DE1066272B - Schaltungsanordnung zur Steuerung von Schrittschaltmotoren, insbesondere für Fernmeldeanlagen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es siiid elektromagnetische Schrittschaltwerke für Meßzwecke, insbesondere Fernmeßanlagen, bekannt, zu deren Betätigung die Stromrichtung umgepolt werden muß. Bei jeder Stromrichtungsumkehr wird eine mechanische Bewegung erzeugt. So gibt es z. B. Schrittschaltmotoren oder auch Drehankerrelais, deren Aufbau dem eines Synchronmotors entspricht. Wird der Stator eines solchen Motors mit einem Gleichstrom beschickt, so nimmt der meist mit einem Permanentmagneten ausgerüstete Anker eine ganz bestimmte Stellung ' entsprechend der Richtung des magnetischen Flusses ein. Bei Stromrichtungsumkehr dreht sich der Anker um einen Winkel, der einer halben Polteilung entspricht. Es sind dabei Mittel vorgesehen, die eine Drehung des Ankers nur-in einer Richtung ermöglichen. Mit derartigen" Schrittschaltmotoren kann man also die Anzahl von Stromrichtungsänderungen erfassen und auf Rollenzählwerke oder nächgeschaltete Kontaktanordnungen übertragen. Die Schrittschaltmotoren werden von Kontaktgebern 'gespeist, die z. B. durch Umdrehungszahlen von Zählern oder Hin- und Herbewegungen von Maschinenteilen betätigt werden. Bisher hat man Kontaktgeber verwendet, die zur Erzielung einer Stromumkehr mit

„einfachen oder doppelten Umschaltkontakten ausgerüstet sind.

Bekannte Schaltungen dieser Art sind in Fig. 1 und 2 dargestellt. In der Schaltung nach Fig. 1 wird der Schrittschaltmotor 1 durch einen zweipoligen Umschalter 2 mit der an den Klemmen 3 und 4 liegenden Gleichstromquelle verbunden. Die Schaltung ist so getroffen, daß bei jeder Umschaltung der Strom im Schrittschaltmotor seine Richtung wechselt. Bei dieser ,Anordnung ist der doppelte Umschaltkontakt nachteilig, da sehr viele Meßinstrumente wie z. B. iKontaktzähler nur mit einem einfachen Ein-AusKontakt ausgerüstet sind, weil die Unterbringung •eines doppelten Umschaltkontaktes räumlich Schwierigkeiten bereitet. Außerdem verursacht das relativ "große Betätigungsmoment des doppelten Umschalters unzulässige Meßfehler.

■.- In Fig. 2 wird der Schrittschaltmotor 1 durch zwei ■getrennte Spannungsquellen 5 und 6 über einen ein- ^! fachen ^: Umschaltkontakt 7 betrieben. Jede dieser Spannungsquellen muß in der Lage sein, den Schritt- ~schaltmotbr weiterzuschalten. Ein großer Nachteil dieser Schaltung ist der doppelte Aufwand für die Spannungsquellen. Außerdem sind zwischen dem Meßwertgeber mit dem Kontakt 7 und dem oft in großer Entfernung angebrachten Schrittschaltmotor drei Leitungen"zu verlegen. Während z. B. in größeren Betrieben sehr viele Meßstellen weit verstreut liegen, werden die Registriergeräte mit den eingebauten Schrittschaltmotoren in einem zentralen Meßraum

Schaltungsanordnung V

zur Steuerung von Schrittschaltmotoren,·: insbesondere für Fernmeldeanlagen ^y

, ' Anmelder: . .A

LICENTIA Patent -Verwaltungs -G.m.b.H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dipl.-Ing. Carl Kemmerling, Düsseldorf, und Dipl.-Ing. Helmut Laakmann,

Heiligenhaus (Bez. Düsseldorf), sind als Erfinder genannt worden .'

untergebracht. Man könnte zwar eine der drei Leitungen einsparen, müßte aber dann an jedem Kontakt-

■■■ geber zwei Spannungsquellen anbringen. In diesem Falle wären an jeder Meßstelle zwei Akkumulatoren oder ein Netzgleichrichtergerät mit Mitteianzäpfurig erforderlich. Wenn mau dagegen die Spannungsquellen in der Zentrale unterbringt, kann man mit einem Netzgerät eine Vielzahl von Meß stellen versorgen: Bei zentral angeordneter Spannungsversorgung erfordert ■ die Anordnung nach Fig. 1 sogar vier Meßleitungen zwischen Kontaktgeber und Schrittschaltmotor."- ; i Da die Umschaltkontakte in jeder Stellung einen

Stromkreis geschlossen halten, fließt ständig ein er-

heblicher Strom über die Schrittschaltmotoren,' obwohl zur Weiterschaltung nur ein relativ - kurzer Stromstoß erforderlich ist. ■·'■ "■■-■-' -■-■ ■■·^L"-^:

' Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Steuerung von Schrittschaltmotoren zu schaffen, die nach dem Doppelstromprinzip arbeiten und die insbesondere für Fernmeßanlagen geeignet sind. Dabei soll der Aufwand für Kontakte, Spari- - nungsquellen und Leitungen möglichst gering gehalten

'■■' \verden. Außerdem soll durch die Erfindung die thermische Belastung der Schrittschaltmotoren und damit ■ der "Stromverbrauch herabgesetzt werden. '"'- -^{: ;}-'

' Erfindungsgemäß ist ein einziger Ein-Aus-Köhtakt vorgesehen, der über ■ mindestens einen Widerstand und gegebenenfalls einen Kondensator die Potentiale

am Motor so verändert, daß bei Schließung "und■.'Öffnung des Kontaktes entgegengerichtete.'Ströme öder Stromstöße durch den Motor fließen, ■ wöber'jeder Stromstoß" die Weiterschaltung des Motors' 'um¹' eine !halbe Polteilung bewirkt. ^: "' ' ■ ;;· ;'"':::::£:a;v!·

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Claims (8)

