DE10218565A1 - Startprozess-Steuerung für den Anlauf eines Piezomotors - Google Patents

Startprozess-Steuerung für den Anlauf eines Piezomotors

Info

Publication number
DE10218565A1
DE10218565A1 DE10218565A DE10218565A DE10218565A1 DE 10218565 A1 DE10218565 A1 DE 10218565A1 DE 10218565 A DE10218565 A DE 10218565A DE 10218565 A DE10218565 A DE 10218565A DE 10218565 A1 DE10218565 A1 DE 10218565A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
process control
phase
start process
control according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10218565A
Other languages
English (en)
Inventor
Matthias Wendt
Hans Steinbusch
Gerhard Diefenbach
Christian Reichinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Original Assignee
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Intellectual Property and Standards GmbH filed Critical Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority to DE10218565A priority Critical patent/DE10218565A1/de
Priority to EP03747182A priority patent/EP1504518B1/de
Priority to CNB038091852A priority patent/CN100539383C/zh
Priority to AT03747182T priority patent/ATE387747T1/de
Priority to JP2004500396A priority patent/JP2005524374A/ja
Priority to PCT/IB2003/001442 priority patent/WO2003092149A2/en
Priority to US10/512,119 priority patent/US7518285B2/en
Priority to AU2003226581A priority patent/AU2003226581A1/en
Priority to DE60319363T priority patent/DE60319363T2/de
Publication of DE10218565A1 publication Critical patent/DE10218565A1/de
Priority to US12/369,783 priority patent/US20090146529A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
    • H02N2/142—Small signal circuits; Means for controlling position or derived quantities, e.g. speed, torque, starting, stopping, reversing

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Pinball Game Machines (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Startprozess-Steuerung für den Anlauf eines Piezomotors (4) mit einem spannungsgesteuerten Frequenzgenerator (1) (VCO), einer Leistungsendstufe (2) und einem Resonanzkonverter (3), der die erforderlichen Steuersignale der Leistungsendstufe (2) erzeugt und die treppenförmige Ausgangsspannung der Leistungsendstufe (2) in eine sinusförmige Spannung an seinem Ausgang umwandelt, mit der der Resonanzkonverter (3) der Piezomotor (4) betrieben wird. Der beim Betrieb des Piezomotors (4) fließende Motorstrom wird gemessen und in einem Phasenvergleicher (6) mit der Phase der Ansteuerspannung verglichen. Dabei ist das Ausgangssignal des Phasenvergleichers (6) ein Maß für die aktuelle Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung. Ein Loop-Filter (8) (phase locked loop filter) glättet das Phasendifferenzsignal, das seinerseits den Frequenzgenerator (1) (VCO) steuert. Bei dieser Startprozess-Steuerung (11) ist ein Starthilfeschaltelement (10) vorgesehen, das beim Anlauf die Ausgangsspannung des Loop-Filters (8) festlegt und somit auf den Eingang des Frequenzgenerators (1) (VCO) eine konstante Spannung legt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Startprozess-Steuerung
    • - mit einem spannungsgesteuerten Frequenzgenerator (VCO), einer Leistungsendstufe und einem Resonanzkonverter; wobei
    • - der Frequenzgenerator (VCO) die erforderlichen Steuersignale der Leistungsendstufe erzeugt,
    • - der Resonanzkonverter die treppenförmige Ausgangsspannung der Leistungsendstufe in eine sinusförmige Spannung an seinem Ausgang umwandelt,
    • - mit der sinusförmigen Spannung des Resonanzkonverters der Piezomotor betrieben wird,
    • - der beim Betrieb des Piezomotors fließende Motorstrom gemessen und in einem Phasenvergleicher mit der Phase der Ansteuerspannung verglichen wird,
    • - das Ausgangssignal des Phasenvergleichers ein Maß für die aktuelle Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung ist,
    • - ein Loop-Filter (phase locked 100p filter) das Phasendifferenzsignal glättet,
    • - das geglättete Signal den Frequenzgenerator (VCO) steuert.
  • Aus der DE 199 42 269 ist eine Ansteuerungselektronik für einen Piezomotor (z. B. Micropushmotor) bekannt. Man legt den Piezomotor an eine phasengeregelte Wechselspannung. Während des Betriebes wird der aufgenommene Strom des Piezomotors über eine Diode gemessen. Die Phasenlage des Stromes wird durch einen Vergleich mit der eingespeisten Motorspannung erkannt. Eine besondere Eigenart des Piezomotors ist es, dass der Strom durch den Motor und damit die von ihm aufgenommene Leistung bei Belastung abnimmt. Dies steht im Gegensatz zu elektromagnetischen Antriebssystemen, bei denen der Strom unter Last anwächst.
