DE1285606B

DE1285606B - Arrangement for the automatic control of the direction of rotation of a two-phase servomotor

Info

Publication number: DE1285606B
Application number: DEV24673A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Helmut; Krantz; Mueller Reinhard
Original assignee: TECH PHYSIKALISCHE WERKSTAETTE
Current assignee: TECH PHYSIKALISCHE WERKSTAETTE
Priority date: 1963-10-04
Filing date: 1963-10-04
Publication date: 1968-12-19

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur selbsttätigen Drehrichtungssteuerung eines Zweiphasen-Stellmotors für die Regelung einer Wechselspannung in Abhängigkeit von der in einer Gleichspannungsbrücke ermittelten Über- oder Unterschreitung einer Sollspannung durch die Istspannung.The invention relates to an arrangement for automatic control of the direction of rotation a two-phase servomotor for the regulation of an alternating voltage as a function from the exceeding or falling below a determined in a DC voltage bridge Target voltage through the actual voltage.

Es sind Steuervorrichtungen für die Regelung einer Wechselspannung bekannt, bei denen ein Soll-und Istspannungsvergleich mittels synchron gesteuerter Schnellumschalter durchgeführt wird und die Sollspannung durch eine Stabilisatorröhre gegeben ist. Diese Anordnung ist jedoch durch die große Kontaktabnutzung des Schnellumschalters störanfällig.They are control devices for regulating an alternating voltage known, in which a target and actual voltage comparison by means of synchronously controlled Rapid switch is carried out and the target voltage through a stabilizer tube given is. However, this arrangement is due to the high contact wear of the quick changeover switch prone to failure.

Es sind weiter Steuervorrichtungen bekannt, die den Soll- und Istspannungsvergleich in einer Brücke mit Stabilisatorröhre durchführen und die Brückendiagonalspannung einem magnetischen Verstärker zuführen, der die Steuerwicklung eines Stellmotors speist. Eine solche Anordnung besitzt jedoch ein großes Gewicht und ermöglicht nur eine langsame Regelung.There are also known control devices that the target and actual voltage comparison Carry out the bridge diagonal tension in a bridge with a stabilizer tube feed a magnetic amplifier, which is the control winding of a servomotor feeds. However, such an arrangement has a great weight and only allows a slow scheme.

Es sind außerdem Steuervorrichtungen bekannt, bei denen die Brückendiagonalspannung über einen Verstärker einem Umschaltrelais mit Mittelstellung zugeführt wird, wodurch die Steuerwicklung eines Stellmotors für die eine oder die andere Drehrichtung umgeschaltet werden kann. Nachteilig sind die relativ große Ansprechunempfmdlichkeit und Störanfälligkeit solcher Vorrichtungen.There are also known control devices in which the bridge diagonal voltage is fed via an amplifier to a switchover relay with a center position, whereby the control winding of a servomotor switched for one or the other direction of rotation can be. Disadvantages are the relatively high sensitivity and susceptibility to failure such devices.

Es ist weiterhin eine Anordnung zum Steuern der Drehrichtung eines Stellmotors bekannt, bei welcher die Diagonalspannung einer Brückenschaltung einer Doppeltriode zugeführt wird, die je nach Polarität der Diagonalspannung eine Triode so steuert, daß von einem nachgeschalteten Doppelweggleichnchter nur eine Gleichrichterstrecke wirksam wird, deren Strom als Wechselstrom mit relativ großem Oberwellenariteil und einem Gleichstrom aufzufassen ist. Dieser fließt durch die Erregerwicklung des Stellmotors. Bedingt durch die nicht unbegrenzt hohe negative Gittervorspannung der Triode, fließt auch im Ruhezustand ein Reststrom durch die Steuerwicklung des Motors. Außerdem ist die Stellgeschwindigkeit des Stellmotors abhängig von der Soll- und Istspannungsdifferenz, so daß bei kleinen Differenzen nur eine geringe Stellgeschwindigkeit erzielbar ist. Da die kleinen Differenzen im Betrieb des Gerätes überwiegen, verstellt sich die Steuervorrichtung im allgemeinen langsam.It is also an arrangement for controlling the direction of rotation of a Servomotor known, in which the diagonal voltage of a bridge circuit of a Double triode is supplied, which is a triode depending on the polarity of the diagonal voltage controls in such a way that from a downstream double-wave equalizer only one rectifier path whose current is effective as an alternating current with a relatively large harmonic part and a direct current is to be understood. This flows through the excitation winding of the Servomotor. Due to the not infinitely high negative grid bias of the triode, a residual current flows through the control winding of the even in the idle state Engine. In addition, the actuating speed of the servomotor is dependent on the setpoint and actual voltage difference, so that with small differences only a low adjustment speed is achievable. Since the small differences in the operation of the device predominate, it is adjusted the controller is generally slow.

Es ist ferner eine Steuervorrichtung bekannt, die einen Soll- und Istspannungsvergleich in einer Brücke durchführt. Weicht die Istspannung von der Sollspannung ab, dann entsteht in der Brücke eine Diagonalspannung. Die verstärkte Diagonalspannung schaltet ein Relais ein, das daraufhin einem Stellmotor die entsprechende phasenrichtige Spannung zuführt, so daß dieser einen Stelltransformator verstellt und somit die Differenz zwischen Ist- und Sollspannung ausgleicht. Der Nachteil dieser Steuervorrichtung ist die relativ große Trägheit und die Störanfälligkeit des Relais.It is also known a control device that has a target and Performs actual voltage comparison in a bridge. Does the actual voltage differ from the If the target voltage is reduced, a diagonal voltage is created in the bridge. The reinforced Diagonal voltage switches on a relay, which then switches on a servomotor in-phase voltage supplies, so that this adjusts a variable transformer and thus compensates for the difference between the actual and target voltage. The disadvantage this control device is the relatively large inertia and susceptibility to failure of the relay.

Außerdem ist eine Steuervorrichtung bekannt, bei welcher der Soll- und Istspannungsvergleich mit Hilfe einer Brücke und einer Zenerdiode durchgeführt wird und eine Verstärkung der Brückendiagonalspannung mit Hilfe von Transistoren erfolgt. Mit dieser verstärkten Brückendiagonalspannung wird je nach Polarität einer von zwei Schalttransistoren geöffnet. Jeder dieser Schalttransistoren liegt in Reihe mit der Hauptwicklung je eines Wechselstrommotors. Beide Motoren sind mechanisch gekuppelt und betätigen gemeinsam einen Stelltransformator. Je nachdem, ob die Istspannung größer oder kleiner als die Sollspannung ist, wird der Stelltransformator von einem der beiden Motoren so lange verstellt, bis beide Spannungen übereinstimmen. Da für diese Regelung zwei Motoren benötigt werden, ist dieses Prinzip aufwendig.In addition, a control device is known in which the target and actual voltage comparison is carried out with the aid of a bridge and a Zener diode and an amplification of the bridge diagonal voltage with the help of transistors he follows. With this increased bridge diagonal voltage, depending on the polarity, a opened by two switching transistors. Each of these switching transistors is in series with the main winding of one AC motor each. Both engines are mechanical coupled and operate a variable transformer together. Depending on whether the actual voltage is larger or smaller than the nominal voltage, the variable transformer is powered by a of the two motors are adjusted until both voltages match. Therefore This scheme requires two motors, this principle is complex.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung zur selbsttätigen Drehrichtungssteuerung eines Zweiphasen-Stellmotors für die Regelung einer Wechselspannung, welche eine schnelle Ausregelung von Soll- und Istspannungsdifferenzen unabhängig von der Größe der Differenz mit konstanter großer Stellmotordrehzahl bei Anwendung rein elektronischer Hilfsmittel gestattet.The object of the invention is to create an arrangement for automatic Direction of rotation control of a two-phase servomotor for the regulation of an alternating voltage, which enables quick adjustment of target and actual voltage differences independently on the size of the difference with a constant high servomotor speed during application purely electronic aids permitted.

Dies wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß an der Brückendiagonale der Gleichspannungsbrücke unter Zwischenschaltung einer Begrenzerstufe ein im Gegentakt geschalteter Gleichstromverstärker angeschlossen ist, welcher mit in Gegentaktanordnung geschalteten Schmitt-Triggern in Verbindung steht, denen Schalttransistoren in Gegentaktanordnung nachgeordnet sind, in deren Emitter-Kollektor-Kreisen die Steuerwicklung des Zweiphasen-Stellmotors liegt.This is according to the invention in an arrangement of the type mentioned at the beginning achieved in that on the bridge diagonal of the DC voltage bridge with the interposition A push-pull DC amplifier connected to a limiter stage which is associated with Schmitt triggers connected in a push-pull arrangement stands, which switching transistors are arranged downstream in a push-pull arrangement, in their Emitter-collector circles the control winding of the two-phase servomotor.

Die Begrenzerstufe wird zweckmäßigerweise durch zwei ohmsche Widerstände und zwei entgegengesetzt gepolte, in Reihe geschaltete Zenerdioden gebildet. Die Emitter- und Kollektorwiderstände der Transistoren der in Gegentaktanordnung geschalteten Schmitt-Trigger sind vorteilhaft an eine gemeinsame Spannungsquelle angeschlossen, und die beiden ohmschen Emitterwiderstände sind durch eine gemeinsame Stellvorrichtung einstellbar. Dadurch kann die Empfindlichkeit der Trigger eingestellt werden. Die Steuerwicklung des Zweiphasen-Stellmotors liegt mit einem Ende an der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung eines Transformators und mit dem anderen Ende an den beiden Emittern der Transistoren der in Gegentaktanordnung geschalteten Schalttransistoren, deren Kollektoren jeweils über eine Diode an eine der beiden äußeren Enden der Sekundärwicklung angeschlossen sind und deren Basen durch einen Spannungsteiler, bestehend aus zwei ohmschen Widerständen, im Ruhezustand eine positive Vorspannung erhalten.The limiter stage is expediently made up of two ohmic resistors and two oppositely polarized, series-connected zener diodes are formed. the Emitter and collector resistances of the transistors in the push-pull arrangement Schmitt triggers are advantageously connected to a common voltage source, and the two ohmic emitter resistors are through a common adjusting device adjustable. This allows the sensitivity of the trigger to be adjusted. the One end of the control winding of the two-phase servomotor is at the center tap the secondary winding of a transformer and the other end to the two Emitters of the transistors of the switching transistors connected in a push-pull arrangement, their collectors each via a diode to one of the two outer ends of the secondary winding are connected and their bases through a voltage divider consisting of two ohmic resistors, receive a positive bias voltage in the idle state.

Nachfolgend wird an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Anordnung beschrieben.The following is an exemplary embodiment of a such an arrangement described.

Die zu regelnde Istspannung wird gleichgerichtet und einer Gleichspannungsbrücke zugeführt. Der eine Brückenzweig besteht aus einem ohmschen Widerstand 1 und einem Stabilisator 2, der die Sollspannung vorgibt. Der zweite Brückenzweig wird durch drei ohmsche Widerstände 5, 6 und 7 gebildet. Wird die Istspannung gleich der Sollspannung, dann besteht zwischen den Punkten 3 und 4 keine Differenzspannung.The actual voltage to be regulated is rectified and a DC voltage bridge fed. One branch of the bridge consists of an ohmic resistor 1 and one Stabilizer 2, which specifies the target voltage. The second branch of the bridge is through three ohmic resistors 5, 6 and 7 are formed. If the actual voltage equals the nominal voltage, then there is no differential voltage between points 3 and 4.

Eine Abweichung der Istspannung von der Sollspannung bestimmt die Größe und Polarität der Spannung zwischen den Punkten 3 und 4. Diese Spannung wird einem Gleichstromverstärker mit im Gegentakt geschalteten Transistoren 16 und 17 zugeführt. Damit diese nicht überlastet werden, ist dem Gleichstromverstärker eine Begrenzerschaltung, bestehend aus zwei ohmschen Widerständen 8 und 11 sowie zwei Zenerdioden 9 und 10, vorgeschaltet. Die beiden Zenerdioden sind entgegengesetzt gepolt in Reihe geschaltet, so daß je nach der Polarität der Eingangsspannung die eine Zenerdiode in Durchgangsrichtung und die andere in Sperrichtung arbeitet. Wird die Diagonalspannung der Brücke größer als die Zenerspannung, dann fließt über die Zenerdioden der Zenerstrom und begrenzt in Verbindung mit den Widerständen 8 und 11 die Spannung am Eingang des Gleichstromverstärkers. Der durch zwei Thermistoren 12 und 13 und zwei Emitterwiderstände 14 und 15 temperaturunabhängig gemachte Gleichstromverstärker ist durch die Spannungsteiler 18, 19 und 20, 21 im Ruhezustand so eingestellt, daß die beiden Transistoren 16 und 17 geöffnet sind und an deren Kollektoren nur eine geringe negative Spannung liegt. Die anschließenden, in Gegentaktanordnung geschalteten Schmitt-Trigger sind so ausgelegt, daß in diesem Betriebszustand die Transistoren 22 und 23 geschlossen und die Transistoren 24 und 25 geöffnet sind. Wird dem Gleichstromverstärker eine Spannung zugeführt, dann wird je nach deren Polarität der Transistor 16 oder der Transistor 17 geschlossen. Die Spannung an dessen Kollektor wird größer, und der darauffolgende Trigger kippt, so daß die Transistoren 24 oder 25 geschlossen werden. Die Empfindlichkeit des Triggers und damit der Steuervorrichtung wird durch zwei einstellbare ohmsche Widerstände 26 und 27 mittels einer gekuppelten Stellvorrichtung eingestellt. Diesen in Gegentaktanordnung geschalteten Schmitt-Triggern sind Schalttransistoren 30 und 31 in Gegentaktanordnung nachgeschaltet. Ein Spannungsteiler, bestehend aus den beiden ohmschen Widerständen 28 und 29, ist so eingestellt, daß die Schalttransistoren 30 und 31 geschlossen sind, wenn die Diagonalspannung der Brücke Null ist. Kippt bei vorhandener Diagonalspannung einer der Trigger, dann wird einer der Transistoren 30 oder 31 geöffnet. Die Kollektoren dieser Transistoren sind jeweils über eine Diode an eine der beiden Enden der Sekundärwicklung 33 eines Transformators angeschlossen. Die Steuerwicklung 34 des Motors liegt an der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung 33 sowie an den Emittern der beiden Schalttransistoren 30 und 31. Die Drehrichtung des Motors ist nur abhängig von der Polarität der Brückendiagonalspannung. Die Drehzahl des Motors ist, unabhängig von der Größe der Diagonalspannung, immer konstant.A deviation of the actual voltage from the nominal voltage determines the Size and polarity of the voltage between points 3 and 4. This voltage becomes a DC amplifier with transistors 16 and 17 connected in push-pull fed. So that these are not overloaded, the DC amplifier is a limiter circuit consisting of two ohmic resistors 8 and 11 as well two zener diodes 9 and 10, connected upstream. The two zener diodes are opposite polarized in series, so that depending on the polarity of the input voltage the one zener diode works in the forward direction and the other works in the reverse direction. Will the diagonal voltage of the bridge is greater than the Zener voltage, then flows over the Zener diodes of the zener current and limited in connection with the resistors 8 and 11 the voltage at the input of the DC amplifier. The one through two thermistors 12 and 13 and two emitter resistors 14 and 15 made temperature-independent direct current amplifiers is set by the voltage divider 18, 19 and 20, 21 in the idle state so that the two transistors 16 and 17 are open and only one at their collectors low negative voltage. The following, connected in push-pull arrangement Schmitt triggers are designed so that in this operating state the transistors 22 and 23 are closed and transistors 24 and 25 are open. Used by the DC amplifier a voltage is supplied, then depending on its polarity, the transistor 16 or the transistor 17 is closed. The voltage on its collector increases, and the subsequent trigger toggles, so that the transistors 24 or 25 are closed will. The sensitivity of the trigger and thus of the control device is determined by two adjustable ohmic resistors 26 and 27 by means of a coupled adjusting device set. These Schmitt triggers, which are connected in a push-pull arrangement, are switching transistors 30 and 31 connected downstream in a push-pull arrangement. A voltage divider consisting of the two ohmic resistors 28 and 29 is set so that the switching transistors 30 and 31 are closed when the diagonal voltage of the bridge is zero. Tilts if there is diagonal voltage one of the triggers, then one of the transistors becomes 30 or 31 open. The collectors of these transistors are each about one Diode connected to one of the two ends of the secondary winding 33 of a transformer. The control winding 34 of the motor is connected to the center tap of the secondary winding 33 and at the emitters of the two switching transistors 30 and 31. The direction of rotation of the motor is only dependent on the polarity of the bridge diagonal voltage. The speed of the motor is always constant, regardless of the size of the diagonal voltage.

Claims

Claims: 1. Arrangement for automatic control of the direction of rotation a two-phase servomotor for the regulation of an alternating voltage as a function of the exceeding or falling below a determined in a DC voltage bridge Target voltage through the actual voltage that on the bridge diagonal (3, 4) of the DC voltage bridge (1 to 7) with the interposition a limiter stage (8 to 11) is a push-pull DC amplifier (16 to 21) is connected, which is connected to Schmitt triggers in a push-pull arrangement is connected, which switching transistors (30, 31) are arranged downstream in a push-pull arrangement are, in the emitter-collector circuits of the control winding (34) of the two-phase servomotor lies.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the limiter stage of two ohmic resistors (8, 11) and two oppositely polarized in series switched zener diodes (9, 10).

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the emitter and collector resistances of the transistors (22 to 25) the push-pull Schmitt trigger to a common voltage source are connected and that the two ohmic emitter resistors (26, 27) through a common adjusting device are adjustable.

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control winding (34) of the two-phase servomotor with one end at the center tap of the secondary winding (33) of a transformer and with the other end at the two emitters of the push-pull arrangement Switching transistors (30, 31), whose collectors are each connected to one of the two outer ends of the secondary winding (33) via a diode (32, 35) and whose bases are connected by a voltage divider consisting of two ohmic resistors (28, 29), receive a positive bias at rest.