DE1087245B - Transistors switching amplifier for a DC motor follow-up control - Google Patents

Transistors switching amplifier for a DC motor follow-up control

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DE1087245B
DE1087245B DEE17009A DEE0017009A DE1087245B DE 1087245 B DE1087245 B DE 1087245B DE E17009 A DEE17009 A DE E17009A DE E0017009 A DEE0017009 A DE E0017009A DE 1087245 B DE1087245 B DE 1087245B
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Germany
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power transistors
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DEE17009A
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German (de)
Inventor
Heinrich Dick
Dipl-Ing Walter Sussebach
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ELMEG Elektro Mechanik GmbH
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ELMEG Elektro Mechanik GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/03—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors
    • H02P7/04—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors by means of a H-bridge circuit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Description

Transistoren-Schaltverstärker für eine Gleichstrommotor-Folgeregelung Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistoren-Schaltverstärker für eine Gleichstrommotor-Folgeregelung und besteht darin, daß im Mittelzweig einer Brückenschaltung von Leistungstransistoren der Anker des Gleichstrommotors angeordnet ist, und daß bei Stillstand des Motors die beiden Leistungstransistoren der Brückenschaltung, die am positiven Pol einer Gleichspannungsquelleliegen, durchlässig und die beiden am negativen Pol liegenden Leistungstransistoren gesperrt sind.Transistors switching amplifier for a DC motor follow-up control The invention relates to a transistor switching amplifier for a DC motor follow-up control and consists in that in the middle branch of a bridge circuit of power transistors the armature of the DC motor is arranged, and that when the motor is at a standstill the two power transistors of the bridge circuit that are connected to the positive pole of one DC voltage sources lie, permeable and the two lying on the negative pole Power transistors are blocked.

Zur Einschaltung des Motors wird durch eine der Regelabweichung proportionale Größe je nach ihrer Polarität einer der am positiven Pol der Gleichspannungsquelle liegenden Leistungstransistoren gesperrt und einer der am negativen Pol liegenden Leistungstransistoren durchlässig gemacht, so daß ein Strom durch den Mittelzweig der Brücke, d. h. durch den Anker des Gleichstrommotors, fließen kann.To switch on the motor, one is proportional to the control deviation Size depending on their polarity one of the positive pole of the DC voltage source lying power transistors blocked and one of the lying on the negative pole Power transistors made conductive, so that a current through the center branch the bridge, d. H. through the armature of the DC motor.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird nach Ausgleichung der Regelabweichung der Anker des Gleichstrommotors je nach Polarität über einen der am positiven Pol der Gleichspannungsquelle liegenden Leistungstransistoren und über eine der zu diesen Leistungstransistoren. antiparallel geschalteten Dioden kurzgeschlossen, so daß eine schnelleAbbremsung des Motors erfolgt und Überspannungen für die Leistungstransistoren vermieden werden.In a further embodiment of the invention, after the adjustment Control deviation of the armature of the DC motor depending on polarity via one of the at the positive pole of the DC voltage source lying power transistors and over one of the to these power transistors. short-circuited diodes connected in anti-parallel, so that a rapid deceleration of the motor takes place and overvoltages for the power transistors be avoided.

Der bei eingeschaltetem Anker über den Leistungstransistor, der am negativen Pol der Spannungsquelle liegt, fließende Arbeitsstrom wird zur Aufrechterhaltung des Steuerstromes über die Emitter-Basis-Strecke dieses Leistungstransistors vorteilhaft über einen Widerstand oder eine Diode geführt. Dieser Widerstand oder die Diode dient ferner zur Begrenzung des Einschaltstromes auf einen für die Transistoren zulässigen Wert.When the armature is switched on via the power transistor, which is on negative pole of the voltage source, flowing working current is used to maintain the control current through the emitter-base path of this power transistor is advantageous led through a resistor or a diode. This resistor or the diode also serves to limit the inrush current to one for the transistors permissible value.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Regelabweichung einer weiteren Brückenschaltung entnommen und über eine Transistoren-Verstärkerstufe und -Kippstufe auf die Leistungstransistoren gegeben. Zur Begrenzung des Emitter-Basis-Stromes bei großen Regelabweichungen ist dem im Mittelzweig dieser Brücke liegenden Transistor eine Diode parallel geschaltet.According to a further feature of the invention, the system deviation taken from another bridge circuit and via a transistor amplifier stage and flip-flop given to the power transistors. To limit the emitter-base current in the case of large system deviations, the transistor located in the middle branch of this bridge is the transistor a diode connected in parallel.

Für eine Verwendung als proportionales Stellglied wird der Mittelzweig der Brückenschaltung aufgetrennt und eine Fremdspannung eingefügt, so daß der Anker eine dieser Fremdspannung proportionale Anzahl Umdrehungen macht.For use as a proportional actuator, the middle branch the bridge circuit separated and an external voltage inserted so that the armature makes a number of revolutions proportional to this external voltage.

Bei der Anordnung nach der Erfindung werden insbesondere für die Verwendung bei Flugzeugen, Triebwagen od. dgl. Istwert-, Sollwertgeber, Stellmotor und Schaltverstärker aus einem gemeinsamen Gleichstromnetz gespeist. Bei bisher bekannten Anordnungen ist im Mittelzweig einer Brückenschaltung ein polarisiertes Relais angeordnet, welches weitere Relais für Linkslauf bzw. Rechtslauf des Stellmotors einschaltet. Bei diesen Anordnungen ist es von Nachteil, daß die Kontakte der Relais kleben können. und der Abnutzung unterworfen sind und außerdem durch die Ansprechzeiten der Relais eine sofortige und genaue Regelung nicht möglich ist. Weiterhin werden der für die Relais erforderliche Platz und ihre Erschütterungsempfindlichkeit, insbesondere bei Verwendung der Regelanordnungen in Triebwagen, Flugzeugen od. dgl., als nachteilig empfunden.In the arrangement according to the invention are particularly suitable for use in aircraft, railcars or the like. Actual value, setpoint generator, servomotor and switching amplifier fed from a common direct current network. With previously known arrangements a polarized relay is arranged in the middle branch of a bridge circuit, which switches on further relays for counterclockwise or clockwise rotation of the servomotor. With these Arrangements, it is disadvantageous that the contacts of the relay can stick. and are subject to wear and tear and also by the response times of the relays an immediate and precise regulation is not possible. Furthermore, the Relays required space and their sensitivity to vibration, in particular when using the control arrangements in railcars, airplanes or the like, as disadvantageous felt.

Durch den Transistoren-Schaltverstärker nach der Erfindung werden die genannten Nachteile vermieden und eine einwandfreie, ohne Verzögerung einsetzende Regelung sowie ein genaues Einlaufen des Stellmotors in die Sollstellung erreicht.By the transistor switching amplifier according to the invention the disadvantages mentioned are avoided and a faultless one that begins without delay Regulation as well as a precise run-in of the servomotor in the target position is achieved.

Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert.An embodiment according to the invention is based on the drawing explained in more detail.

Vier Leistungstransistoren 1, 2, 3, 4 sind in einer Brückenschaltung angeordnet, in deren Mittelzweig sich der Anker 5 eines Gleichstrommotors befindet. Antiparallel zu den beiden Leistungstransistoren 1, 2 sind die Dioden 6, 7 geschaltet. Bei Stillstand des Motors sind die Leistungstransistoren 1, 2 durchlässig und die Leistungstransistoren 3, 4 gesperrt. Bei eingeschaltetem Motor wird je nach Polarität der Arbeitsstrom der Leistungstransistoren 3 oder 4 über einen Widerstand 8 geleitet, damit der Steuerstrom über die Emitter-Basis-Strecke dieser Leistungstransistoren aufrechterhalten wird und der Einschaltstrom auf einen für die Leistungstransistoren zulässigen Wert begrenzt wird. Die Wirkungsweise des Transistoren-Schaltverstärkers sei für Rechtslauf des Motors erläutert. @' Die Regelabweichung wird der Brückenschaltung9, in deren Mittelzweig ein Transistor 10 angeordnet ist, dem eine Diodell zur Begrenzung des Emitter-Basis-Stromes bei großen Regelabweichungen parallel geschaltet ist, entnommen, in einer Vorstufe 12 verstärkt und einer Kippstufe 13 zugeführt, die den Schältbefehl auf die Leistungstransistoren, 1 und 3 überträgt. Der Leistungstransistor 1 wird gesperrt, während der Leistungstransistor 3 durchlässig gemacht wird, so daß der Anker 5 über die Leistungstransistoren 2 und 3 an Spannung gelegt wird. Bei Abgleichung der Regelabweichung in der Brückenschaltung 9 werden der Schaltbefehl unterbrochen und somit die Leistungstransistoren 1 durchlässig und 3 gesperrt. Über die Diode 7 und den Leistungstransistor 1 ist nun ein Bremsstromkreis geschlossen, so daß der Anker 5 abgebremst wird und Überspannungen für den Leistungstransistor 2 vermieden werden. Der in der Zeichnung dargestellte rechte Teil arbeitet analog für Linkslauf des Motors.Four power transistors 1, 2, 3, 4 are in a bridge circuit arranged, in the central branch of which the armature 5 of a DC motor is located. The diodes 6, 7 are connected in antiparallel to the two power transistors 1, 2. When the engine is at a standstill, the power transistors 1, 2 are permeable and the Power transistors 3, 4 blocked. When the motor is switched on, depending on the polarity the working current of the power transistors 3 or 4 passed through a resistor 8, thus the control current through the emitter-base path of these power transistors is maintained and the inrush current to one for the power transistors permissible value is limited. How the transistor switching amplifier works is explained for clockwise rotation of the motor. @ 'The system deviation the bridge circuit 9, in the middle branch of which a transistor 10 is arranged, One of these is a diode model to limit the emitter-base current in the event of large control deviations is connected in parallel, removed, amplified in a preliminary stage 12 and a trigger stage 13 supplied, which transmits the switching command to the power transistors 1 and 3. The power transistor 1 is blocked, while the power transistor 3 is permeable is made so that the armature 5 via the power transistors 2 and 3 to voltage is placed. When adjusting the system deviation in the bridge circuit 9 the switching command is interrupted and thus the power transistors 1 are permeable and 3 blocked. There is now a braking circuit via the diode 7 and the power transistor 1 closed, so that the armature 5 is braked and overvoltages for the power transistor 2 should be avoided. The right part shown in the drawing works analogously for left-hand rotation of the motor.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Transistoren-Schaltverstärker für eine Gleichstrommotor-Folgeregelung, dadurch gekennzeichnet, daß im Mittelzweig einer Brückenschaltung von Leistungstransistoren (1, 2, 3, 4) der Anker (5) des Gleichstrommotors angeordnet ist, und daß bei Stillstand des Motors die beiden LeistUngstransistoren (1, 2), die am positiven Pol einer Gleichspannungsquelle liegen, durchlässig und die beiden am negativen Pol liegenden Leistungstransistoren (3, 4) gesperrt sind. PATENT CLAIMS: 1. Transistors switching amplifier for a DC motor follow-up control, characterized in that the armature (5) of the DC motor is arranged in the middle branch of a bridge circuit of power transistors (1, 2, 3, 4), and that when the motor is at a standstill, the two Power transistors (1, 2), which are connected to the positive pole of a DC voltage source, are permeable and the two power transistors (3, 4) connected to the negative pole are blocked. 2. Schaltverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine der Regelabweichung proportionale Größe zurEinschaltung des Motors j e nach. ihrer Polarität einer der am positiven Pol der Gleichspannungsquelle liegenden Leistungstransistoren (1 oder 2) gesperrt und einer der am negativen Pol liegenden. Leistungstransistoren (4 oder 3) durchlässig gemacht wird, so daß ein Strom durch den Anker (5) des Gleichstrommotors fließt. 2. Switching amplifier according to claim 1, characterized in that that by a variable proportional to the control deviation for switching on the motor depending on. their polarity is one of those at the positive pole of the DC voltage source Power transistors (1 or 2) blocked and one of the ones on the negative pole. Power transistors (4 or 3) is made conductive, so that a current flows through the armature (5) of the DC motor flows. 3. Schaltverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ausgleichung der Regelabweichung der Anker (5) des Gleichstrommotors je nach Polarität über einen der am positiven Pol der Gleichspannungsquelle liegenden Leistungstransistoren (1, 2) und über eine der zu diesen Leistungstransistoren antiparallel geschalteten Dioden (6, 7) kurzgeschlossen wird. 3. Switching amplifier according to claim 1, characterized in that after the control deviation has been compensated for, the armature (5) of the DC motor via one of the positive poles of the DC voltage source, depending on the polarity lying power transistors (1, 2) and one of these power transistors anti-parallel connected diodes (6, 7) is short-circuited. 4. Schaltverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei eingeschaltetem Anker (5) der Arbeitsstrom des am negativen Pol der Spannungsquelle liegenden Leistungstransistors (3, 4) über einen Widerstand (8) oder eine Diode geführt wird. 4. Switching amplifier according to claim 1, characterized in that when the armature (5) is switched on, the working current of the power transistor (3, 4) located at the negative pole of the voltage source a resistor (8) or a diode is carried out. 5. Schaltverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelabweichung einer weiteren Brückenschaltung (9) entnommen wird, und eine dieser Regelabweichung entsprechende Größe über eine Transistoren-Verstärkerstufe (12) und -Kippstufe (13) die Steuerung der Leistungstransistoren (1, 2, 3, 4) bewirkt. 5. Switching amplifier according to claim 1, characterized in that the system deviation of a further bridge circuit (9) is taken, and a size corresponding to this system deviation via a Transistors amplifier stage (12) and flip-flop (13) control the power transistors (1, 2, 3, 4) causes. 6. Schaltverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem im Mittelzweig der Brückenschaltung (9), der die Regelabweichung entnommen wird, angeordneten Transistor (10) eine Diode (11) zur Begrenzung seines Emitter-Basis-Stromes bei großen Regelabweichungen parallel geschaltet ist. 6. Switching amplifier according to claim 1, characterized in that that the one in the middle branch of the bridge circuit (9), from which the system deviation is taken is arranged transistor (10) a diode (11) to limit its emitter-base current is connected in parallel in the event of large control deviations. 7. Schaltverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelzweig der Brückenschaltung (9) aufgetrennt und eine Fremdspannung eingefügt wird, so daß der Anker (5) eine dieser Fremdspannung proportionale Anzahl Umdrehungen macht. B. Schaltverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Istwert-, Sollwertgeber, Schaltverstärker und Stellmotor aus einem gemeinsamen Gleichstromnetz gespeist werden.7. Switching amplifier according to claim 1, characterized in that the central branch of the bridge circuit (9) is separated and an external voltage is inserted, so that the armature (5) has one of these external voltages makes a proportional number of revolutions. B. switching amplifier according to claim 1, characterized characterized that actual value, setpoint generator, switching amplifier and servomotor off a common direct current network.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1188704B (en) * 1961-01-23 1965-03-11 Dieter Braun Arrangement for controlling the direction of rotation of a direct current shunt motor with the help of four transistors in a bridge circuit
DE1284510B (en) * 1961-12-19 1968-12-05 Licentia Gmbh Arrangement for controlling or regulating the speed of a direct current shunt motor
DE1562277B1 (en) * 1964-05-29 1969-09-18 Siemens Ag Transistors switching amplifier for a direct current servomotor
DE2410926A1 (en) * 1974-03-05 1975-09-11 Kollmorgen Corp Imd Supply and braking circuit for DC motor - has thyristors in rectifier shorting back-EMF and braking rotor when motor supply fails
DE2716411A1 (en) * 1977-04-13 1978-10-19 Siemens Ag ARRANGEMENT FOR THE GENERATION OF ROTATING MOTIONS AROUND A PRESETTABLE ANGLE WITH THE AID OF A DC MOTOR

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