DE1076246B

DE1076246B - Schaltungsanordnung zur Steuerung von Schrittschaltmotoren

Info

Publication number: DE1076246B
Application number: DEL31230A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Helmut Laakmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1957-10-30
Filing date: 1958-09-08
Publication date: 1960-02-25

Description

DEUTSCHES

Die Patentanmeldung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung von Schrittschaltmotoren, die nach dem Doppelstromprinzip arbeiten und die insbesondere für Fernmeß anlagen geeignet sind. Hierbei werden Schrittschaltmotoren mit nur einer Wicklung verwendet. Durch Anwendung besonderer Schaltungen gelingt es, diese Wicklung bei Betätigung des Em-Aus-Kontaktes derart mit Stromert entgegengesetzter Richtung zu beaufschlagen, daß bei jeder Betätigung des Schalters der Motoranker um eine halbe Polteilung weitergedreht wird.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Steuerung von Schrittschaltmotoren, die nach dem Doppelstromprinzip arbeiten und die ebenfalls mit einem einfachen Ein-Aus-Kontakt betätigt werden sollen.

Gemäß der Erfindung wird ein mit zwei getrennten und auf einen gemeinsamen ferromagnetischen Kreis wirkenden Wicklungen versehener Schrittschaltmotor verwendet, dessen eine Wicklung ständig von einem Strom durchflossen wird, während die zweite Wicklung bei Kontaktschließung von einem Strom in entgegengesetzter Richtung· durchflossen wird, der so groß ist, daß bei geschlossenem Kontakt eine ungefähr oder genau gleich große und entgegengesetzte resultierende Magnetisierung auftritt wie bei offenem Kontakt.

Die Erfindung wird an Hand von drei Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 3 der Zeichnung erläutert. Einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist mit 1 schematisch der Motor bezeichnet, der zwei Wicklungen 2 und 3 besitzt. Diese beiden Wicklungen beeinflussen einen gemeinsamen ferromagnetischen Kreis. Bei jeder Umkehr der Magnetisierungsrichtung im ferromagnetischen Kreis wird der Motor um eine halbe Polteilung weitergedreht. Die resultierende Magnetisierung soll durch Betätigung des Kontaktes 4 in ihrer Richtung geändert werden. Mit 5 ist eine Gleichspannungsquelle bezeichnet, die als Batterie oder auch als Netzgerät ausgebildet sein kann. Der Widerstand 6 liegt in Reihe mit der ersten Wicklung 2 des Motors. Wenn der ohmsche Widerstand der Bauteile 2, 3 und 6 gleich groß gewählt ist und die Windungszahlen der Wicklungen 2 und 3 übereinstimmen, gilt:

Der ständig durch die Wicklung 2 fließende Strom I₁ ist halb so groß wie der bei Kontaktschließung durch die Wicklung 3 fließende Strom i_z. Bei offenem Kontakt magnetisiert der Strom I₁ in der Wicklung 2 den Eisenkreis in der einen Richtung. Bei Schließung des Kontaktes 4 wird in der Wicklung 3 eine doppelt so große Amperewindungszahl wirksam wie in der Wicklung 1. Da die Ströme I₁ und i₂ einander entgegen-Schaltungsanordnung
zur Steuerung von Schrittschaltmotoren

Zusatz zur Patentanmeldung L28976 VIIIb/21d¹
(Auslegesdirift 1 066 272)

Anmelder:

LICENTIA Patent -Verwaltungs - G. m. b. H., Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Dipl.-Ing. Helmut Laakmann, Heiligenhaus

(Bez. Düsseldorf),
ist als Erfinder genannt worden

gerichtet sind, überlagern sich ihre Felder. Bei geschlossenem Kontakt 4 tritt also im Motor eine resultierende Magnetisierung auf, die entgegengesetzt und ihrem Betrag nach ebenso groß ist wie die Magnetisierung, die bei offenem Kontakt 4 durch den Strom i_x verursacht wird.

Zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Schaltung, d. h. zur Herabsetzung der Strombelastung des Motors, sind gemäß Fig. 2 und 3 zusätzliche Bauteile in die Schaltung gemäß Fig. 1 eingefügt.

In Fig. 2 liegt zwischen dem Kontakt 4 und dem Verbindungspunkt der Wicklung 2 mit dem Widerstand 6 ein Gleichrichter 7. Bei Kontaktschließung ist dieser Gleichrichter der Wicklung 2 parallel geschaltet. Ein weiterer ohmscher Widerstand 8 Hegt in Reihe mit der Wicklung 3. Wenn die Wicklungen des Motors gleich dimensioniert sind und der Widerstand 8 ebenso groß wie der Widerstand 6 ist, gilt folgendes:

Bei einem offenen Kontakt 4 fließt ein Strom I₁ durch die Wicklung 2 und den Widerstand 6. Dieser Strom erzeugt eine bestimmte Magnetisierung. Die Spannungsquelle und der Gleichrichter sind so gepolt, daß dem Strom I₁ der Weg über die Wicklung 3 und den Widerstand 8 versperrt ist. Bei Schließung des Kontaktes 4 fließt ein Strom i₂ über die Wicklung 3 und den Widerstand 8, der bei gleich großen Widerständen 6 und 8 ebens groß ist wie der Strom I₁ bei offenem Kontakt. Durch die Kontaktschließung wird die Wicklung 2 mittels des Gleichrichters 7 praktisch kurzgeschlossen. Der Strom I₁ sinkt also auf einen vernachlässigbar kleinen Wert ab. Da in Reihe mit dem Kontakt und dem Gleichrichter noch der Widerstand 6 liegt, ist der durch den Gleichrichter fließende

909 757/201

Claims

Strom begrenzt. Im Motor wird bei geschlossenem Kontakt praktisch nur der Strom i2 wirksam, der eine entgegengesetzte und ebenso große Magnetisierung erzeugt wie der Strom I1 bei offenem Kontakt. Etwas anders liegen die Verhältnisse bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3. Dort ist an die Stelle des Gleichrichters ein Widerstand 9 getreten. Bei offenem Kontakt 4 fließt durch die Wicklung 2 ein Strom J1, der sich auf den Widerstand 6 und die Reihenschaltung des Widerstandes 9 mit der Wicklung 3 aufteilt. Es fließt also auch bei offenem Kontakt 4 bereits ein Strom i2 in entgegengesetzter Richtung durch den Motor, der die Wirkung des Stromes I1 abschwächt. Die Größe des Stromes i2 bei offenem Kontakt hängt von dem Verhältnis des Widerstandes R6 zu der Widerstandssumme aus dem Widerstand 9 und der Wicklung 3 ab. Die Größe des Stromes I1 bei offenem Kontakt ist durch den resultierenden Widerstand der aus den Bauteilen 2, 6, 9 und 3 bestehenden Reihenparallelschaltung bestimmt. Bei Schließung des Kontaktes 4 fließt ein Strom i2 durch die Wicklung 3, dessen Größe nur durch den ohmschen Widerstand der Wicklung und die Höhe der Spannung bestimmt ist. Bei Kontaktschließung liegt der Widerstand 9 der Wicklung 2 parallel. Durch den Widerstand 6 fließt also ein Strom ie, dessen Größe von der Höhe der Speisespannung und dem Widerstand der aus den Bauteilen 2, 6 und 9 bestehenden Reihenparallelschaltung abhängt. Der Strom I1 wird also durch die Kontaktschließung geschwächt, so daß im Motor die Wirkung des Stromes i2 überwiegt. Durch entsprechende Dimensionierung kann man die entgegengesetzt resultierenden Magnetisierungen bei offenem und geschlossenem Kontakt ungefähr oder auch genau gleich groß machen. Zur weiteren Erläuterung dient folgendes Bemessungsbeispiel: Bei einer Speisespannung von [7=10 V werden die Widerstände der Bauteile 2, 3, 6 und 9 gleich groß gewählt. Der ohmsche Widerstand soll 50 Ω betragen. Außerdem sind die Windungszahlen der Wicklungen 2 und 3 als gleich angenommen. Bei offenem Kontakt 4 gilt folgendes: Der Gesamtwiderstand der aus den Spulen und Widerständen bestehenden Reihenparallelschaltung ist 83,3 Ω. Daraus ergibt sich: L = — = 10 V 22 83,3 Ω = 12OmA Die an der Wicklung 2 abfallende Spannung U1 ergibt sich aus dem Strom I1 und dem Widerstand der Wicklung 2 zu U1 = 0,12 A · 50 Ω = 6 V. Die Spannung am Widerstand 6 ist also 10—6 V =4 V. Daraus folgt i6 = 80 mA und i2 = 40 mA. Bei offenem Kontakt wird im Motor der resultierende Strom i = I1 — i2 = 80 mA wirksam. Bei geschlossenem Kontakt fließt über die Wicklung 3 ein Strom von i2 = — A = 0,2 A. Der resultierende Widerstand der aus der Spule 3 und den Widerständen 6 und 9 bestehenden Reihenparallelschaltung beträgt 75 Ω. Durch den Widerstand 6 fließt also der Strom J6 = ^A= 0,133A. Damit fällt am Widerstand 6 eine Spannung von 6,7 V ab. An der Wicklung 2 liegt bei geschlossenem Kontakt eine Spannung von 3,3 V. Also ist I1 = 66 mA. Bei geschlossenem Kontakt wird im Motor ein resultierender Strom i=i2—1^=133 mA wirksam. Die Magnetisierung ist also größer als bei offenem Kontakt. Verkleinert man unter sonst gleichen Bedingungen den Widerstand 6 auf 25 Ω, so beträgt der resultierende Strom bei offenem Kontakt 114 mA und bei geschlossenem Kontakt 100 mA. Der Unterschied von 14% zwischen der Erregung in der einen und anderen Richtung spielt keine Rolle, weil der Schrittschaltmotor auf jeden Fall mit Sicherheit weitergedreht wird. Außerdem kann man die Abweichung dadurch beseitigen, daß man die Motorwicklungen mit ungleichen Windungszahlen ausführt, wobei ihre ohmschen Widerstände geändert oder beibehalten werden können. Die Vorteile der beschriebenen Schaltungsanordnung liegen darin, daß nur eine Spannungsquelle erforderlich ist und daß außer dem Schrittschaltmotor nur Bauelemente verwendet werden, die kostenmäßig nicht ins Gewicht fallen. Günstig ist auch, daß die handelsübliche Ausführung eines Schrittschaltmotors mit zwei getrennten Wicklungen benutzbar ist. Der technische Fortschritt wird besonders bei der Fernmessung von physikalischen Größen deutlich, weil zwischen dem Geber, in dem der Kontakt untergebracht ist, und dem Empfänger nur eine zweiadrige Fernleitung erforderlich, ist. a5 Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung von Schrittschaltmotoren, die nach dem Doppelstromprinzip arbeiten und die gemäß Patentanmeldung L28976VIIIb/21d¹ nur mit einem einfachen Ein-Aus-Kontakt betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit zwei getrennten und auf einen gemeinsamen ferromagnetischen Kreis wirkenden Wicklungen versehener Schrittschaltmotor

(1) verwendet wird, dessen eine Wicklung (2) ständig von einem Strom (J₁) durchflossen wird, während die zweite Wicklung (3) bei Kontaktschließung von einem Strom (i₂) in entgegengesetzter Richtung durchflossen wird, der so groß ist, daß bei geschlossenem Kontakt eine ungefähr oder genau gleich große und entgegengesetzte resultierende Magnetisierung auftritt wie bei offenem Kontakt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleich ausgelegten Motorwicklungen in Reihe mit der ständig erregten Wicklung (2) ein Widerstand (6) liegt, der ebenso groß ist wie der ohmsche Widerstand der Wicklung, so daß also der Strom (i₂) in der zweiten Wicklung (3) doppelt so groß ist wie der Strom (J₁) der ersten Wicklung (2).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Kontakt (4) ein Gleichrichter (7) liegt, daß dieser Reihenschaltung die erste Wicklung (2) parallel geschaltet ist, wobei der Gleichrichter (7) und die Gleichspannungsquelle (5) so gepolt sind, daß bei Kontaktschließung die erste Wicklung (2) praktisch stromlos wird, während die zweite Wicklung (3) einen etwa gleich großen entgegengesetzten Strom (ΐ₂) führt wie die Wicklung (2) bei offenem Kontakt (4).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der zweiten Wicklung (3) ein Widerstand (8) liegt, der ebenso groß ist wie der in Reihe mit der ersten Wicklung

(2) geschaltete Widerstand (6).

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Kontakt (4) ein Widerstand (9) liegt und daß dieser Reihenschaltung die erste Wicklung (2) par-

allel geschaltet ist, so daß bei Kontaktschließung der Strom (^₁) in der ersten Wicklung (2) herabgesetzt wird, während durch die zweite Wicklung (3) ein Strom (i₂) von solcher Größe fließt, daß die resultierende Magnetisierung im Motor entgegengesetzt und etwa gleich groß ist wie bei offenem Kontakt.

6. Schaltunganordnung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer gleich großen und entgegengesetzten Magnetisierung in beiden Schaltzuständen die Windungszahlen und/oder die ohmschen Widerstände der beiden Motorwicklungen entsprechend ausgewählt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen