgangssignals des Komparators.
Fig. 3 zeigt ein Schaltbild mit einer zweiten Schaltungs
anordnung, einem Kommutator-Motor, einer
ersten Diode, einem neunten Widerstand und einer
Spannungsversorgung gemäß eines zweiten Ausfüh
rungsbeispiels.
In einem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Kommutator-Motor
M vorgesehen, der im Motorbetrieb von einer Spannungsversor
gung S gespeist wird (siehe Fig. 1). Zwischen der Spannungs
versorgung S und dem Motor M ist ein Umschalter U vorgesehen,
durch den der Motor M von der Spannungsversorgung S abgekop
pelt werden kann. Umschaltvorgänge werden sowohl bei der Tak
tung des Motors M als auch bei der Ermittlung der Drehzahl
des Motors M durchgeführt.
Der Motor M weist einen Kommutator mit vierzehn Segmenten
auf, zwischen denen sieben Magnetwicklungen geschaltet sind.
Eine erste Diode D1 ist parallel zum Kommutator-Motor M ge
schaltet und wirkt als Freilaufdiode.
Es ist eine Schaltungsanordnung SA vorgesehen, die einen ers
ten Anschluss A1 und einen zweiten Anschluss A2 aufweist,
zwischen denen der Motor M und die Diode D1 geschaltet sind.
Die Schaltungsanordnung SA weist einen Tiefpassfilter auf,
der aus einem ersten Widerstand R1, einem ersten Kondensator
C1 und einem zweiten Kondensator C2 besteht. Ferner weist die
Schaltungsanordnung SA eine Wechselspannungskopplung auf, die
aus einem dritten Kondensator C3 besteht. Die Schaltungsan
ordnung SA weist ein erstes Phasendrehglied auf, das einen
fünften Widerstand R5 und einen vierten Kondensator C4 um
fasst. Die Schaltungsanordnung SA weist ein zweites Phasen
drehglied auf, das einen sechsten Widerstand R6 und einen
fünften Kondensator C5 umfasst.
Ein Groundanschluss GA der Schaltungsanordnung SA ist mit dem
ersten Anschluss A1 verbunden.
Der erste Widerstand R1 ist zwischen dem zweiten Anschluss A2
und einem ersten Knotenpunkt K1 geschaltet. Der zweite Kon
densator C2 ist zwischen dem ersten Knotenpunkt K1 und dem
Groundanschluss GA geschaltet. Der erste Kondensator C1 ist
zwischen einem Spannungsanschluss SP der Schaltungsanordnung
SA und dem ersten Widerstand R1 geschaltet. Der dritte Kon
densator C3 ist zwischen dem ersten Knotenpunkt K1 und einem
zweiten Knotenpunkt K2 geschaltet.
Die Schaltungsanordnung SA weist ein Mittel zur Bildung eines
festen Wechselspannungsnullpunkts auf, der einen zweiten Wi
derstand R2, einen dritten Widerstand R3, den Spannungsan
schluss SP und den Groundanschluss GA umfasst.
Der zweite Widerstand R2 ist zwischen dem Spannungsanschluss
SP und einem dritten Knotenpunkt K3A geschaltet. Der dritte
Widerstand R3 ist zwischen dem Groundanschluss GA und dem
dritten Knotenpunkt K3B geschaltet. Der dritte Knotenpunkt
K3A, K3B bildet den Wechselspannungsnullpunkt. In Fig. 1
wurde der dritte Knotenpunkt der besseren Übersichtlichkeit
halber in zwei direkt miteinander verbundenen, gleichwertigen
Knotenpunkte K3A, K3B unterteilt.
Die Schaltungsanordnung SA weist zwei antiparallel verschal
tete Dioden D2, D3 auf, die zwischen dem zweiten Knotenpunkt
K2 und dem dritten Knotenpunkt K3B geschaltet sind.
Der fünfte Widerstand R5 ist zwischen dem zweiten Knotenpunkt
K2 und dem ersten Eingangsanschluss E1 eines Komparators K
geschaltet. Der sechste Widerstand R6 ist zwischen dem zwei
ten Knotenpunkt K2 und dem zweiten Eingangsanschluss E2 des
Komparators K geschaltet. Der vierte Kondensator C4 ist zwi
schen dem ersten Eingangsanschluss E1 des Komparators K und
dem dritten Knotenpunkt K3B geschaltet. Der fünfte Kondensa
tor C5 ist zwischen dem zweiten Eingangsanschluss E2 des Kom
parators K und dem dritten Knotenpunkt K3B geschaltet.
Die Schaltungsanordnung SA weist einen vierten Widerstand R4
auf, der zwischen dem zweiten Knotenpunkt K2 und dem dritten
Knotenpunkt K3A geschaltet ist.
Die Schaltungsanordnung SA weist einen siebten Widerstand R7
auf, der zwischen dem ersten Eingangsanschluss E1 des Kompa
rators K und dem Ausgangsanschluss A des Komparators K ge
schaltet ist.
Die Schaltungsanordnung SA weist einen achten Widerstand R8
auf, der zwischen dem Ausgangsanschluss A des Komparators K
und dem Spannungsanschluss SP geschaltet ist.
Die Schaltungsanordnung SA weist einen Microcontroller auf,
der mit dem Ausgangsanschluss A des Komparators K verbunden
ist.
Um die Drehzahl des Motors M zu ermitteln, wird der Motor M
von der Spannungsversorgung S getrennt, so dass der Motor M
im Generatorbetrieb arbeitet. Dadurch erzeugt der Motor M ei
nen Strom, der durch die erste Diode D1 fließt. Die Spannung
am Motor M wird durch die Schaltungsanordnung SA abgegriffen.
Aufgrund des Kommutators des Motors M weist die Spannung eine
Welligkeit auf. In der Regel wird die Welligkeit von Stör
spannungen überlagert.
Durch den Tiefpassfilter werden niederfrequente Störungen aus
der Spannung herausgefiltert. Durch die Wechselspannungskopp
lung wird der Gleichspannungsanteil der Spannung herausgefil
tert, so dass nur noch der Wechselspannungsanteil der Span
nung übrig bleibt. Durch die zwei am zweiten Knotenpunkt K2
verbundenen Phasenregler wird der Wechselspannungsanteil dem
Komparator K zweifach, aber phasenverschoben zugeführt.
Das Produkt aus dem elektrischen Widerstand des fünften Wi
derstands R5 und der Kapazität des vierten Kondensators C4
ist wesentlich kleiner, z. B. zwei mal kleiner, als das Pro
dukt aus dem elektrischen Widerstand des sechsten Widerstands
R6 und der Kapazität des fünften Kondensators C5, damit der
Phasenunterschied zwischen dem Wechselspannungsanteil nach
dem ersten Phasendrehglied und dem Wechselspannungsanteil
nach dem zweiten Phasendrehglied ausreichend groß ist. In
diesem Fall beträgt der Phasenunterschied etwa 24 Grad (siehe
Fig. 2).
Durch den Vergleich der phasenverschobenen Wechselspannungs
anteile entsteht am Ausgangsanschluss A des Komparators K ein
rechteckförmiges Ausgangssignal, dessen Frequenz mit der Fre
quenz der Welligkeit übereinstimmt (siehe Fig. 2).
Die Frequenz des Ausgangssignals wird durch den Microcontrol
ler C ausgewertet. Daraus wird die Drehzahl des Motors M be
stimmt. Da der Kommutator des Motors M vierzehn Segmente auf
weist, ist die Drehzahl vierzehn mal kleiner als die Frequenz
des Ausgangssignals des Komparators K.
Durch die antiparallel verschalteten Dioden D2, D3 wird der
Wechselspannungsanteil der Spannung an den Wechselspannungs
nullpunkt geklemmt, so dass die Amplitude des Wechselspan
nungsanteils der Spannung am Komparator K einen bestimmten
Wert nicht überschreiten kann. Dieser Wert entspricht dem
Schwellwert der Dioden D2, D3, ab dem die Dioden D2, D3 in
Durchlassrichtung Strom durchlassen.
Durch den vierten Widerstand R4 wird der Wechselspannungsan
teil der Spannung an den Wechselspannungsnullpunkt gekoppelt,
so dass der Mittelpunkt des Arbeitsbereichs des Komparators K
nicht driften kann.
Der siebte Widerstand R7 bewirkt eine hystereseförmige Um
schaltschwelle des Komparators K, damit nicht bereits kleine
Spannungsschwankungen zu einem Umschalten des Komparators K
führen.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Kommutator-Motor
M', eine Spannungsversorgung S', eine erste Diode D1' und ei
ne Schaltungsanordnung SA' vorgesehen, die den entsprechenden
Elementen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen (siehe
Fig. 3). Elemente des zweiten Ausführungsbeispiels, die Ele
menten des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, wurden in
Fig. 3 mit entsprechenden und um einen Strich ergänzten Be
zugszeichen versehen.
Es ist zusätzlich ein neunter Widerstand R9' vorgesehen, der
mit dem Motor M' eine Reihenschaltung bildet, wobei die Rei
henschaltung von der Spannungsversorgung S' gespeist wird.
Die erste Diode D1' ist im Gegensatz zum ersten Ausführungs
beispiel parallel zur Reihenschaltung geschaltet.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem
ersten Anschluss A1' und dem zweiten Anschluss A2' der Schal
tungsanordnung SA' der neunte Widerstand R9' geschaltet.
Die Ermittlung der Drehzahl des Motors M' erfolgt wie im ers
ten Ausführungsbeispiel mit dem Unterschied, dass die unter
suchte Spannung nicht am Motor M' im Generatorbetrieb abge
griffen wird, sondern am neunten Widerstand R9' im Motorbe
trieb des Motors M'. Der Umschalter U' ist also während der
Drehzahlermittlung geschlossen.
Claims (20)
1. Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Frequenz einer
durch Störspannungen überlagerten periodischen Spannung
mit mindestens einem ersten Anschluss (A1) und einem zweiten Anschluss (A2) zur Aufnahme der periodischen Spannung,
mit einer dem ersten Anschluss (A1) und dem zweiten An schluss (A2) nachgeschalteten Wechselspannungskopplung mittels eines Kondensators (C3) zur Entfernung des Gleichstromanteils der Spannung;
mit einem Komparator (K), der der Wechselspannungskopp lung nachgeschaltet ist und der einen ersten Eingangsan schluss (E1), einen zweiten Eingangsanschluss (E2) und einen Ausgangsanschluss (A) aufweist,
die derart ausgestaltet ist, dass der Wechselspannungsan teil der Spannung dem Komparator über den ersten Ein gangsanschluss (E1) und dazu phasenversetzt über den zwei ten Eingangsanschluss (E2) zugeführt wird,
mit einem mit dem Ausgangsanschluss (A) des Komparators (K) verbundenen Mittel zum Auswerten der Frequenz des Ausgangssignals am Ausgangsanschluss (A) des Komparators (K).
mit mindestens einem ersten Anschluss (A1) und einem zweiten Anschluss (A2) zur Aufnahme der periodischen Spannung,
mit einer dem ersten Anschluss (A1) und dem zweiten An schluss (A2) nachgeschalteten Wechselspannungskopplung mittels eines Kondensators (C3) zur Entfernung des Gleichstromanteils der Spannung;
mit einem Komparator (K), der der Wechselspannungskopp lung nachgeschaltet ist und der einen ersten Eingangsan schluss (E1), einen zweiten Eingangsanschluss (E2) und einen Ausgangsanschluss (A) aufweist,
die derart ausgestaltet ist, dass der Wechselspannungsan teil der Spannung dem Komparator über den ersten Ein gangsanschluss (E1) und dazu phasenversetzt über den zwei ten Eingangsanschluss (E2) zugeführt wird,
mit einem mit dem Ausgangsanschluss (A) des Komparators (K) verbundenen Mittel zum Auswerten der Frequenz des Ausgangssignals am Ausgangsanschluss (A) des Komparators (K).
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
mit einem Tiefpassfilter, der der Wechselspannungskopp lung vorgeschaltet ist.
mit einem Tiefpassfilter, der der Wechselspannungskopp lung vorgeschaltet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2,
bei der der Tiefpassfilter mindestens einen zweiten Kon densator (C2) und einen ersten Widerstand (R1) aufweist,
bei der der erste Widerstand (R1) zwischen dem ersten An schluss (A1) und dem zweiten Kondensator (C2) geschaltet ist,
bei der der zweite Kondensator (C2) zwischen dem ersten Widerstand (R1) und dem zweiten Anschluss (A2) geschaltet ist.
bei der der Tiefpassfilter mindestens einen zweiten Kon densator (C2) und einen ersten Widerstand (R1) aufweist,
bei der der erste Widerstand (R1) zwischen dem ersten An schluss (A1) und dem zweiten Kondensator (C2) geschaltet ist,
bei der der zweite Kondensator (C2) zwischen dem ersten Widerstand (R1) und dem zweiten Anschluss (A2) geschaltet ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
mit mindestens einem ersten Phasendrehglied, der dem ers
ten Eingangsanschluss (E1) des Komparators (K) vorge
schaltet ist, um eine Phasenverschiebung zwischen den dem
Komparator (K) zugeführten Wechselspannungsanteilen der
Spannung zu erzeugen.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
mit einem Mittel zur Bildung eines festen Wechselspan
nungsnullpunkts.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5,
bei der das Mittel zur Bildung eines festen Wechselspan nungsnullpunkts einen zweiten Widerstand (R2), einen dritten Widerstand (R3), einen Spannungsanschluss (SP) und einen Groundanschluss (GA) umfasst,
bei der der zweite Widerstand (R2 mit dem Spannungsan schluss (SP) verbunden ist,
bei der der dritte Widerstand (R3) mit dem Groundan schluss (GA) verbunden ist,
bei der der Wechselspannungsnullpunkt zwischen dem zwei ten Widerstand (R2) und dem dritten Widerstand (R3) liegt.
bei der das Mittel zur Bildung eines festen Wechselspan nungsnullpunkts einen zweiten Widerstand (R2), einen dritten Widerstand (R3), einen Spannungsanschluss (SP) und einen Groundanschluss (GA) umfasst,
bei der der zweite Widerstand (R2 mit dem Spannungsan schluss (SP) verbunden ist,
bei der der dritte Widerstand (R3) mit dem Groundan schluss (GA) verbunden ist,
bei der der Wechselspannungsnullpunkt zwischen dem zwei ten Widerstand (R2) und dem dritten Widerstand (R3) liegt.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 und einem der An
sprüche 5 oder 6,
bei der das erste Phasendrehglied einen fünften Wider stand (R5) und einen vierten Kondensator (C4) umfasst,
mit einem zweiten Phasendrehglied, der dem zweiten Ein gangsanschluss (E2) vorgeschaltet ist und einen sechsten -Widerstand (R6) und einen fünften Kondensator (C5) um fasst,
bei der der fünfte Widerstand (R5) zwischen dem ersten Eingangsanschluss (E1) des Komparators (K) und der Wech selspannungsankopplung geschaltet ist,
mit einem zweiten Knotenpunkt (K2), der zwischen der Wechselspannungskopplung und dem fünften Widerstand (R5) angeordnet ist,
bei der der sechste Widerstand (R6) zwischen dem zweiten Eingangsanschluss (E2) des Komparators (K) und der Wech selspannungskopplung geschaltet ist,
bei der der vierte Kondensator (C4) zwischen dem ersten Eingangsanschluss (E1) des Komparators (K) und dem Wech selspannungsnullpunkt geschaltet ist,
bei der der fünfte Kondensator (C5) zwischen dem zweiten Eingangsanschluss (E2) des Komparators (K) und dem Wech selspannungsnullpunkt geschaltet ist.
bei der das erste Phasendrehglied einen fünften Wider stand (R5) und einen vierten Kondensator (C4) umfasst,
mit einem zweiten Phasendrehglied, der dem zweiten Ein gangsanschluss (E2) vorgeschaltet ist und einen sechsten -Widerstand (R6) und einen fünften Kondensator (C5) um fasst,
bei der der fünfte Widerstand (R5) zwischen dem ersten Eingangsanschluss (E1) des Komparators (K) und der Wech selspannungsankopplung geschaltet ist,
mit einem zweiten Knotenpunkt (K2), der zwischen der Wechselspannungskopplung und dem fünften Widerstand (R5) angeordnet ist,
bei der der sechste Widerstand (R6) zwischen dem zweiten Eingangsanschluss (E2) des Komparators (K) und der Wech selspannungskopplung geschaltet ist,
bei der der vierte Kondensator (C4) zwischen dem ersten Eingangsanschluss (E1) des Komparators (K) und dem Wech selspannungsnullpunkt geschaltet ist,
bei der der fünfte Kondensator (C5) zwischen dem zweiten Eingangsanschluss (E2) des Komparators (K) und dem Wech selspannungsnullpunkt geschaltet ist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
die dergestalt ist, dass im Betrieb der Wechselspannungs
anteil der Spannung an den Wechselspannungsnullpunkt ge
klemmt wird.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 und 8,
mit zwei antiparallel verschalteten Dioden (D2, D3), die
zwischen dem Wechselspannungsnullpunkt und dem zweiten
Knotenpunkt (K2) geschaltet sind.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4,
bei der der Wechselspannungsanteil der Spannung an den
Wechselspannungsnullpunkt gekoppelt ist.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10,
mit einem vierten Widerstand (R4), der zwischen dem zwei
ten Knotenpunkt (K2) und dem Wechselspannungsnullpunkt
geschaltet ist.
12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
mit einem siebten Widerstand (R7), der zwischen dem ers
ten Eingangsanschluss (E1) des Komparators (K) und dem
Ausgangsanschluss (A) des Komparators (K) geschaltet ist.
13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
mit einem achten Widerstand (R8), der zwischen dem Aus
gangsanschluss (A) des Komparators (K) und einem Span
nungsanschluss (SP) geschaltet ist.
14. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
die dergestalt ist, dass die Phasenversetzung der dem
Komparator (K) zugeführten Wechselspannungsanteile der
Spannung mehr als 5 Grad beträgt.
15. Verwendung der Schaltungsanordnung nach einem der An
sprüche 1 bis 14 bei einem Kommutator-Motor
mit einem Stator, einem Rotor und einem mit dem Rotor verbundenen Kommutator,
wobei die Schaltungsanordnung (SA) derart mit dem Kommu tator-Motor (M) verbunden ist, dass die Spannung, die vom ersten Anschluss (A1) und vom zweiten Anschluss (A2) auf genommen wird, eine durch den Kommutator des Kommutator- Motors (M) erzeugte Welligkeit aufweist,
wobei das Mittel zum Auswerten der Frequenz des Ausgangs signals am Ausgangsanschluss (A) des Komparators K) der gestalt ist, dass es aus der Frequenz des Ausgangssignals die Drehzahl des Kommutator-Motors (M) bestimmt.
mit einem Stator, einem Rotor und einem mit dem Rotor verbundenen Kommutator,
wobei die Schaltungsanordnung (SA) derart mit dem Kommu tator-Motor (M) verbunden ist, dass die Spannung, die vom ersten Anschluss (A1) und vom zweiten Anschluss (A2) auf genommen wird, eine durch den Kommutator des Kommutator- Motors (M) erzeugte Welligkeit aufweist,
wobei das Mittel zum Auswerten der Frequenz des Ausgangs signals am Ausgangsanschluss (A) des Komparators K) der gestalt ist, dass es aus der Frequenz des Ausgangssignals die Drehzahl des Kommutator-Motors (M) bestimmt.
16. Verwendung der Schaltungsanordnung nach Anspruch 15
wobei der Kommutator-Motor zwischen dem ersten Anschluss
(A1) und dem zweiten Anschluss (A2) geschaltet ist.
17. Verwendung der Schaltungsanordnung nach Anspruch 15,
wobei der Kommutator-Motor mit einem neunten Widerstand (R9') eine Reihenschaltung bildet,
wobei die Reihenschaltung an eine Spannungsversorgung (S') angeschlossen ist,
wobei der neunte Widerstand (R9') zwischen dem ersten An schluss (A1') und dem zweiten Anschluss (A2') geschaltet ist.
wobei der Kommutator-Motor mit einem neunten Widerstand (R9') eine Reihenschaltung bildet,
wobei die Reihenschaltung an eine Spannungsversorgung (S') angeschlossen ist,
wobei der neunte Widerstand (R9') zwischen dem ersten An schluss (A1') und dem zweiten Anschluss (A2') geschaltet ist.
18. Verfahren zur Ermittlung der Frequenz einer durch Störspannungen überlagerten
periodischen Spannung,
bei dem zunächst von der periodischen Spannung der Gleichstromanteil durch eine nachgeschaltete Wechselspannungskopplung mittels eines Kondensators (C3) entfernt wird,
bei dem der verbleibende Wechselspannungsanteil der Spannung einem Komparator (K) über einen ersten Eingangsanschluss (A1) und dazu phasenversetzt über einen zweiten Eingangsanschluss (A2) zugeführt wird,
bei dem die Frequenz der Spannung aus der Frequenz des aus dem Komparator (K) austretenden Ausgangssignals ermittelt wird.
bei dem zunächst von der periodischen Spannung der Gleichstromanteil durch eine nachgeschaltete Wechselspannungskopplung mittels eines Kondensators (C3) entfernt wird,
bei dem der verbleibende Wechselspannungsanteil der Spannung einem Komparator (K) über einen ersten Eingangsanschluss (A1) und dazu phasenversetzt über einen zweiten Eingangsanschluss (A2) zugeführt wird,
bei dem die Frequenz der Spannung aus der Frequenz des aus dem Komparator (K) austretenden Ausgangssignals ermittelt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18,
bei dem die Spannung vor der Bildung des Wechselspan
nungsanteils tiefpassgefiltert wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19,
bei dem die Spannung eine durch den Kommutator eines Kom mutator-Motors (M) erzeugte Welligkeit aufweist,
bei dem die Drehzahl des Kommutator-Motors (M) aus der Frequenz der Spannung ermittelt wird.
bei dem die Spannung eine durch den Kommutator eines Kom mutator-Motors (M) erzeugte Welligkeit aufweist,
bei dem die Drehzahl des Kommutator-Motors (M) aus der Frequenz der Spannung ermittelt wird.
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DE10110265A1 DE10110265A1 (de) | 2002-09-19 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE10310131B4 (de) * | 2002-03-08 | 2006-05-04 | Mitsubishi Denki K.K. | Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Motorzustands |
EP2383879A2 (de) | 2010-04-30 | 2011-11-02 | K+G Pneumatik GmbH | Verfahren und Synchronisationseinrichtung zur Synchronisierung von mindestens zwei RWA- und Lüftungsklappenantrieben |
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DE4422083A1 (de) * | 1994-06-24 | 1996-01-04 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Einrichtung zur Drehzahlmessung eines mechanisch kommutierten Gleichstrommotors |
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2001
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