  • Diese Eigenschaft des Piezomotors ist auf das Anwachsen der inneren Widerstände des Systems zurückzuführen.
  • Beim Entwurf eines Piezomotors und seiner Ansteuerung ist also zu berücksichtigen, dass der Strom, bzw. die angelegte Motorspannung, im Lastbetrieb nachzuführen ist und damit die Motorleistung an die Last anzupassen ist.
  • Ein weiterer bekannter Effekt ist, dass sich infolge einer sich ändernden, also variablen Last gleichzeitig die Resonanzfrequenz des Piezomotors ändert. Dies führt dazu, dass wiederum die aufgenommene Wirkleistung und der Wirkungsgrad des Motors abnehmen. Die beiden beschriebenen Effekte verstärken sich in der Weise, dass der Motor gegebenenfalls zum Stillstand kommt. Gleichzeitig wird die Phasenregelung in einen Selbstblockadezustand gebracht, aus dem sie in der Regel nicht herausfindet. Ein selbständiger Wiederanlauf ist nicht mehr gewährleistet. Dieser Abkipp- oder Stillstandseffekt ist damit begründet, dass der Schwinger aus dem kapazitiven Arbeitsbereich heraus über seine Resonanz in den induktiven Bereich gefahren wird, wobei sich eine Phasendrehung einstellt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, einen zuverlässigen und stabilen Anlauf unter unterschiedlichen Belastungen zu gewährleisten.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch zwei in den Ansprüchen 1 und 10 beschriebene Ausführungsvarianten, die für sich allein einsetzbar aber auch miteinander kombinierbar sind.
  • Die erste, in Anspruch 1 beschriebene Ausführungsvariante ist gekennzeichnet durch ein Starthilfeschaltelement, dass beim Anlauf die Ausgangsspannung des Loop-Filters (phase locked loop) festlegt und somit auf den Eingang des Frequenzgenerators (VCO) eine konstante Spannung legt.
  • Die Einführung dieses Starthilfeelementes hat den Vorteil, dass die vom Frequenzgenerator (VCO) gelieferte Motorfrequenz auf eine sichere Betriebsfrequenz gestellt wird. Ohne das genannte Starthilfeelement und seine beschriebene Wirkung würde die Steuerfrequenz beim Anlauf unter Last durch die Phasenregelung zu schnell durch den Regelbereich fahren und die Regelschleife in Selbstblockade gebracht werden, bevor der Motor die Last in Bewegung setzen kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der ersten Ausführungsform ergeben sich aus den dem Anspruch 1 untergeordneten Unteransprüchen. Diese Ausgestaltungen beziehen sich auf die Ausbildung des Schalthilfeelementes, das ein Schaltelement schaltet und den geeigneten Zuschaltzeitraum.
  • Die zweite, in Anspruch 10 beschriebene Ausführungsvariante ist gekennzeichnet durch ein einstellbares Zeitverzögerungsglied, mit dem der Phasenwinkel zwischen der angelegten Motorspannung und dem Motorstrom im Anlauf betrieb von einem zunächst großen Startwinkel zum sicheren Losbrechen in Richtung auf einen kleineren Winkel im Betriebspunkt so verändert wird, dass der Anlauf unabhängig vom Lastzustand sicher abgeschlossen wird.
  • Der Verlauf der Phasenwinkelveränderung ist frei vorgebbar. Er richtet sich nach der Last und der für den optimalen Wirkungsgrad bei Nenndrehzahl erforderlichen Resonanzfrequenz. Die Einstellung muss so erfolgen, dass die vom Motor aufgenommene Leistung im kapazitiven Bereich bleibt, der Wert der Resonanzfrequenz also nicht überschritten wird.
  • Die zwei Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 ein Blockschaltbild der ersten Ausführungsform, bei dem zum Anlaufen des Motors eine Startprozess-Schaltung eingesetzt wird, die mittels einer Startwertvorgabeschaltung und eines Loop-Filters einem Prozessgenerator eine gesicherte Spannung zuführt,
  • Fig. 2 ein etwas spezielleres Blockschaltbild für das Zusammenwirken von Startprozesssteuerung, Startwertvorgabeschaltung und Loop-Filter,
  • Fig. 3 das Blockschaltbild der zweiten Ausführungsform, bei der das Anlaufverhalten mittels eines einstellbaren Verzögerungsgliedes beeinflusst wird, das beim Anlauf den Phasenwinkel einstellt bzw. verstellt,
  • Fig. 4 ein Diagramm, das die Drehzahl über dem Phasenwinkel aufzeigt,
  • Fig. 5 ein Diagramm, in dem der Phasenwinkel über der Zeit dargestellt ist,
  • Fig. 6 ein Blockschaltbild mit einer Einrichtung, bei der der Phasenwinkel linear über der Zeit verändert wird,
  • Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Einrichtung, bei der über eine Wertetabelle der Phasenwinkel über der Zeit verändert wird.
