DE1195855B - Anordnung zur Steuerung eines elektrischen Stellmotors - Google Patents

Anordnung zur Steuerung eines elektrischen Stellmotors

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DE1195855B
DE1195855B DES74695A DES0074695A DE1195855B DE 1195855 B DE1195855 B DE 1195855B DE S74695 A DES74695 A DE S74695A DE S0074695 A DES0074695 A DE S0074695A DE 1195855 B DE1195855 B DE 1195855B
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DE
Germany
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transistor
clock pulse
servomotor
control voltage
arrangement
Prior art date
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Pending
Application number
DES74695A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Gottfried Hoelzenbein
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Priority to LU41507D priority patent/LU41507A1/xx
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/24Controlling the direction, e.g. clockwise or counterclockwise

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

Description

  • Anordnung zur Steuerung eines elektrischen Stellmotors Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung eines elektrischen Stellmotors, der innerhalb einer mittels einer konstanten Taktimpulsfrequenz vorgegebenen Periodendauer über eine Zeit eingeschaltet wird, die proportional einer Steuergleichspannung ist. Solche Stellmotorsteuerungen werden insbesondere bei den Schlingenregelungen und Anstellungsregelungen von Walzgerüsten benötigt.
  • Bei einer bekannten Anordnung, die nach dem vorgenannten Prinzip arbeitet, wird die Steuergleichspannung als Gegenspannung in den Gitterkreis einer Dampf- oder Gasentladungsröhre eingeführt. Dies erfordert eine erdpotentialfreie Steuerspannung. Eine derartige Spannung ist aber - besonders wenn sie einer hochohmigen Quelle entstammt - störanfällig, d. h., sie unterliegt Schwankungen. Dies hat zur Folge, daß auch die Zündspannung, die sich als Differenzspannung aus der Spannung am Kondensator im Gitterkreis und der Steuergleichspannung ergibt, schwankt.
  • Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie besteht darin, daß die Steuergleichspannung an ein RC-Glied gelegt ist, dessen Kondensator ein Transistorkippverstärker nachgeschaltet ist, der ein Schaltglied für den Stellmotor speist, und daß dem Kondensator ein Entladestromkreis mit einem Transistor parallel geschaltet ist, der von einem Taktimpulsgeber mit der Taktimpulsfrequenz gesteuert wird.
  • Die Erfindung vermeidet die oben beschriebenen Nachteile, weil eine einpolig geerdete Steuergleichspannungsquelle verwendet werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß standardisierte Bausteine der modernen datenverarbeitenden Technik verwendet werden.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung zweier in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele zu entnehmen.
  • F i g. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Anordnung für eine Stellmotorsteuerung; F i g. 2 veranschaulicht die Wirkungsweise der Steueranordnung nach F i g. 1, wobei in Zeile a die von dem Impulsgenerator kommenden Taktimpulse, in Zeile b die am Kondensator des RC-Gliedes auftretenden Spannungen und in Zeile c die für das Schaltglied geltenden Spannungszeitflächen bei verschieden hohen Steuerspannungen dargestellt sind; F i g. 3 zeigt eine andere Anordnung im Prinzipschaltbild; F i g. 4 veranschaulicht die Wirkungsweise der Steueranordnung nach F i g. 3, und F i g. 5 und 7 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele mit positiven und negativen Steuersignalen im Blockschaltbild.
  • In F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Stellmotorsteueranordnung schematisch dargestellt. Mit 1 ist ein Stellmotor, beispielsweise ein selbstanlaufender Einphasenmotor, bezeichnet, der mit Hilfe eines Kontaktes 2 eines Relais 3 an eine Wechselstromquelle 4 gelegt werden kann. Mit 5 ist ein Modulator bezeichnet, der von einem Taktimpulsgeber 6 gesteuert wird. Der Modulator 5 enthält ein aus einem Widerstand 7 und einem Kondensator 8 bestehendes RC-Glied, einen dem Kondensator 8 parallelgeschalteten Transistor 9 mit Schutzwiderstand 10 sowie einen Transistorkippverstärker 11. An die Eingangsklemmen 12,13 des Modulators 5 wird eine Steuergleichspannung angelegt.
  • Beim Anlegen der Steuergleichspannung wird der Kondensator 8 über den Widerstand 7 aufgeladen. Die Spannung U, am Kondensator 8 steigt an. Hat die Spannung U, einen bestimmten Wert erreicht, beispielsweise nach einer Zeit t1 gemäß F i g. 2, so spricht der Transistorkippverstärker 11 an und schaltet das Relais 3 ein. Das Relais 3 und somit der Stellmotor 1 bleiben so lange eingeschaltet, bis vom Taktimpulsgeber 6 ein Taktimpuls an dem Transistor 9 eintrifft, wodurch dieser leitend wird, so daß sich der Kondensator 8 über ihn entladen kann. Demzufolge kippt der Verstärker 11 in seine Ruhelage zurück, und das Relais 3 fällt ab. Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß die Zeit für die Aufladung des Kondensators von Null bis zur Ansprechspannung Uk des Transistorkippverstärkers und damit die Pause angenähert umgekehrt proportional der Steuerspannung ist. Durch entsprechende Bemessung der Schaltglieder kann man im angenähert linearen Teil der Kennlinie in Zeile b arbeiten.
  • In F i g. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt, das zwar nach dem gleichen Prinzip arbeitet, wobei aber nicht die Aufladezeit, sondern die Ent- bzw. Umladezeit eines Kondensators verwendet wird. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 versehen. Liegt an den Eingangsklemmen 15,16 des Modulators eine Steuergleichspannung, so wird ein Kondensator 17 über einen Widerstand 18 und die Emitter-Basis-Strecke eines Transistors 19 aufgeladen. Da der Transistor 19 geöffnet ist, ist der Transistor 20 gesperrt, so daß auch das Relais 3 entregt ist. Kommt ein Taktimpuls vom Taktimpulsgeber 6, so wird der Transistor 21 leitend. Dadurch wird eine Umladung des Kondensators 17 über den Widerstand 22 auf die in F i g. 3 mit 24 V angegebene Spannung eingeleitet. Die Basis des Transistors 19 wird positiv, so daß dieser sperrt, dadurch öffnet der Transistor 20, und das Relais 3 schaltet den Motor ein. Damit der Umladevorgang unabhängig von der Impulsdauer des Impulsgebers 6 vor sich gehen kann, wird der Transistor 21 über einen Widerstand 23 an Transistor 19 rückgekoppelt. Solange der Transistor 19 gesperrt ist, bleibt der Transistor 21 geöffnet. Sobald die Spannung am Kondensator 17 den Wert Null erreicht hat, öffnet der Transistor 19 wieder. Hierdurch wird der Transistor 20 gesperrt, und das Relais 3 fällt ab. Der Transistor 21 wird wiederum gesperrt und der Umladevorgang unterbrochen, worauf der Kondensator 17 neuerdings mit der Steuergleichspannung aufgeladen wird. Daraus ergibt sich, daß die Entladezeit, d. h. die beim Null-Durchgang unterbrochene Umladezeit des Kondensators 17 proportional der Steuergleichspannung ist und damit auch die Einschaltzeit des Relais 3. Aus F i g. 4 ist die Wirkungsweise ersichtlich.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 ist es wichtig, daß die Zeitkonstante des Aufladekreises wesentlich größer ist als die Zeitkonstante des Entladekreises; bei Ausführung nach F i g. 3 umgekehrt.
  • Zur Erzeugung der Taktimpulsfrequenz kann beispielsweise eine an sich bekannte Multivibratorschaltung verwendet werden. Bei niedrigen Taktimpulsfrequenzen kann in an sich bekannter Weise als Taktimpulsgeber auch ein von einem Synchronmotor betriebener Nockenschalter verwendet werden.
  • Die Modulatoren können nur Signale mit einer Polarität verarbeiten; bei pnp-Transistoren nur negative Spannungen, bei npn-Transistoren nur positive Spannungen. Sollen Signale mit verschiedenen Vorzeichen verarbeitet werden, entsprechend verschiedenen Drehrichtungen des Stellmotors, bedarf die vorbeschriebene Lösung einiger Ergänzungen.
  • In F i g. 5 ist ein solches Ausführungsbeispiel dargestellt. Die positiven und negativen Signalspannungen ± U werden auf einen Diskriminator 27 gegeben, der die Signalspannungen je nach deren Polarität über eine Diode 28 oder über eine Diode 29 und eine Umkehrstufe 30 dem Betrag nach auf einen Modulator 31 gibt. Die von dem Modulator kommenden Signale werden auf Undstufen 32 und 33 gegeben, die von dem Diskriminator 27 das entsprechende Vorzeichen erhalten. Von den Undstufen 32 und 33 wird mit Hilfe der Relais 34 und 35 ein Stellmotor 36 mit entsprechender Drehrichtung gesteuert. F i g. 6 a zeigt im Gegensatz zu F i g. 5 ein Ausführungsbeispiel mit zwei Modulatoren 37 und 38, wobei die Signalspannung für den Modulator 37 über eine Umkehrstufe 39 zugeführt wird; alle anderen Teile bleiben gleich.
  • Wird der zweite Modulator 37 statt mit pnp-Transistoren mit npn-Transistoren aufgebaut, so kann die Umkehrstufe 39 gemäß F i g. 6 a entfallen. Diese Möglichkeit ist in F i g. 6 b wiedergegeben; der Modulator 38 ist hierbei mit pnp-Transistoren und der Modulator 40 mit npn-Transistoren aufgebaut.
  • Steht für das positive Signal auch eine negative Steuerspannung zur Verfügung, so kann eine Schaltung gemäß F i g. 7 verwendet werden. Gleiche Teile sind wieder mit gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 5 und 6 bezeichnet.
  • Wird an Stelle eines Relais ein gittergesteuertes Gasentladungsgefäß oder ein dementsprechendes Halbleiterbauelement für die Schaltung des Stellmotors vorgesehen, so wird das Relais 3 durch einen Widerstand ersetzt. Mit dem Spannungsabfall an diesem Widerstand wird das vorgenannte Entladungsgefäß gesteuert.
  • Durch die Wahl der Taktimpulsfrequenz und der Größe des RC-Gliedes kann das Gerät an jede Stellaufgabe angepaßt werden. Für die in Betracht gezogenen Anwendungsfälle kommen Zeiten für die Spieldauer von etwa 1 bis 10 Sekunden in Frage. Grundsätzlich kann aber jede kleinere oder größere Spieldauer eingestellt werden.
  • Die Schaltanordnung ist vorzugsweise mit logischen Schaltelementen aufgebaut.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Anordnung zur Steuerung eines elektrischen Stellmotors, der innerhalb einer mittels einer konstanten Taktimpulsfrequenz vorgegebenen Periodendauer über eine Zeit eingeschaltet wird, die proportional einer Steuergleichspannung ist, dadurch gekennzeichnet, daßdieSteuergleichspannung an ein RC-Glied (7, 8) gelegt ist, dessen Kondensator (8) ein Transistorkippverstärker (11) nachgeschaltet ist, der ein Schaltglied (3) für den Stellmotor (1) speist, und daß dem Kondensator ein Entladestromkreis mit einem Transistor (9) parallel geschaltet ist, der von einem Taktimpulsgeber (6) mit der Taktimpulsfrequenz gesteuert wird.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1 mit einem monostabilen Transistorkippverstärker mit Eingangs- und Ausgangstransistoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektorwiderstand (18) des Eingangstransistors (21) an der Steuerspannungsquelle liegt und die Basis dieses Transistors mit dem Taktimpulsgeber (6) verbunden ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des Ausgangstransistors (20) über einen Rückkopplungswiderstand (23) mit der Basis des Eingangstransistors (21) verbunden ist.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung des Vorzeichens der Steuergleichspannungen für die erforderliche Drehrichtung des Stellmotors (36) ein Vorzeichendiskriminator (27) vorgesehen ist.
  5. 5. Einrichtung mit zwei Anordnungen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung des Vorzeichens der Steuergleichspannung für die erforderliche Drehrichtung des Stellmotors (36) je Drehrichtung eine Anordnung (37,38) vorhanden ist, wobei einer von beiden eine Umkehrstufe (39) vorgeschaltet ist und beide Anordnungen durch einen gemeinsamen Taktimpulsgeber (6) gesteuert werden. In Betracht gezogene Druckschriften: österreichische Patentschrift Nr. 173 756; französische Patentschrift Nr. 1122 447; USA: Patentschrift Nr. 2 753 507; Radiotechnik, 4/1952, S.183.
DES74695A 1961-07-07 1961-07-07 Anordnung zur Steuerung eines elektrischen Stellmotors Pending DE1195855B (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT173756B (de) * 1948-10-01 1953-01-26 Licentia Gmbh Elektrische Steuereinrichtung mit Verstellmotor
US2753507A (en) * 1955-02-28 1956-07-03 Itt Motor speed control
FR1122447A (fr) * 1955-02-26 1956-09-06 Electricite De France Perfectionnements apportés aux moyens pour assurer une commande électrique pendant une durée variable, notamment sous forme d'impulsions

Patent Citations (3)

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FR1122447A (fr) * 1955-02-26 1956-09-06 Electricite De France Perfectionnements apportés aux moyens pour assurer une commande électrique pendant une durée variable, notamment sous forme d'impulsions
US2753507A (en) * 1955-02-28 1956-07-03 Itt Motor speed control

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LU41507A1 (de) 1962-06-06
BE616721A (fr) 1962-08-16

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