Ausführungsbeispiele der. Erfindung sind in Fig. 3 bis 7 dargestellt. Einander entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. i ■: . In Fig. 3 sind außer dem Motor 1, dem Ein-Aus-.'Kontakt8 und dem Widerstand9 zwei gegeneinander-, geschaltete Spannungsquellen 10 und 11 vorgesehen. Das Potential der Spannungsquelle 10 ist etwa doppelt sb hoch wie das der Spannungsquelle 11. Folglich ■fließt bei offenem Kontakt 8 ein Strom J1 vom Pluspol der Spannungsquelle 10 durch die Spannungsquelle 11, den Schrittschaltmotor 1 und den Widerstand 9. Der Spannungsquelle 11 wird also ein Strom I1 entgegen der normalen Stromrichtung aufgezwungen. Sie muß daher einen kleinen Innenwiderstand haben. Beim Schließen des Kontaktes 8 fließt ein Strom i2 vom Pluspol der Spannungsquelle 11 über.den Kontakte und den Schrittschaltmotor. Innerhalb des Motors sind die beiden Ströme I1 und i2 einander 'entgegengerichtet. Außerdem fließt beim Schließen des Kontaktes ein Verluststrom vom Pluspol der Spannungs-,quellelO über den Kontakt 8 und den Widerstand 9. Dieser Widerstand ist so bemessen, daß er einerseits einen zur Betätigung des Motors ausreichend großen Strom i, durchläßt und andererseits den Verluststrom ,bei'geschlossenem Kontakt auf das notwendige Maß begrenzt. Bei zentraler Spannungsversorgung sind nur zwei Leitungen zu dem Kontaktgeber mit dem Ein-Aus-Kontakt 8 zu verlegen. In diesem Falle erscheint der Aufwand für die Spannungsquelle tragbar. Gemäß Fig. 4 wird eine Art Brückenschaltung verwendet, die in drei Zweigen ohmsche Widerstände 12, 13, 14, im vierten Zweig den Ein-Aus-Kontakt 8 und in der einen Diagonalen den Schrittschaltmotor 1 enthält. Die Gleichspannungsquelle ist in der anderen Diagonale angeschlossen. Bei offenem' Kontakt fließt der Strom it und bei geschlossenem Kontakt der entgegengesetzt gerichtete Strom i2 durch den Motor. Man kann die Widerstände so bemessen, daß die beiden Ströme I1 und I2 den gleichen Betrag haben. ·■'; In den Schaltungen gemäß Fig. 3 und 4 fließen ;dauernd Ströme. Infolge der ohrrischen Widerstände •ist der Wirkungsgrad nicht sehr günstig. Wesentlich ,bessere Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn man den Strömfluß mit Hilfe eines1 Kondensators im wesentlichen auf die Lade- und Entladezeit dieses Kondenjsators beschränkt. ■·->■■ '■■; j Gemäß Fig. 5 ist außer den in Reihe geschalteten Spannungsquellen 16 und117, dem Kontakt 8, dem iWiderstand 9 und dem Motor 1 ein Kondensator 18 vorgesehen. Beim öffnen■: des Kontaktes wird der Kondensator 18 von der Summe der beiden Spannungen aufgeladen. Es fließt dabei ein Ladestrom ^1 durch den Motor, der exponentiell abklingt. Beim Schließen des Kontaktes 8 entlädt sich der Kondensator über die Spannungsquelle 16, den Kontakt 8 und den Motor 1. -Dabei fließt ein Strom i2 in entgegengesetzter Richtung durch den Motor. Ähnlich wie in Fig. 3 muß auch hier die eine Spannungsquelle 16 einen kleinen : Innenwiderstand aufweisen, da sie von dem Entladestrom entgegen der normalen Stromrichtung durchflossen wird. Außerdem fließt bei geschlossenem Kontakt 8 ein von der Spannungsquelle 17 gelieferter Verluststrom über den Widerstand 9. Der Kondensator 18 ist so bemessen, daß der Lade- und Entladestromstoß nach Amplitude und Zeitdauer für die Betätigung des Motors ausreicht. Der Stromverbrauch ist hier'relativ gering, da nur bei geschlossenem Kontakt 8 ein Verluststrom auftritt. ■ "Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 6:sieht eine Reihenschaltung aus dem Schrittschaltmotor 1 und ;.;dem Kondensator 18 vor, wobei der Kontakt 8 zu dieser Reihenschaltung parallel liegt. Zwischen der Gleichspannungsquelle und dem beschriebenen Stromkreis liegt außerdem ein Widerstand 9, der bei geschlossenem Kontakt den Kurzschluß der Spannungs- :■■ quelle verhindert. Beim öffnen des Kontaktes 8 fließt ein Ladestrom ix über den Kondensator 18. Durch diesen Stromstoß wird der Motor um eine halbe Polteilung weiterbewegt. Der Kondensator bleibt bis zur ίο Schließung des Kontaktes 8 geladen. Durch Schließung dieses Kontaktes fließt ein Entladestrom i2 durch den Motor, der dem Strom I1 entgegengerichtet ist. Auch hier tritt ein Verluststrom nur während der Schließungsdauer des Kontaktes 8.auf. Diese Schaltung ist besonders vorteilhaft, weil erstens der Wirkungsgrad günstig ist und zweitens nur eine Spannungsquelle in Verbindung mit einem einfachen Ein-Aus-Kontakt erforderlich ist. :.:,■:. ,- ,,; ■ ·; : Da in den Schaltungen gemäß Fig. S und 6 der Schrittschaltmotor nur durch kurze Stromstöße be- ;■; lastet wird, kann die Amplitude dieser Stromstöße ohne Gefahr einer thermischen Überlastung wesentlich höher gewählt -werden als bei Schrittschaltmotoren mit Dauerstrombetrieb. Es lassen sich also größere Drehmomente übertragen. .■-..."■■ \:-;.;; ■,;.-:--. ■ . Wenn der Geberkontakt nur eine sehr geringe Belastung verträgt, wie es z. B. bei Uhrensteuerungen der Fall ist, kann eine mit Transistoren bestückte Schaltung gemäß Fig. 7 verwendet werden. Die beiden Transistoren 19 und 20 sind einander so· entgegen- , . geschaltet, daß bei offenem Kontakt 8 nur der eine und bei geschlossenem Kontakt nur der andere Transistor stromdurchlässig ist. Die Schaltung wird über einen Transformator 21 vom Wechselstromnetz gespeist. Im Sekundärkreis des Transformators liegt der Motor 1 mit dem parallel geschalteten Kondensator 18. Ferner sind die Basis widerstände 22 und 23 vorgesehen. Bei geschlossenem Kontakte kann über den Transistor 19 und den Motor 1 nur ein Strom I1 ' fließen, wenn der Punkt 24 gegenüber dem Punkt 25 ■.. positives Potential hat, weil dann der Emitter des Transistors 19 positiv gegenüber dem Kollektor und der Basis ist. Der Transistor 19 läßt also bei geschlossenem Kontakt 8 die positive Halbwelle durch. Der Transistor 20 bleibt gesperrt, da in diesem Falle Basis . und Emitter auf gleichem Potential liegen. Für die .negativen Halbwellen sind bei geschlossenem Kontakt 8 beide Transitoren gesperrt. ■■■-'·- .v:k/ .·■■; • Bei offenem Kontakt 8 ist der Basisstromkreis des Transistors 19 unterbrochen, so daß dieser für beide Halbwellen gesperrt bleibt. Der Transistor :20 dagegen ist für die negativen Halbwellen (Punkt 24 negativ gegen Punkt 25) durchlässig, weil dann der Emitter positiv gegenüber dem Kollektor und ■ der Basis ist. Dabei fließt der Strom i2 durch den Motor. Für positive Halbwellen sind bei offenem Kontakts beide Transistoren gesperrt. V. /;:, J: ^ Während also bei geschlossenem Kontakt die positiven Halbwellen durchgelassen werden und den Strom I1 erzeugen, fließt bei offenem Kontakt ein aus den negativen Halbwellen bestehender Strom i2. Die Halbwellenströme werden: durch den Kondensator 18 ■ ,;; Patentansprüche^:; :;"'

1. Schaltungsanordnung zur. Steuerung' von Schrittschaltmotoren, die nach dem Doppelstromprinzip arbeiten und die insbesondere für •Fernmeßanlagen geeignet sind, gekennzeichnet durcli : einen einzigen Ein-Aus-Kontakt, der über min-

destens einen Widerstand und gegebenenfalls einen Kondensator die Potentiale am Motor so verändert, daß bei Schließung und öffnung des Kontaktes entgegengerichtete Ströme oder Stromstöße durch den Motor fließen, wobei jeder Stromstoß die Weiterschaltung des Motors um eine halbe Polteilung bewirkt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit dem Schrittschaltmotor in Reihe geschalteten Widerstand, einen Ein-Aus-Kontakt und zwei einander entgegengeschaltete Gleichstromquellen verschiedener Spannung, wobei der Kontakt zwischen dem Verbindungspunkt der Spannungsquellen und dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand und dem Schrittschaltmotor liegt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenem Kontakt ein von der Stromquelle mit kleinerer Spannung gelieferter Strom in der einen Richtung durch den Motor fließt, während bei offenem Kontakt ein von der Stromquelle mit größerer Spannung gelieferter Strom in entgegengesetzter Richtung durch den Motor, den Widerstand und die Stromquelle mit kleinerer Spannung fließt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Art Brückenschaltung, die in drei Zweigen ohmsche Widerstände, im vierten Zweig den Ein-Aus-Kontakt, in einer Diagonalen eine Gleichspannungsquelle und in der anderen Diagonalen den Schrittschaltmotor enthält.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung der Widerstände, daß bei offenem Kontakt ein Strom in der einen Richtung und bei geschlossenem Kontakt ein etwa gleich großer Strom in der anderen Richtung durch den Motor fließt. ';

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, ge-. kennzeichnet durch eine Reihenschaltung aus dem Schrittschaltmotor und einem Kondensator, wobei parallel zu dieser Reihenschaltung der Ein-Aus-Kontakt liegt und die Stromquelle über einen Widerstand angeschlossen ist, so daß beim öffnen des Kontaktes ein Ladestromstoß in der einen Richtung und beim Schließen des Kontaktes ein Entladungsstromstoß in der anderen Richtung fließt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Sekundärkreis eines Transformators außer dem Schrittschaltmotor mit einem parallel geschalteten Kondensator und dem Ein-Aus-Kontakt zwei derart gegensinnig parallel geschaltete Transistoren liegen, daß diese je nach Kontaktstellung abwechselnd leitend sind, wodurch bei geschlossenem Kontakt Stromhalbwellen des einen Vorzeichens und bei offenem Kontakt Stromhalbwellen des anderen Vorzeichens durch den Motor fließen.

8. Schaltungsanordnimg nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenem Kontakt nur die positiven Halbwellen über den einen Transistor fließen, während beide Transistoren für die negativen Halbwellen gesperrt sind, daß ferner bei offenem Kontakt nur die negativen Halbwellen über den anderen Transistor fließen, während für die positiven Halbwellen beide Transistoren gesperrt sind. :

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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