DE1133453B - Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Gleichstromenergie benoetigenden elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise zur spasmodischen Regelung von Elektromotoren - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Gleichstromenergie benoetigenden elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise zur spasmodischen Regelung von Elektromotoren

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DE1133453B
DE1133453B DEF26723A DEF0026723A DE1133453B DE 1133453 B DE1133453 B DE 1133453B DE F26723 A DEF26723 A DE F26723A DE F0026723 A DEF0026723 A DE F0026723A DE 1133453 B DE1133453 B DE 1133453B
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Guenter Eckermann
Dr-Ing Alfred Walz
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Technologiepark Teningen GmbH
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Frako Kondensatoren und Apparatebau GmbH
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Description

  • Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Gleichstromenergie benötigenden elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise zur spasmodischen Regelung von Elektromotoren Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Gleichstromenergie benötigenden elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise zur spasmodischen Regelung von Elektromotoren, bei welcher mittels eines RC-Glieder enthaltenden Multivibrators eine dreieckförmige bzw. sägezahnförmige Spannung erzeugt wird, welche in Rechteckimpulse veränderbarer Dauer umgeformt wird, die dem Verbraucher zugeführt werden.
  • Zur Erzeugung von Gleichstromimpulsen werden bei bekannten Anordnungen vielfach mechanische Stromunterbrecher verwendet. Die Anwendung solcher Unterbrecher hat verschiedene Nachteile; ein Nachteil ist das störende Geräusch der Unterbrecher, ein weiterer Nachteil sind die mit dem Betrieb des Unterbrechers verbundenen Vibrationen. Ferner ergeben sich gewisse Kontaktschwierigkeiten.
  • Es sind weiterhin Einrichtung g,en zur Erzeugung von Rechteckimpulsen mit veränderbarem Tastverhältnis bekannt, bei welchen ein die Rechteckimpulse liefernder Halbleiterverstärker durch eine von einem Multivibrator gelieferte Dreieckimpulsspannung ausgesteuert wird. Bei den bekannten Schaltungen wird eine verhältnismäßig langsame Aussteuerung des Halbleiterverstärkers entsprechend der Flankenneigung der Dreieckimpulsspannung erzielt. Hierdurch wird die Flankensteilheit der Rechteckimpulse verschlechtert, die insbesondere dann von besonderer Wichtigkeit ist, wenn für die Steuerung des Gleichstromenergie benötigenden elektrischen Verbrauchers ein elektronischer Leistungsschalter, insbesondere ein Transistor-Leistungsschalter, verwendet wird. Außerdem ist bei den bekannten Schaltungsanordnungen zur Veränderung der Impulszeiten und Impulspausen der Rechteckimpulse eine besondere Hilfssteuerspannung erforderlich, welche einer gesonderten Spannungsquelle entnommen werden muß.
  • Die erfindungsgemäße, einen RC-Glieder enthaltenden Multivibrator verwendende Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die an den die elektronischen Glieder des Multivibrators miteinander koppelnden Kondensatoren auftretenden Spannungen dem Eingang eines Gegentakt-Gleichrichter-Verstärkers zugeführt sind, der als Arbeitswiderstand ein Potentiometer enthält, und daß die mit dem Potentiometer veränderbare Ausgangsspannung des Gegentakt-Gleichrichter-Verstärkers einer Schmitt-Triggerschaltung zugeführt ist, deren vom Verhältnis der Ausgangsspannung des Gegentakt-Gleichrichter-Verstärkers zum Eingangsschwellwert der Schmitt-Triggerschaltung abhängige rechteckimpulsförmige Ausgangsspannung die Steuerung eines im Verbraucherkreis liegenden elektronischen Leistungsschalters bewirkt. Für den elektronischen Leistungsschalter, beispielsweise einem Transistorschalter, ist es von ausschlaggebender Bedeutung, daß seine Aussteuerung in kürzester Zeit erfolgt, da anderenfalls eine überlastung und damit Zerstörung des Schalters erfolgen kann. Die Erfindung ermöglicht eine solche kurzzeitige Aussteuerung. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung entfällt ein besonderes RC-Glied, wodurch die Form der abgegriffenen Spannung unabhängig vom Widerstand des nachgeschalteten Verstärkers ist. Durch die Sägezahnspannung des Gegentakt-Gleichrichter-Verstärkers wird die nachgeschaltete Schmitt-Triggerschaltung außerordentlich schnell in den gesättigten Zustand gebracht, so daß Rechteckimpulse mit außerordentlich steilen Flanken erzeugt werden, die wiederum eine äußerst kurzzeitige Aussteuerung des den Verbraucher steuernden elektronischen Leistungsschalters bewirken. Dabei ist zur Änderung des Tastverhältnisses der den Verbraucher steuernden Impulse eine Hilfsspannung nicht erforderlich.
  • Vorzugsweise ist der Schmitt-Triggerschaltung ein weiteres elektronisches Verstärkerelement nachgeschaltet, welches die von der Schmitt-Triggerschaltung gelieferte Impulsfolge derart verstärkt, daß der ihm nachgeschaltete elektronische Leistungsschalter während der Impulsdauer bis in den gesättigten Bereich ausgesteuert wird. Der Multivibrator liefert vorzugsweise eine symmetrische, nach einer e-Funktionverlaufende Signalspannung. Es können Mittel vorgesehen sein, um die Frequenz des vom Multivibrator gelieferten Signals zu verändern, vorzugsweise bei Regelung der Schaltung auf geringe Leistungsabgabe zu vergrößern. Als Verstärkerelemente können Halbleiterverstärker, insbesondere Transistoren beider Leitfähigkeiten, verwendet werden.
  • Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die erfindungsgemrnäße Schaltungsanordnung setzt sich aus fünf Hauptstufen zupsammen.
  • Die Stufe A ist ein aus Transistoren-1a und T1b aufgebauter Multivibrator. Der Multivibrator liefert eine zu dem Pluspol der Stromquelle Q symmetrische Sägezahnspannung, deren Periodizität im wesentlichen durch die Widerstände Wia und Wlb sowie Kapazitäten C1 , und C, b bestimmt ist. Die Periodizität dieser Sägezahnspannung ist zweckmäßigerweise wählbar, aus Gründen, die noch nachstehend zur Erörterung gelangen werden.
  • In der Stufe B wird in einer Doppelweg-Gleichrichterschaltung der Wechselstromzägezahn in einen Gleichstromsägezahn umgewandelt; die Sägezahnamplitude ist durch Veränderung des Abgriffes am Spannungsteiler W, einstellbar.
  • In der Stufe C erzeugt der Transistor T, durch Abschneiden der Basis des von der Stufe B abgegebenen Gleichstromsägezahnes Impulsspitzen bestimmter Breite, die in den Transistoren T4 und T5 in ein Ausgangssignal umgewandelt werden, welche durch Impulse gleicher Höhe, aber einstellbarer Impulsdauer gebildet wird. Die Einstellung der Impulsdauer erfolgt durch entsprechende Einstellung des Widerstandes W2 der Stufe B, wobei die für den Transistor T3 maßgebliche Schwellspannung noch von Bedeutung ist.
  • Von dem Widerstand W3, der im Emitterkreis des letzten Transistors T, liegt, wird der den Verbraucher R speisende Transistor T6 der Leistungsstufe D gesteuert.
  • Da im allgemeinen der Verbraucher R eine induktive Widerstandskomponente besitzen wird und daher bei Unterbrechen der Stromirapulse sich eine hohe Spannung an dem Verbraucher und damit auch an dem Transistor T6, entwickeln wird, ist zur Beseitigung einer solchen Erscheinung parallel zum Ver-Verbraucher R ein Ventil V angeordnet, dessen Durchlaßrichtung entgegengesetzt zur Stromrichtung der vom Transistor T, gelieferten Impulse liegt.
  • Wenn der Verbraucher R mit sehr schmalen Impulsen gespeist wird, was sich bei Regelung des Gerätes auf geringe Leistungsabgabe ergibt, besteht die Gefahr, daß der gespeiste Verbraucher, der beispielsweise ein Elektromotor ist, einen unregelmäßig ruckweisen Gang erhält. Um dies zu vermeiden, empfiehlt es sich, bei Regelung aus geringe Leistungszufuhr die Frequenz der zugeführten Impulse verändern, vorzugsweise zu vergrößern, was, wie eingangs erwähnt, durch Einstellen der im Basisstronikreis der Multivibratortransistoren liegenden Widerstände bzw. Kondensatoren möglich ist.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Gleichstromenergie benötigenden elektrischenVerbrauchers, vorzugsweise zur spasmodischen Regelung von Elektromotoren, bei welcher mittels eines RC-Glieder enthaltenden Multivibrators eine dreieckförmige bzw. sägezahnförmige Spannung erzeugt wird, welche in Rechteckimpulse veränderbarer Dauer umgeformt wird, die dem Verbraucher zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die an den die elektronischen Glieder (Trl w Tr1 b) des Multivibrator miteinander koppelnden Kondensatoren (C1 a, C1 b) auftretenden Spannungen dem Eingang eines Gegentakt-Gleichrichter-Verstärkers (B) zugeführt sind, der als Arbeitswiderstand ein Potentiometer (Wi2) enthält, und daß die mit dem Potentiometer veränderbare Ausgangsspannung des Gegentakt-Gleichrichter-Verstärkers einer Schmitt-Triggerschaltung (C) zugeführt ist, deren vom Verhältnis der Ausgangsspannung des Gegentakt-Gleichrichter-Verstärkers zum Eingangsschwellwert der Schmitt-Triggerschaltung abhängige rechteckimpulsförnüge Ausgangsspannung die Steuerung eines im Verbraucherkreis liegenden elektronischen Leistungsschalters (D) bewirkt.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmitt-Triggerschaltung ein weiteres elektronisches Verstärkerelement (T5) nachgeschaltet ist, welches die von der Schmitt-Triggerschaltung gelieferte Impulsfolge derart verstärkt, daß der ihm nachgeschaltete elektronische Leistungssehalter (D) während der Impulsdauer bis in den gesättigten Bereich ausgesteuert wird.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatorstufe (A) eine symmetrische, nach einer e-Funktion verlaufende Signalspannung liefert.
  4. 4. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Frequenz des vom Multivibrator gelieferten Signals zu verändern, vorzugsweise bei Regelung der Schaltung auf geringe Leistungsabgabe zu vergrößern. 5. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegentakt-Gleichrichter-Verstärker (B) mit Transistoren (T2a# T2b) aufgebaut ist, welche in Kollektorschaltung betrieben werden und das Potentionieter (W4) als gemeinsamen Arbeitswiderstand im Emitterkreis enthalten. 6. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verbraucher (R) ein Gleichrichterventil (V) parallel geschaltet ist, dessen Sperrichtung in der Stromrichtung der dem Verbraucher zugeführten Gleichstronümpulse liegt. 7. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Verstärkerelemente Halbleiterverstärker, vorzugsweise Transistoren beider Leitfähigkeiten, sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1021025; ETZ-A, 1958, S. 496; Siemens-Zeitschrift, 1957, S. 498 und 499.
DEF26723A 1958-10-03 1958-10-03 Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Gleichstromenergie benoetigenden elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise zur spasmodischen Regelung von Elektromotoren Pending DE1133453B (de)

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