  • In Fig. 1 ist die erste Ausführungsform der Startprozess-Steuerung für den Anlauf eines Piezomotors mit einem spannungsgesteuerten Frequenzgenerator 1 (VCO), einer Leistungsendstufe 2 und einem Resonanzkonverter 3 dargestellt. Der Resonanzkonverter 3 wandelt eine treppenförmige Ausgangsspannung der Leistungsendstufe 2 in eine sinusförmige Spannung am Ausgang des Resonanzkonverters 3 um. Der Frequenzgenerator 1 (VCO) erzeugt die erforderlichen Steuersignale der Leistungsendstufe 2. Mit der sinusförmigen Spannung des Resonanzkonverters wird der Piezomotor 4 betrieben. Der dabei in der Leitung 5 fließende Motorstrom ik wird gemessen. Der Stromwert ik wird in einem Phasenvergleicher 6 mit der Phase der Ansteuerspannung ud in der Leitung 7 verglichen. Das Ausgangssignal s1 des Phasenvergleichers 6 in der Leitung 7a ist ein Maß für die aktuelle Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung. Ein Loop-Filter 8 (Filter einer Phasenregelschleife) glättet das Phasendifferenzsignal. Das geglättete Signal steuert den Frequenzgenerator 1 (VCO).
  • Die Spannung des Loop-Filters 8 kann beim Start absinken. Dies ist unerwünscht. Deshalb ist eine Startwertvorgabeschaltung 9 vorgesehen, die beim Start zugeschaltet wird und dafür sorgt, dass die Spannung des Loop-Filters 8 beim Startvorgang konstant gehalten wird. Für das Zuschalten der Startwertvorgabeschaltung 9 sorgt ein Starthilfeschaltelement 10, das durch eine Startprozesssteuerung 11.1 angesteuert wird. Das Starthilfeschaltelement 10 verbindet dazu die Startwertvorgabeschaltung 9 mit dem Loop-Filter 8 unter Zuhilfenahme der Startprozess-Steuerung 11.1 solange bis der Frequenzresonator 1 im eingeschwungenen Zustand ist.
  • Fig. 2 zeigt beispielhaft den Aufbau der Startprozess-Steuerung 11.1, der Startwertvorgabeschaltung 9 und des Loop-Filters 8. Auf der linken Seite ist eine mögliche Ausführung dieser Startprozess-Steuerung 11.1 dargestellt. Auf der rechten Bildseite ist das Loop-Filter 8 abgebildet. Dazwischen befinden sich die Startwertvorgabeschaltung 9 und das Starthilfeschalelement 10.
  • Die Startwertvorgabeschaltung 9 besteht im allgemeinen aus einem Widerstand Rc und einer Spannungsquelle Uc Die Spannungsquelle Uc wird so gewählt, dass bei ihr der Frequenzgenerator 1 die optimale Losbrechfrequenz erzeugt. Der Widerstand Rc wird so gewählt, dass er viel kleiner ist als die Ausgangsimpedanz des Phasenvergleichers 6. Der Aufbau des Loop-Filters 8 und seine Dimensionierung ist in den herkömmlichen Datenblättern für PLL-Bausteine beschrieben. Das Starthilfeschaltelement 10 besteht aus der Startwertvorgabeschaltung 9 und einem Schaltelement 10a, das die Zuschaltung der Startwertvorgabeschaltung 9 zum Loop-Filter 8 vornimmt. In einfachster Ausführung kann allein ein Widerstand Rf (Fig. 1) parallel zum Loop-Filter 8 geschaltet werden.
  • Nach dem Einschalten der beiden Versorgungsspannungen Ub und U1 zum Zwecke des Motorstarts wird das Starthilfeschaltelement 10 durch ein über eine Leitung A von der Startprozess-Steuerung 11.1 her auflaufendes Aktivierungssignal eingeschaltet. Das Aktivierungssignal bewirkt dabei das Losbrechen des Motors. Gleichzeitig werden die Kondensatoren 12, 13 der beiden Zeitglieder 14,1 S aufgeladen. Hat das Aktivierungssignal die Schwellspannung des Starthilfeelementes 10 erreicht, wird die Startwertvorgabeschaltung 9 mittels des Schaltelementes 10a abgetrennt.
  • Die zweiten Ausführungsform der Erfindung arbeitet mit einer Phasenverschiebung. Diese in Fig. 3 dargestellte Startprozess-Steuerung für den Anlauf des Piezomotors 4 arbeitet wieder mit einem spannungsgesteuerten Frequenzgenerator 1, einer Leistungsendstufe 2 und einem Resonanzkonverter 3. Der Resonanzkonverter 3 wandelt die treppenförmige Ausgangsspannung der Leistungsendstufe 2 in eine sinusförmige Spannung am Ausgang des Resonanzkonverters 3 um. Wesentlich ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein einstellbares Zeitverzögerungsglied 15, einem Zeitverzögerungselement, mit dem der Phasenwinkel zwischen der angelegten Motorspannung und dem Motorstrom im Anlauf betrieb von einem zunächst großen Startwinkel zum sicheren Losbrechen in Richtung auf einen kleineren Winkel im Betriebspunkt so verändert wird, dass der Anlauf unabhängig vom Lastzustand sicher abgeschlossen wird.
  • Der Frequenzgenerator 1 erzeugt die erforderlichen Steuersignale der Leistungsendstufe 2. Mit der sinusförmigen Spannung des Resonanzkonverters 3 wird der Piezomotor 4 betrieben. Der dabei fließende Motorstrom i8 wird gemessen. Der von dem einstellbaren, programmierbaren Verzögerungselement 15 phasenverschobene Stromwert wird im Phasenvergleicher 6 mit der Phase der Ansteuerspannung verglichen. Die Zeitvorgabe für das Verzögerungselement 15 wird von der Startprozesssteuerung 11.2 geliefert. Das Ausgangssignal des Phasenvergleichers 6 ist ein Maß für die aktuelle Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung. Der Loop-Filter 8 glättet das Phasendifferenzsignal. Das geglättete Signal steuert den Frequenzgenerator 1.
  • Fig. 4 zeigt anhand eines Diagramms, den optimalen Betriebswinkel für einen Piezomotor. Für Nenndrehzahl (Betriebspunkt) ist aus Fig. 4 ein Winkel von beispielsweise von 40° abzulesen. Ein gesichertes Anlaufen unter Last ist bei einem Phasenwinkel von > 60° gewährleistet.
  • In Fig. 5 sind beispielhaft zwei Anlaufkurven für die Winkelvorgabe über der Zeit aufgetragen. Kurve 1 zeigt einen linearen Verlauf. Hierbei besteht die Gefahr, dass die Winkeländerung (der Winkelschritt) im kritischen Lastbereich (nahe dem Betriebspunkt) zu schnell erfolgt. Kurve 2 zeigt einen Kurvenverlauf, der das vorbeschriebene Problem beseitigt. In der Nähe des definierten Zielwinkels werden kleinere Änderungen des Phasenwinkels pro Zeitschritt eingestellt. Zudem wird durch den progressiven Verlauf der Winkelvorgabe in der Anfangsphase des Anlaufs schneller ein Betrieb mit hohem Wirkungsgrad erreicht. Die Phasenwinkelverminderung während des Anlaufes kann die Form einer Rampe aufweisen. Ebenso kann die Phasenwinkelverminderung während des Anlaufvorganges mittels eines digitalen Zählers 15a bewirkt werden. Der Startwert des Zählers legt dabei in vorteilhafter Weise den Phasenwinkel fest. Auch kann der Startvorgang mittels des Zählers bestimmt werden. Weiterhin ist mittels eines Zählers 11a der Startvorgang bestimmbar.
  • Fig. 6 zeigt beispielhaft eine Schaltung, die den Kurvenverlauf 1 aus Fig. 5 erzeugt. Die linke Bildhälfte zeigt die Startprozesssteuerung 11.3, und die rechte Bildhälfte zeigt das programmierbare Verzögerungselement 1 S. Zur Startprozesssteuerung 11.3 gehört ein binärer Zähler 11a mit Takteingang 11b, dem über einen Eingang 21 ein Signal mit einer Frequenz fres gleich der VCO-Frequenz zugeführt wird. Darunter ist ein binärer Zähler 11b vorgesehen. Ihm werden über eine Leitung 22 ein Signal φ-Start und über eine Leitung 23 ein Start-Signal zugeführt. Zum programmierbaren Verzögerungselement 15 gehört ein Zähler 15a mit Takteingang 15b.
  • Der Zähler 1 1a der Startprozesssteuerung 11.3 hat ein festvorgebbares Zeitintervall; er kann einzelne oder mehrere Schwingungen zählen. Ebenso kann der Zähler 1 1a Schwingungen einer zeitgebenden Referenzfrequenz zählen. Die Zählwerte des Zählers 11a werden unmittelbar zum Setzen der Phasenverzögerung eingesetzt und ebenso in den Setzwert der Phasenverzögerung übertragen. Der Zähler 11a startet mit einem bestimmten Wert, der der Winkelverschiebung entspricht, die einen sicheren Anlauf ermöglicht (siehe Fig. 4). Der Zähler 11a zählt von diesem Wert aus bei jedem Zählimpuls abwärts; er ist mit dem Zähler 15a verbunden. Von der Verbindungsleitung S11 zweigt eine Leitung zu einem Vergleicher 6 ab. Der Vergleicher 6 stoppt diesen Zählvorgang in dem Augenblick, in dem der Zähler 11a den vorgegebenen Endwert erreicht hat. Der Endwert ist so gewählt, dass ein optimaler Betriebswinkel vorhanden ist. Dies bedeutet, dass der Zähler 11a bei jedem Startvorgang einmal vom vorgegebenen Startwert bis zum Endwert zählt.
  • Der Zähler 15a des programmierbaren Verzögerungselementes 15 wird beim "0"- Durchgang des Stromsignals ss gestartet. Dies geschieht, in dem er auf den Vorgabewert, der von der Startprozesssteuerung 11.3 geliefert wird, eingestellt wird. Beginnend mit diesem Wert zählt der Zähler 15a abwärts, bis er auf dem Zählstand "0" stehen bleibt. Dieser Vorgang wiederholt sich mit jedem Nulldurchgang des Motorstroms. Das Ausgangssignal sa des Verzögerungselementes 15 dient als Stoppsignal so des Zählers 15a. Dadurch wird erreicht, dass das Nulldurchgangsignal des Motorstromes verzögert weitergeleitet wird. Die vorgegebene Taktfrequenz si für das Verzögerungselement 15 wird beispielsweise aus einem Quarzoszillator geliefert.
  • Fig. 7 zeigt beispielhaft eine Schaltung, die den Kurvenverlauf 2 aus Fig. 3 erzeugt. Die linke Bildhälfte zeigt die Startprozesssteuerung 11.4, und die rechte Bildhälfte zeigt das gegenüber Fig. 4 unveränderte programmierbare Verzögerungselement 15. Zur Startprozesssteuerung 11.4 gehört ein binärer Zähler 11a mit Takteingang 11b. Dem Takteingang 21 wird eine Frequenz fres gleich der VCO-Frequenz zugeführt. Dem binären Zähler 11a werden über die Leitung 22 ein Signal φ Start und über die Leitung 23 das Startsignal zugeführt. Daneben ist eine Wertetabelle 16 dargestellt. Zum programmierbaren Verzögerungselement 15 gehört ein Zähler 15a mit Takteingang 15b.
  • Der Zähler 11a der Startprozesssteuerung 11.4 hat ein fest vorgebbares Zeitintervall. Er startet mit einem bestimmten Wert, der der Anzahl der Werte in der Wertetabelle 16 entspricht. Beginnend mit diesem Wert zählt der Zähler 11a beispielsweise abwärts, bis er auf dem Zählerstand "0" stehen bleibt. Dies bedeutet, dass der Zähler 11a bei jedem Startvorgang einmal vom vorgegebenen Startwert bis zum Endwert "0" zählt. Die Zählwerte werden mittels der Tabelle 16 in Setzwerte der Phasenverzögerung in eine Speichervorrichtung (RAM oder ROM) übertragen. In der Wertetabelle 16 sind die einzelnen binären Größen abgelegt, die das Verzögerungselement 15 für die gewünschten Winkelverschiebungen benötigt. Der erste Wert entspricht der Winkelverschiebung, die einen sicheren Anlauf ermöglicht. Der Aufstartvorgang wird dabei in vorteilhafter Weise von einer programmierbaren Steuervorrichtung, wie einem nicht dargestellten Mikroprozessor oder einem DSP überwacht. Dieser Prozessor kann die Phasenverzögerung digital überwachen. Der Endwert der Phasenverschiebung ist so gewählt, dass ein optimaler Betriebswinkel eingestellt ist.
  • Der Zähler 15a des programmierbaren Verzögerungselementes 15 wird durch das Stromsignal ss gestartet. Dies geschieht, in dem er auf den Vorgabewert, der von der Startprozesssteuerung 11.4 geliefert wird, eingestellt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich mit jedem Nulldurchgang des Motorstroms. Das Ausgangssignal s11.2 des Verzögerungselementes 11.4 ist das Stoppsignal des Zählers 15a. Dadurch wird erreicht, dass das Nulldurchgangsignal des Motorstromes verzögert weitergeleitet wird.
  • Die vorgegebene Taktfrequenz si für das Verzögerungselement 15 wird beispielsweise aus einem Quarzoszillator geliefert.

Claims (22)

1. Startprozess-Steuerung für den Anlauf eines Piezomotors (4)
mit einem spannungsgesteuerten Frequenzgenerator (1)(VCO), einer Leistungsendstufe (2) und einem Resonanzkonverter (3), wobei
der Frequenzgenerator (1)(VCO) die erforderlichen Steuersignale der Leistungsendstufe (2) erzeugt,
der Resonanzkonverter (3) die treppenförmige Ausgangsspannung der Leistungsendstufe (2) in eine sinusförmige Spannung an seinem Ausgang umwandelt,
mit der sinusförmigen Spannung des Resonanzkonverters (3) der Piezomotor (4) betrieben wird,
der beim Betrieb des Piezomotors (4) fließende Motorstrom gemessen und in einem Phasenvergleicher (6) mit der Phase der Ansteuerspannung verglichen wird,
das Ausgangssignal des Phasenvergleichers (6) ein Maß für die aktuelle Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung ist,
ein Loop-Filter (8) (phase locked loop filter) das Phasendifferenzsignal glättet, das geglättete Signal den Frequenzgenerator (1)(VCO) steuert,
ein Starthilfeschaltelement (10) beim Anlauf die Ausgangsspannung des Loop- Filters (8) (Filter der Phasenregelschleife) festlegt und somit auf den Eingang des Frequenzgenerators (1)(VCO) eine konstante Spannung legt.
2. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Starthilfeelement (1) aus einem Schaltelement (10a), einer Spannungsquelle (Uc), und einem Widerstand (Rc) besteht, die parallel zum Loop-Filter (8) schaltbar sind.
3. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (Rc1) in Reihe geschaltet ist mit einer Spannungsquelle (Uc).
4. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (10a) einen Widerstand (Rf) parallel zum Loop-Filter (8) schaltet.
5. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Länge eines Aktivierungssignals für das Schaltelement (10) auf eine feste Zeitdauer nach dem Anlaufstart eingestellt ist.
6. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivierungssignal das Losbrechen des Motors (4) bewirkt.
7. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivierungssignal durch den "Leistung-ein" gesteuert wird.
8. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivierungssignal von einem digitalen Zähler oder einer Zustandsmaschine (state-machine) erzeugt wird.
9. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivierungssignal von einem digitalen Prozessor erzeugt wird.
10. Startprozess-Steuerung für den Anlauf eines Piezomotors (4)
mit einem spannungsgesteuerten Frequenzgenerator (1) (VCO), einer Leistungsendstufe (2) und einem Resonanzkonverter (3), wobei
der Frequenzgenerator (1) (VCO) die erforderlichen Steuersignale der Leistungsendstufe (2) erzeugt,
der Resonanzkonverter (3) die treppenförmige Ausgangsspannung der Leistungsendstufe (2) in eine sinusförmige Spannung an seinem Ausgang umwandelt,
mit der sinusförmigen Spannung des Resonanzkonverters (3) der Piezomotor (4) betrieben wird,
der beim Betrieb des Piezomotors (4) fließende Motorstrom gemessen und in einem Phasenvergleicher (6) mit der Phase der Ansteuerspannung verglichen wird,
das Ausgangssignal des Phasenvergleichers (6) ein Maß für die aktuelle Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung ist,
ein Loop-Filter (8) (phase locked loop filter) das Phasendifferenzsignal glättet,
das geglättete Signal den Frequenzgenerator (1)(VCO) steuert,
ein einstellbares Zeitverzögerungsglied (15) vorgesehen ist, mit dem der Phasenwinkel zwischen der angelegten Motorspannung und dem Motorstrom im Anlauf betrieb von einem zunächst großen Startwinkel in Richtung auf einem kleineren Winkel im Betriebspunkt so verändert wird, dass der Anlauf unabhängig vom Lastzustand sicher abgeschlossen wird.
11. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenwinkelverminderung während des Anlaufvorganges die Form einer Rampe aufweist.
12. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenwinkelverminderung während des Anlaufvorganges mittels eines digitalen Zählers (15a) bewirkt wird.
13. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Startwert des Zählers (15a) den Phasenwinkel festlegt.
14. Startprozess-Steuerung nach Ansprüche 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Endzählwert des Zählers (15a) der Phasenwinkel festgelegt ist.
15. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Startvorgang mittels eines Zählers (11a) bestimmt wird.
16. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Zähler (11a) einzelne oder mehrere Schwingungen der Resonatorfrequenz zählt.
17. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Zähler (11a) Schwingungen einer taktgebenden Referenzfrequenz zählt.
18. Startprozess-Steuerung nach Ansprüche 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zählwerte des Zählers (11a) unmittelbar zum Setzen der Phasenverzögerung eingesetzt werden.
19. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zählwerte übertragen werden in den Setzwert der Phasenverzögerung.
20. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zählwerte übertragen werden in Setzwerte der Phasenverzögerung mittels einer Tabelle (16) in einer Speichervorrichtung (RAM oder ROM).
21. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufstartvorgang von einer programmierbaren Steuervorrichtung wie einem Mikroprozessor oder einem DSP überwacht wird.
22. Startprozess-Steuerung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor die Phasenverzögerung digital überwacht.
DE10218565A 2002-04-26 2002-04-26 Startprozess-Steuerung für den Anlauf eines Piezomotors Withdrawn DE10218565A1 (de)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10218565A DE10218565A1 (de) 2002-04-26 2002-04-26 Startprozess-Steuerung für den Anlauf eines Piezomotors
PCT/IB2003/001442 WO2003092149A2 (en) 2002-04-26 2003-04-17 Starting-process controller for starting a piezomotor
CNB038091852A CN100539383C (zh) 2002-04-26 2003-04-17 用于启动压电电动机的启动处理控制器
AT03747182T ATE387747T1 (de) 2002-04-26 2003-04-17 Startprozesssteuerung zum starten eines piezomotors
JP2004500396A JP2005524374A (ja) 2002-04-26 2003-04-17 圧電モータ始動用の始動プロセス制御器
EP03747182A EP1504518B1 (de) 2002-04-26 2003-04-17 Startprozesssteuerung zum starten eines piezomotors
US10/512,119 US7518285B2 (en) 2002-04-26 2003-04-17 Starting-process controller for starting a piezomotor
AU2003226581A AU2003226581A1 (en) 2002-04-26 2003-04-17 Starting-process controller for starting a piezomotor
DE60319363T DE60319363T2 (de) 2002-04-26 2003-04-17 Startprozesssteuerung zum starten eines piezomotors
US12/369,783 US20090146529A1 (en) 2002-04-26 2009-02-12 Starting-process controller for starting a piezomotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10218565A DE10218565A1 (de) 2002-04-26 2002-04-26 Startprozess-Steuerung für den Anlauf eines Piezomotors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10218565A1 true DE10218565A1 (de) 2003-11-06

Family

ID=28798796

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10218565A Withdrawn DE10218565A1 (de) 2002-04-26 2002-04-26 Startprozess-Steuerung für den Anlauf eines Piezomotors
DE60319363T Expired - Fee Related DE60319363T2 (de) 2002-04-26 2003-04-17 Startprozesssteuerung zum starten eines piezomotors

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60319363T Expired - Fee Related DE60319363T2 (de) 2002-04-26 2003-04-17 Startprozesssteuerung zum starten eines piezomotors

Country Status (8)

Country Link
US (2) US7518285B2 (de)
EP (1) EP1504518B1 (de)
JP (1) JP2005524374A (de)
CN (1) CN100539383C (de)
AT (1) ATE387747T1 (de)
AU (1) AU2003226581A1 (de)
DE (2) DE10218565A1 (de)
WO (1) WO2003092149A2 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2734543A1 (en) 2008-10-09 2010-04-15 E. I. Du Pont De Nemours And Company Wave energy conversion device
DE102010047280A1 (de) * 2010-10-01 2012-04-05 Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur elektrischen Erregung eines Aktors für einen Ultraschallmotor
US20190143370A1 (en) * 2017-11-10 2019-05-16 Branson Ultrasonics Corporation Mitigating Current At Startup Of Ultrasonics
CN109264316A (zh) * 2018-10-29 2019-01-25 安徽中科光电色选机械有限公司 一种色选机多振动器控制装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3171808A (en) * 1960-11-30 1965-03-02 Harry W Todd Apparatus for extracting fresh water from ocean salt water
JP2506895B2 (ja) 1988-02-18 1996-06-12 松下電器産業株式会社 超音波モ―タの制御装置
US4965532A (en) * 1988-06-17 1990-10-23 Olympus Optical Co., Ltd. Circuit for driving ultrasonic transducer
DE3834574A1 (de) * 1988-10-11 1990-04-12 Berstorff Gmbh Masch Hermann Arbeitsverfahren und vorrichtung zum gleichmaessigen erwaermen mittels mikrowellen
JP2995789B2 (ja) * 1990-03-15 1999-12-27 株式会社ニコン 超音波モータの駆動装置
JPH04200282A (ja) * 1990-11-29 1992-07-21 Nikon Corp 超音波モータの駆動装置
JP3120260B2 (ja) * 1992-12-26 2000-12-25 日本碍子株式会社 圧電／電歪膜型素子
US5595330A (en) * 1994-08-24 1997-01-21 Verity Instruments, Inc. Power supply
JP3382405B2 (ja) * 1995-02-03 2003-03-04 キヤノン株式会社 振動型モーター装置
DE69924411T2 (de) * 1999-04-07 2006-03-09 Kenneth R. Bosley Mit druck betriebene meerwasserentsalzungsvorrichtung und verfahren mit gravitationsbetriebener laugenrückführung
DE19942269A1 (de) 1999-09-04 2001-03-08 Philips Corp Intellectual Pty Piezoelektrische Antriebsvorrichtung
US6569109B2 (en) * 2000-02-04 2003-05-27 Olympus Optical Co., Ltd. Ultrasonic operation apparatus for performing follow-up control of resonance frequency drive of ultrasonic oscillator by digital PLL system using DDS (direct digital synthesizer)
DE10008937A1 (de) * 2000-02-25 2001-08-30 Philips Corp Intellectual Pty Elektrischer Schaltkreis zur Ansteuerung von piezoelektrischen Antrieben
JP4144356B2 (ja) * 2001-03-27 2008-09-03 セイコーエプソン株式会社 圧電アクチュエータおよびその駆動回路

Also Published As

Publication number Publication date
DE60319363D1 (de) 2008-04-10
EP1504518A2 (de) 2005-02-09
EP1504518B1 (de) 2008-02-27
CN100539383C (zh) 2009-09-09
US20090146529A1 (en) 2009-06-11
AU2003226581A1 (en) 2003-11-10
ATE387747T1 (de) 2008-03-15
WO2003092149A2 (en) 2003-11-06
CN1650507A (zh) 2005-08-03
DE60319363T2 (de) 2009-08-20
US7518285B2 (en) 2009-04-14
WO2003092149A3 (en) 2004-02-26
US20050281546A1 (en) 2005-12-22
JP2005524374A (ja) 2005-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1986322B1 (de) Halbleiterschalter mit integrierter Verzögerungsschaltung
DE10235293A1 (de) Verfahren zur Steuerung der Kommutierung bei einem elektronisch kommutierenden Motor, und elektronisch kommutierter Motor zur Durchführung eines solchen Verfahrens
WO2014063855A2 (de) Steuereinrichtung und verfahren zum regeln eines mehrphasigen gleichspannungswandlers
WO2005091502A1 (de) Ansteuerschaltung zum ansteuern einer leistungselektronischen schaltung sowie verfahren hierzu
DE1291412B (de) Hochfrequenzgenerator
EP1683260A1 (de) Ansteuerung eines elektromotors mit kontinuierlicher einstellung des kommutierungswinkels
EP2795785A1 (de) Steuereinrichtung für einen mit einem resonanten lastnetzwerk belasteten wechselrichter
DE2445033C3 (de) Gleichstromumrichter
DE10218565A1 (de) Startprozess-Steuerung für den Anlauf eines Piezomotors
DE10221450A1 (de) Schaltungsanordnung für einen resonanten Konverter und Verfahren zu dessen Betrieb
EP1901592B1 (de) Elektronisches Vorschaltgerät mit asymmetrischer Wechselrichter-Ansteuerung
WO2016012360A2 (de) Verfahren zum betreiben einer zumindest generatorisch betreibbaren elektrischen maschine und mittel zu dessen implementierung
DE19825801C2 (de) Gleichspannungs-Zwischenkreis mit Hochlast-Widerstand
EP1891727A2 (de) Getaktetes schaltnetzteil mit einer spule
DE3238074A1 (de) Steuerschaltkreis zum antrieb eines synchronmotors
DE4002158C2 (de) Schaltvorrichtung zum Schalten einer Stromerregung der Statorwicklungen eines elektronisch kommutierbaren Elektromotors
EP2538532A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Schaltwandleranordnung
DE102014103027A1 (de) Nachführregler für eine U/f-gesteuerte Asynchronmaschine
DE19728847C1 (de) Spannungsgeregeltes Vorschaltgerät für Gasentladungslampen
DE3042927C2 (de) Anordnung zur Verbesserung des Wirkungsgrades eines Dreiphasendrehstromasynchronmotors
DE3206584C2 (de) Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Gleichstromstellers
EP1197285A2 (de) Elektrische Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Zündimpulsen für Schweisslichtbögen
EP3155713B1 (de) Ansteuerschaltung, spannungsregler und verfahren zum betreiben eines spannungsreglers
DE10319556B3 (de) Oszillatoranordnung und Verfahren zur Erzeugung eines frequenzvervielfachten Ausgangssignals
EP1101268A1 (de) Verfahren und schaltungen zur leistungsregelung einer elektronisch kommutierten, zweiphasigen reluktanzmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee