DE1513238B1 - Control circuit with compensation for temperature-related changes in a current - Google Patents
Control circuit with compensation for temperature-related changes in a currentInfo
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Description
Regelschaltungen mit einem Längsttransistor als io anordnung für die Temperaturkompensation zur Stellglied und einer den Soll-Ist-Vergleich bewirken- Wirkung kommt, unabhängig vom ohmschen Spanden Brückenschaltung, deren Brückendiagonale die nungsteiler, der parallel zu dieser Emitter-Kollektor-Regelabweichung als Stellgröße entnommen wird und Strecke gelegt ist, einstellbar, so daß der einmal gebei denen eine Temperaturkompensation vorgesehen wählte Temperaturverlauf bei der Einstellung der ist, sind bereits bekannt, so z. B. aus der deutschen 15 gewünschten Emitter-Kollektor-Spannung des zweiten Transistors nicht mehr beeinflußt wird.Control circuits with a series transistor as an IO arrangement for temperature compensation Actuator and a target / actual comparison effect comes, regardless of the ohmic Spanden Bridge circuit whose bridge diagonal has the voltage divider, which is parallel to this emitter-collector system deviation is taken as a manipulated variable and route is set, adjustable so that the once given which a temperature compensation provided selected temperature curve when setting the is, are already known, so z. B. from the German 15 desired emitter-collector voltage of the second Transistor is no longer influenced.
Die Einrichtung nach der Erfindung kann vorteilhafterweise angewendet werden in Fällen, in denen die Stellgröße zur Einregelung der Last auf eineThe device according to the invention can advantageously be used in cases in which the manipulated variable for regulating the load to a
innerhalb der Brückenzweige zusätzliche Tempera- 20 bestimmte Funktion verwendet und von dieser Funkturkompensations-Glieder vorgesehen sind, z. B. aus tion bzw. von einer sich mit dieser Funktion proportional ändernden Größe abgeleitet wird.additional temperature-specific function is used within the branches of the bridge, and function compensation elements are used by these are provided, e.g. B. from tion or from a proportional itself with this function changing size is derived.
Vielfach wird dann die Stellgröße für den ersten Transistor zur Regelung des Stromes durch diesen denen der negative Temperaturkoeffizient der Basis- 25 in der Weise gewonnen, daß ein Vergleich zwischen Emitter-Strecke eines Transistors zur Temperatur- dem sich mit der einzuregelnden Funktion der durch kompensation benutzt wird und wobei die Wirk- diesen Transistor gespeisten Last proportional änsamkeit dieses Temperaturkoeffizienten durch Schalt- dernden elektrischen Signal und einer Bezugsspanelemente, z. B. Halbleiterdioden, mit entsprechendem nung vorgenommen wird. In einem solchen Falle positivem Temperaturkoeffizienten, die zur Basis- 30 wird vorteilhafterweise die zur Temperaturkompen-In many cases, the manipulated variable for the first transistor is then used to regulate the current through it those of the negative temperature coefficient of the base 25 obtained in such a way that a comparison between Emitter path of a transistor to the temperature with the function to be regulated by Compensation is used and the active load fed to this transistor is proportional to insufficiency this temperature coefficient by switching the electrical signal and a reference chip element, z. B. semiconductor diodes, is made with appropriate voltage. In such a case positive temperature coefficient, which is the base 30, advantageously the temperature compensation
Auslegeschrift 1189183, der österreichischen Patentschrift 231012, der französischen Patentschrift 1273 328 und der USA.-Patentschrift 3 103 617. Auch sind Regelschaltungen bekannt, bei denen Auslegeschrift 1189183, the Austrian patent specification 231012, the French patent specification 1273 328 and the USA patent specification 3 103 617. Control circuits are also known in which
der deutschen Auslegeschrift 1107 792 und den USA.-Patentschriften 2693 572 und 2889 512. Weiterhin sind Regelschaltungen bekannt, beithe German Auslegeschrift 1107 792 and the USA. Patents 2693 572 and 2889 512. Furthermore, control circuits are known in
Emitter-Strecke des Transistors in Reihe geschaltet sind, ausgeglichen wird. Solche Schaltungen zeigen z. B. die USA.-Patentschrift 3178 633 sowie die Zeitschrift Bulletin SEV, 1965, Heft 4, Seite 136, Fig. 1.Emitter path of the transistor are connected in series, is balanced. Such circuits show z. B. U.S. Patent 3178 633 and Bulletin SEV, 1965, No. 4, page 136, Fig. 1.
Schließlich sind auch mit Transistoren bestückte Stabilisierungsschaltungen bekannt, die kein eigentliches Referenzelement enthalten, jedoch auf dem Stabilisierungseffekt des Transistors beruhen. SolcheFinally, stabilization circuits equipped with transistors are also known which do not actually have any Reference element included, but based on the stabilization effect of the transistor. Such
sation in den Regelkreis eingeschaltete Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors gleichzeitig als Bezugsspannungsquelle vorgesehen. Zweckmäßigerweise wird hierbei die Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors in einen Zweig einer Brückenschaltung eingeschaltet, welche in an sich bekannter Weise im Regelkreis zum Vergleich zwischen dem sich mit der einzuregelnden Funktion der durch den ersten Transistor gespeisten Last propor-emitter-collector path of the second transistor switched into the control loop at the same time provided as a reference voltage source. The emitter-collector path is expediently used here of the second transistor switched into a branch of a bridge circuit, which in itself known way in the control loop for comparison between that with the function to be regulated load fed by the first transistor propor-
Schaltungen findet man z. B. in den USA.-Patent- 40 tional ändernden elektrischen Signal und der BezugsCircuits can be found z. B. in the USA. Patent 40 tional amending electrical signal and reference
schriften 2 841757 und 2862157 sowie in der französischen Patentschrift 1 205 354.publications 2 841757 and 2862157 as well as in the French patent 1 205 354.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelschaltung der eingangs genannten Art zu vereinfachen und gleichzeitig in vorteilhafter Weise dahingehend auszubilden, daß zugleich mit der Temperaturkompensation auch die Erzeugung einer Bezugsspannung innerhalb eines Brückenzweiges erzielt wird.The present invention is based on the object of a control circuit of the type mentioned at the beginning Kind to simplify and at the same time to train in an advantageous manner that at the same time with the temperature compensation also the generation of a reference voltage within a bridge branch is achieved.
spannung vorgesehen ist.voltage is provided.
Besonders vorteilhaft ist eine derartige Einrichtung bei einer Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung der Drehzahl batteriegespeister Motoren anwendbar. Hierbei wird erfindungsgemäß die Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors in den Basis-Emitter-Kreis eines zusätzlichen dritten Transistors eingeschaltet, welcher in an sich bekannter Weise mit dem ersten, den Motorstrom bestim-Such a device is particularly advantageous in a circuit arrangement for keeping constant the speed of battery-powered motors. According to the invention, the Emitter-collector path of the second transistor in the base-emitter circuit of an additional third Transistor switched on, which determines the motor current in a known manner with the first
Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die 5° menden Transistor Sjleichstromgekoppelt und vom temperaturabhängige Spannung von der Emitter- entgegengesetzten Le'itungstyp wie jener ist, wobei Kollektor-Strecke eines zweiten Transistors abge- der Basisstrom des ersten Transistors dem Kollektorleitet ist, der ein ohmscher Spannungsteiler parallel strom des zusätzlichen Transistors entspricht, dessen geschaltet ist, an dessen Anzapfung die Basis-Elek- Stellgröße von der Motorspannung und/oder dem trode des zweiten Transistors liegt, und daß der 55 Motorstrom geleitet ist.This is done according to the invention in that the 5 ° opening transistor is coupled to and from the current temperature-dependent voltage of the emitter-opposite conduction type like that, where Collector path of a second transistor from the base current of the first transistor conducts the collector is, which corresponds to an ohmic voltage divider parallel current of the additional transistor, whose is switched, at whose tap the basic Elek manipulated variable of the motor voltage and / or the trode of the second transistor, and that the 55 motor current is conducted.
Wert des zwischen Emitter und Basis des zweiten Die Erfindung wird im folgenden an Hand derThe value of the between the emitter and the base of the second
Transistors geschalteten Widerstandes des Span- Zeichnung näher erläutert, in welcher in nungsteilers kleiner als der Wert der Basis-Eingangs- F i g. 1 das erfindungsgemäße Prinzip, inTransistor switched resistance of the span drawing explained in more detail in which in voltage divider smaller than the value of the base input F i g. 1 the principle according to the invention, in
impedanz des zweiten Transistors und der Strom Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel sowie inimpedance of the second transistor and the current Fig. 2 an embodiment as well as in
durch den gesamten Spannungsteiler kleiner als der Kollektorstrom des zweiten Transistors ist.through the entire voltage divider is smaller than the collector current of the second transistor.
Wenn die Temperaturabhängigkeiten der Last und
die des ersten Transistors im gleichen Sinne verlaufen, ist das Verhältnis beider Teile des Spannungsteilers
meistens derart gewählt, daß die tempe- 65 Strecke eines ersten Transistors 2 von einer Stromverraturbedingte
Änderung der Emitter-Kollektor-Span- sorgungsquelle 3 gespeist wird,
nung des zweiten Transistors größer ist als die seiner
inneren Basis-Emitter-Schwellenspannung.If the temperature dependencies of the load and
those of the first transistor run in the same sense, the ratio of the two parts of the voltage divider is usually chosen such that the temperature path of a first transistor 2 is fed by a change in the emitter-collector voltage source 3 caused by a current voltage, voltage of the second transistor is greater than his
inner base-emitter threshold voltage.
Fig. 3 eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 im Detail dargestellt ist.3 shows a further development of the exemplary embodiment according to Fig. 2 is shown in detail.
In Fig. 1 ist das Prinzip der erfindungsgemäßen Regelschaltung dargestellt. Hierbei ist mit 1 eine Last bezeichnet, die über die Emitter-Kollektor-In Fig. 1, the principle of the control circuit according to the invention is shown. Here with 1 is a Denotes the load that is passed through the emitter-collector
Der Betrag des Stromes 4, der durch die Last 1 fließt, ist hierbei von der Arbeitspunkteinstellung desThe amount of current 4 that flows through load 1 depends on the operating point setting of the
Transistors 2 abhängig. Diese Arbeitspunkteinstellung des Transistors 2 erfolgt nun über einen Regelkreis 5. Dieser Regelkreis erzeugt die Stellgröße 6, die den Transistor 2 über dessen Steuerelektrode, in diesem Falle die Basis, regelt. Die Stellgröße 6 wird hierbei im Regelkreis aus einer von der jeweils zu regelnden Funktion der Last 1 abgeleiteten, sich mit dieser Funktion proportional ändernden Regelgröße 7 gewonnen. Ändert sich die Größe 7 infolge irgendeines Einflusses auf die Last 1, sei es z. B. dadurch, daß sich die Last 1 ändert, so ändert sich gleichermaßen die Stellgröße 6 und damit wieder der Strom 4, der die Last 1 durchfließt, so daß der gewünschte Zustand der Funktion der Last 1 hergestellt wird. Dieser Regelvorgang entspricht vollkommen den üblichen und bekannten Verhältnissen in einem solchen Regelkreis.Transistor 2 dependent. This setting of the operating point of the transistor 2 now takes place via a control circuit 5. This control loop generates the manipulated variable 6, which the transistor 2 via its control electrode in in this case the basis regulates. The manipulated variable 6 is here in the control loop from one of the respective to regulating function of the load 1 derived, with this function proportionally changing controlled variable 7 won. If the size 7 changes as a result of any influence on the load 1, be it z. B. in that the load 1 changes, the manipulated variable 6 changes in the same way and thus again the Current 4, which flows through the load 1, so that the desired state of the function of the load 1 is established will. This control process corresponds completely to the usual and known conditions in such a control loop.
Ändert sich nun die Umgebungstemperatur, bei der diese Schaltungsanordnung betrieben wird, so ändern sich hierdurch sowohl die Eigenschaften des Transistors 2 als auch die der Last 1 sowie in den meisten Fällen auch die des Regelkreises 5 selbst. Dies hat zur Folge, daß sich ein Strom 4 einstellt, welcher nicht mehr die gewünschte Funktion 4 der Last 1, sondern eine davon abweichende bewirkt. Es müssen daher Maßnahmen getroffen werden, diese temperaturbedingten Änderungen des Stromes 4 zu kompensieren.If the ambient temperature at which this circuit arrangement is operated changes, so this changes both the properties of the transistor 2 and those of the load 1 as well as in the in most cases also that of the control circuit 5 itself. This has the consequence that a current 4 is established, which no longer effects the desired function 4 of load 1, but a different one. Measures must therefore be taken to counteract these temperature-related changes in the current 4 to compensate.
Zur Temperaturkompensation ist in den Regelkreis 5 die Einrichtung 8 eingeschaltet. Diese Einrichtung 8 besteht aus einem zweiten Transistor 9, dessen Emitter-Kollektor-Strecke in den Regelkreis eingeschaltet ist, wobei zu dieser Emitter-Kollektor-Strecke ein ohmscher Spannungsteiler 10,11 an dessen Anzapfung die Basiselektrode des zweiten Transistors 9 liegt, parallel geschaltet ist. Hierbei wird der Wert des zwischen Emitter und Basis des weiteren Transistors geschalteten Widerstandes 10 des Spannungsteilers kleiner als der Wert der Basis-Emitter-Eingangsimpedanz des zweiten Transistors 9 und der Strom durch den gesamten Spannungsteiler kleiner als der Kollektorstrom des zweiten Transistors und das Verhältnis beider Teile des Spannungsteilers derart gewählt, daß die temperaturbedingte Änderung der Emitter-Kollektor-Spannung des zweiten Transistors größer ist als die seiner inneren Basis-Emitter-Schwellenspannung.The device 8 is switched on in the control circuit 5 for temperature compensation. This facility 8 consists of a second transistor 9, whose emitter-collector path is in the control loop is switched on, with an ohmic voltage divider 10, 11 connected to this emitter-collector path whose tap the base electrode of the second transistor 9 is connected in parallel. Here becomes the value of the resistor 10 connected between the emitter and base of the further transistor of the voltage divider is smaller than the value of the base-emitter input impedance of the second transistor 9 and the current through the entire voltage divider is less than the collector current of the second Transistor and the ratio of the two parts of the voltage divider chosen so that the temperature-related Change in the emitter-collector voltage of the second transistor is greater than that of its inner base-emitter threshold voltage.
Diese Einrichtung 8 hat nun die Eigenschaft, daß sich bei einer Temperaturänderung proportional zu dieser auch die Emitter-Kollektorspannung des zweiten Transistors 9 ändert. Hierbei ist gemäß der Erkenntnis der Erfindung dieser Proportionalitätsfaktor durch die Wahl der Widerstandswerte des Spannungsteilers 10,11 in Verbindung mit der inneren Basis-Emitter-Schwellenspannung des Transistors 9 wählbar, worauf im folgenden noch näher eingegangen werden wird. Diese temperaturabhängige Emitter-Kollektor-Spannung regelt nun die Eigenschaften des Regelkreises 5 z. B. dadurch, daß sie im Basis-Emitter-Kreis eines im Regelkreis 5 vorgesehenen dritten Transistors 12 zur Wirkung gebracht wird. Auf diese Weise ändert sich somit die Stellgröße 6 entsprechend der jeweiligen Umgebungstemperatur und stellt damit den jeweils erforderlichen, durch den Transistor 2 bestimmten Strom 4 ein, so daß die Lastl zur Aufrechterhaltung der gewünschten Funktion ständig mit dem der jeweiligen Temperatur angepaßten Strom gespeist wird.This device 8 now has the property that is proportional to a change in temperature this also changes the emitter-collector voltage of the second transistor 9. Here is according to the knowledge the invention of this proportionality factor through the choice of the resistance values of the voltage divider 10, 11 in connection with the inner base-emitter threshold voltage of the transistor 9 can be selected, which will be discussed in more detail below. This temperature-dependent Emitter-collector voltage now controls the properties of the control circuit 5 z. B. by the fact that they brought into effect in the base-emitter circuit of a third transistor 12 provided in the control circuit 5 will. In this way, the manipulated variable 6 changes according to the respective ambient temperature and thus provides the respectively required current 4 determined by transistor 2 a, so that the load to maintain the desired function constantly with that of the respective Temperature adjusted current is fed.
Wie erwähnt, ist der jeweils erforderliche Temperaturverlauf der Emitter-Kollektor-Spannung des Tansistors 9 mittels des Spannungsteilers 10,11 einstellbar. Dies beruht darauf, daß die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 9 gleich der Emitter-Kollektor-Spannung geteilt durch das Spannungsverhältnis 10,11 ist. Ist nun der durch den Spannungsteiler 10,11 fließende Strom um so viel kleiner als der Kollektorstrom durch den Transistor 9, soAs mentioned, the required temperature curve is the emitter-collector voltage of the The transistor 9 can be set by means of the voltage divider 10, 11. This is because the base-emitter voltage of transistor 9 is equal to the emitter-collector voltage divided by the voltage ratio 10.11 is. If the current flowing through the voltage divider 10, 11 is so much smaller than the collector current through transistor 9, so
ίο daß ersterer vernachlässigt werden kann, ist die Emitter-Kollektor-Spannung durch Umkehrung vorgenannter Beziehung ein Vielfaches der Basis-Emitter-Spannung, wobei das Vielfache durch den reziproken Wert des Spannungsteilerverhältnisses 10, 11 gegeben ist. Da aber die Basis-Emitter-Spannung eines Transistors, wie bekannt, temperaturabhängig ist, wobei deren Temperaturkoeffizient eine durch das Halbleitermaterial des Transistors bestimmte Materialkonstante, z. B. für Germanium etwa 2 mV/°C, ist, ist damit auch die Emitter-Kollektor-Spannung temperaturabhängig. Deren Temperaturkoeffizient wird dabei gegenüber dem der Basis-Emitter-Spannung ebenfalls um den Reziprokwert des Spannungsteilerverhältnisses 10,11 vervielfacht.ίο that the former can be neglected is that Emitter-collector voltage by reversing the aforementioned relationship a multiple of the base-emitter voltage, where the multiple by the reciprocal value of the voltage divider ratio 10, 11 is given. But since the base-emitter voltage of a transistor, as is known, is temperature-dependent is, the temperature coefficient of which is determined by the semiconductor material of the transistor Material constant, e.g. B. for germanium is about 2 mV / ° C, so is the emitter-collector voltage temperature dependent. Their temperature coefficient is compared to that of the base-emitter voltage also multiplied by the reciprocal of the voltage divider ratio 10.11.
Durch die Wahl des Spannungsteilerverhältnisses 10, 11 kann daher jeder beliebige Temperaturverlauf der Emitter-Kollektor-Spannung, dessen Temperaturkoeffizient größer oder gleich dem der Basis-Emitter-Spannung ist, gewählt werden.By choosing the voltage divider ratio 10, 11, any temperature profile of the Emitter-collector voltage, the temperature coefficient of which is greater than or equal to that of the base-emitter voltage is to be chosen.
Wie aus Vorstehendem ersichtlich, können daher auf einfache Weise temperaturbedingte Änderungen in der gesamten Schaltungsanordnung kompensiert werden.As can be seen from the above, changes due to temperature can therefore be easily achieved be compensated in the entire circuit arrangement.
Ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung der Drehzahl eines batteriegespeisten Motors. In dieser Figur ist mit 13 ein Gleichstrommotor bezeichnet, welcher von einer Batterie 14 gespeist wird. In den Motorstromkreis ist der erste Transistor 2, und zwar hier ein p/zp-Transistor, eingeschaltet, welcher durch Regelung des ihn durchfließenden Stromes zur Einregelung der Motorspannung auf einen konstanten Wert dient. Ist nämlich die Motorspannung konstant, so ist damit auch die Drehzahl des Motors konstant. Die Stellgröße zur Regelung des Transistors 2 muß daher von der Spannung am Motor abgeleitet werden, wozu eine Brückenschaltung im wesentlichen bestehend aus den Widerständen 15,16,17 und der erfindungsgemäßen Einrichtung 8, parallel zum Motor geschaltet ist. In den Diagonalzweig der Brücke ist zur Abnahme der Stellgröße ein dritter Transistor 18 mit seiner Basis-Emitter-Strecke eingeschaltet, wobei dieser vom entgegengesetzten Leitungstyp wie der Transistor 2, somit vom npn-Typ, gewählt ist. Dieser Transistor 18 liefert nun dadurch, daß sein Kollektor mit der Basis des Transistors 2 verbunden ist, den die Stellgröße bildenden Basisstrom für letztgenannten Transistor, dessen Kollektor seinerseits, gegebenenfalls über einen zur Ausregelung von Lastschwankungen dienenden, dem Betrag nach kleinen Widerstand 19 mit einer Motoranschlußklemme verbunden ist.A specific embodiment of the invention is shown in FIG. This is a circuit arrangement for keeping the speed of a battery-powered motor constant. In this figure, reference numeral 13 denotes a direct current motor which is fed by a battery 14. The first transistor 2, in this case a p / zp transistor, is switched on in the motor circuit, which serves to regulate the motor voltage to a constant value by regulating the current flowing through it. If the motor voltage is constant, the speed of the motor is also constant. The manipulated variable for regulating the transistor 2 must therefore be derived from the voltage on the motor, for which a bridge circuit consisting essentially of the resistors 15, 16, 17 and the device 8 according to the invention is connected in parallel with the motor. In the diagonal branch of the bridge, a third transistor 18 is switched on with its base-emitter path in order to decrease the manipulated variable, this being of the opposite conductivity type to transistor 2, thus of the npn type . Because its collector is connected to the base of transistor 2, this transistor 18 supplies the base current which forms the manipulated variable for the latter transistor, the collector of which in turn, possibly via a resistor 19 which is small in magnitude and which is used to regulate load fluctuations, to a motor connection terminal connected is.
Die Einrichtung 8 zur Temperaturstabilisierung besteht wieder aus einem Transistor 9, dessen Basis über einen Widerstand 10 mit dem Emitter und über einen weiteren Widerstand 11 mit dem Kollektor verbunden ist. Die temperaturabhängige SpannungThe device 8 for temperature stabilization again consists of a transistor 9, the base of which via a resistor 10 to the emitter and via a further resistor 11 to the collector connected is. The temperature dependent voltage
an der Emitter-Kollektor-Strecke bewirkt wieder, wie im Vorstehenden beschrieben wurde, die Kompensation der temperaturabhängigen Änderungen in der gesamten Schaltungsanordnung.at the emitter-collector path again causes the compensation, as described above the temperature-dependent changes in the entire circuit arrangement.
Darüber hinaus wird dieser Emitter-Kollektor-Spannung der Einrichtung 8 nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auch als Bezugsspannungsquelle zur Erzeugung der Stellgröße zur Konstanthaltung der Drehzahl des Motors bei sich ändernderIn addition, this emitter-collector voltage of the device 8 after a further Feature of the invention also as a reference voltage source for generating the manipulated variable to keep it constant the speed of the motor with changing
dieser Schaltungsanordnung mit einfachsten Mitteln sehr große Regelbereiche bis nahezu an die Motorspannung heran erzielbar sind und die Batterie daher sehr gut ausgenützt wird.this circuit arrangement with the simplest means very large control ranges up to almost the motor voltage are achievable and the battery is therefore used very well.
Der Widerstand 19 dient zum Ausgleich von Lastschwankungen am Motor. Ändert sich nämlich die Motorlast, so ändert sich mit der Motordrehzahl auch dessen den Widerstand 19 durchfließenden Strom. Da die Spannung über dem Widerstand 19The resistor 19 is used to compensate for load fluctuations on the engine. That is because the Engine load, the resistance 19 flowing through the resistor 19 also changes with the engine speed Current. Since the voltage across the resistor 19
Batteriespannung herangezogen. Hierbei wird der io auch in der Brückendiagonale wirksam ist, ist sie
Effekt ausgenützt, daß die Emitter-Kollektor-Strecke ebenfalls ein Bestandteil der Stellgröße. Auf diese
des Transistors 9, da an ihr, wie erwähnt, ein Viel- Weise wird die Motordrehzahl auch gegenüber Lastfaches
der Basis-Emitter-Spannung liegt, sich ent- Schwankungen konstant gehalten,
sprechend der Basis-Emitter-Strecke verhält und so- Die Temperaturstabilisierung erfolgt nun in derBattery voltage used. Here, the io is also effective in the bridge diagonal, if the effect is used that the emitter-collector path is also a component of the manipulated variable. On this of the transistor 9, since, as mentioned, the motor speed is also on it a multiple of the load factor of the base-emitter voltage, fluctuations are kept constant,
speaking of the base-emitter path and so- The temperature stabilization now takes place in the
mit den Charakter einer Diode besitzt. Eine der- 15 Weise, daß, wie bereits erwähnt, die Emitter-Kollekartige Diodencharakteristik kann nun, wie bekannt, tor-Spannung des Transistors 9 einen Temperaturzur Erzeugung einer konstanten Bezugsspannung koeffizienten entsprechend den gewählten Widerverwendet werden. Hierzu ist die Einrichtung 8 in ständen 10 und 11 besitzt. Da diese Emitter-Kollekdie erwähnte Brückenschaltung als ein Brückenzweig tor-Spannung unmittelbar in der Brückendiagonale aufgenommen. Die anderen Brückenzweige werden 20 zur Wirkung gelangt, wird bei steigender Temperatur durch die Widerstände IS, 16 und 17 gebildet. In der Emitter des /φ/z-Transistors 18 gegenüber seiner den Diagonalzweig der Brücke, der zwischen den Basis weniger negativ, so daß dem Stromanstieg so-Verbindungspunkten der Brückenzweige 15,16 bzw. wohl in diesem Transistor 18 als auch im Transistor 2 17 und 8 liegt, und an welchem die Stellgröße auf- entgegengewirkt wird. Der Temperaturkoeffizient tritt, ist nun der Transistor 18 mit seiner Basis- 25 wird dabei so groß gewählt, daß er nicht nur den Emitter-Strecke eingeschaltet, welcher seinerseits den Temperatureinfluß der gesamten Regelschaltung, im Motorstromkreis liegenden Transistor 2 regelt. sondern auch den des Motors selbst ausgleicht. Um Die Bildung der Stellgröße erfolgt hierbei durch den den Motor bei steigender Temperatur auf konstanter Vergleich einer von der sich bei Batteriespannungs- Drehzahl zu halten, ist es nämlich ebenfalls erforschwankungen ändernder Motorspannung mittels der 30 derlich, den ihn durchfließenden Strom herabzuset-Brückenzweige 15,16 abgeleiteten Spannung mit zen. Dies geschieht aber einfach durch eine Überkompensation des Temperatureinflusses der eigentlichen Regelschaltung.with the character of a diode. Such a way that, as already mentioned, the emitter-collector type Diode characteristic can now, as known, gate voltage of the transistor 9 a temperature Generating a constant reference voltage coefficient according to the chosen reused will. For this purpose, the device 8 is in stands 10 and 11. Since this emitter collection mentioned bridge circuit as a bridge branch gate voltage directly in the bridge diagonal recorded. The other branches of the bridge will take effect as the temperature rises formed by the resistors IS, 16 and 17. In the emitter of the / φ / z transistor 18 opposite his the diagonal branch of the bridge, the one between the base less negative, so that the current rise so-connection points the bridge branches 15, 16 or probably in this transistor 18 as well as in transistor 2 17 and 8, and on which the manipulated variable is counteracted. The temperature coefficient occurs, the transistor 18 is now with its base 25 is chosen so large that it is not only the Emitter path switched on, which in turn reduces the temperature influence of the entire control circuit, In the motor circuit lying transistor 2 regulates. but also compensates for that of the engine itself. Around The manipulated variable is generated by the motor at a constant temperature as the temperature rises Comparing one of the to keep at battery voltage speed, it is namely also research fluctuations changing the motor voltage by means of the bridge arms 15.16 derived voltage with zen. But this is done simply by overcompensation the temperature influence of the actual control circuit.
In F i g. 3 ist eine Variante der erfindungsgemäßen 35 Schaltungsanordnung von Fig. 1 dargestellt, und zwar lediglich das Netzwerk 8, der weitere Brückenzweig 17, der Widerstand 19 und der Motor 13. Bei dieser Ausführungsform ist die Widerstandsverbindung zwischen Basis und Emitter des Stabilisierungsdienende Spannung. Die Spannung am Verbindungs- 40 transistors 9 in Form eines Spannungsteilers 10 α und punkt der Widerstände 15 und 16 ändert sich hin- 10 b ausgebildet, an dessen Abgriff 20 ein weiterer gegen proportional mit der Motorspannung. Somit Widerstand 21 angeschlossen ist, welcher mit der stellt die Spannung am Diagonalzweig der Brücke Spreisespannung verbunden ist. Durch die Wahl der ein Maß für die jeweilige Abweichung der Motor- Größe dieses Widerstandes 21 ist nun die Basisspannung von ihrem Sollwert dar und wird, wie 45 Emitter-Spannung des Transistors 9 unabhängig von erwähnt, als Stellgröße der Basis-Emitter-Strecke den Widerständen 10 a, 10 b und 11 einstellbar. Da, des Transistors 18 zugeführt. Dieser Transistor 18 wie erwähnt, die Emitter-Kollektor-Spannung ein verstärkt die Stellgröße und führt sie dadurch, daß Vielfaches der Basis-Emitter-Spannung ist, ist sie sein Kollektor mit der Basis des komplementären auf diesem Wege einstellbar, und zwar ohne daß der Transistors 2 verbunden ist, diesem unmittelbar zu. 50 bereits durch die Widerstände 10 α, 10 b und 11 ge-Ist die Spannung der Batterie 14 größer als die wählte Temperaturkoeffizient nochmals beeinflußt Motorspannung, so wird über die Stellgröße der wird. Diese Schaltung eignet sich daher für Anord-Transistor2 so weit gesperrt, daß sich über dem nungen, bei welchen die Bezugsspannung für die Motor gerade die Nennspannung aufbaut. Je mehr Erzeugung der die Spannungsschwankungen aussieh die Batteriespannung der Motorspannung nähert, 55 gleichenden Stellgröße einstellbar sein soll. Die um so mehr wird der Transistor 2 geöffnet, und zwar Widerstände 10 α und 10 b können dann z. B. durchIn Fig. 3 shows a variant of the circuit arrangement according to the invention from FIG. 1, namely only the network 8, the further bridge branch 17, the resistor 19 and the motor 13. In this embodiment, the resistor connection between the base and emitter is the voltage used for stabilization. The voltage at the connection 40 transistor 9 in the form of a voltage divider 10 α and point of the resistors 15 and 16 changes to 10 b formed, at its tap 20 another counterproportional to the motor voltage. Thus resistor 21 is connected, which is connected to the voltage on the diagonal branch of the bridge price voltage. By choosing a measure for the respective deviation of the motor size of this resistor 21, the base voltage is now from its nominal value and is, as mentioned independently of the emitter voltage of the transistor 9, as a manipulated variable of the base-emitter path of the resistors 10 a, 10 b and 11 adjustable. Since, the transistor 18 is supplied. This transistor 18, as mentioned, the emitter-collector voltage amplifies the manipulated variable and, because it is a multiple of the base-emitter voltage, its collector with the base of the complementary can be adjusted in this way, without the Transistor 2 is connected to this directly. 50 already through the resistors 10 α, 10 b and 11 ge-If the voltage of the battery 14 is greater than the selected temperature coefficient, the motor voltage is again influenced, the manipulated variable of the will. This circuit is therefore suitable for Anord-Transistor2 so far blocked that the voltage at which the reference voltage for the motor is just building up the nominal voltage. The more generation that the voltage fluctuations look like the battery voltage approaches the motor voltage, 55 the same manipulated variable should be adjustable. The more the transistor 2 is opened, namely resistors 10 α and 10 b can then, for. B. by
einer konstanten und durch die Bezugsspannungsquelle, d. h. die Brückenzweige 8 und 17, definierten Spannung. Die Differenz zwischen diesen beiden Spannungen bildet die eigentliche Stellgröße.a constant and by the reference voltage source, d. H. the bridge branches 8 and 17 defined Tension. The difference between these two voltages forms the actual manipulated variable.
Die Wirkungsweise der Schaltung ist nun wie folgt: Über der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 9 liegt praktisch unabhängig von der jeweiligen Spannung am Motor eine konstante, als BezugsspannungThe mode of operation of the circuit is now as follows: Via the emitter-collector path of transistor 9 a constant reference voltage is practically independent of the respective voltage at the motor
so lange, bis er schließlich vollständig leitend ist, wodurch das Ende des Regelbereichs erreicht ist. Ist der Transistor 2 aber vollständig leitend, so steht über seiner Kollektor-Emitter-Strecke nur eine sehr 60 kleine Spannung, die sogenannte, einige Zehntel-Volt betragende Kniespannung. Unter Vernachlässigung des noch zu erläuternden Widerstandes 19, welcher immer kehr klein gewählt wird, kann daher dieuntil it is finally fully conductive, whereby the end of the control range is reached. However, if the transistor 2 is completely conductive, there is only a very 60 across its collector-emitter path small voltage, the so-called knee voltage, which is a few tenths of a volt. Under neglect of the still to be explained resistor 19, which is always chosen to be very small, can therefore
ein Potentiometer gebildet werden, an dessen Schleifer, der dem Abgriff 20 entspricht, der Widerstand 21 angeschlossen ist.a potentiometer can be formed, on whose wiper, which corresponds to the tap 20, the resistance 21 is connected.
Selbstverständlich muß das Netzwerk 8 zur Temperaturstabilisierung nicht immer gleichzeitig auch als Bezugsspannungsquelle zur Erzeugung der die Spannungsschwankungen ausgleichenden Stellgröße dienen. Hierzu kann z. B., wie bekannt, in denOf course, the network 8 must be used for temperature stabilization not always at the same time as a reference voltage source for generating the manipulated variable that compensates for the voltage fluctuations to serve. For this purpose, z. B., as known, in the
Batteriespannung praktisch bis auf die Summe aus 65 Brückenzweig eine Halbleiterdiode eingeschaltet wer-Battery voltage practically except for the sum of 65 bridge branches a semiconductor diode can be switched on
der Motorspannung und der Kniespannung des den. Das Netzwerk 8 zur Temperaturstabilisierungthe motor voltage and the knee voltage of the den. The network 8 for temperature stabilization
Transistors 2 absinken, ohne daß sich die Drehzahl wird dann an anderer Stelle im Basis-Emitter-KreisTransistor 2 drop without the speed is then elsewhere in the base-emitter circuit
des Motors ändert. Somit ist ersichtlich, daß mit des Transistors 18 angeordnet. Andererseits kannof the engine changes. It can thus be seen that the transistor 18 is arranged. On the other hand, can
zusätzlich zum Netzwerk 8 außerdem noch eine Diode zur Erzeugung der Bezugsspannung verwendet werden, wobei dann das Netzwerk 8 und die Diode in einander diagonal gegenüberliegenden Brückenzweigen angeordnet werden. Natürlich kann auch an Stelle des Transistors 9, welcher als pnp-Transistor angenommen wurde, ein npn-Transistor vorgesehen werden.In addition to the network 8, a diode can also be used to generate the reference voltage, the network 8 and the diode then being arranged in diagonally opposite bridge branches. Of course, instead of the transistor 9, which was assumed to be a pnp transistor, an npn transistor can also be provided.
Für den Fachmann ist natürlich auch noch eine Reihe anderer Varianten möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So kann es bei einer derartigen Schaltungsanordnung zweckmäßig sein, einzelne der Brückenwiderstände einstellbar auszubilden. Es kann unter Umständen auch vorteilhaft sein, den Kollektorstrom des Transistors 18 dem Betrag nach größer als den Basisstrom des Transistors 2 zu wählen, wozu es dann lediglich erforderlich ist, vom Kollektor des Transistors 18 einen entsprechenden Widerstand zum Emitter des Transistors 2 zu schalten, wodurch die Funktion der Schaltung an sich in keiner Weise beeinflußt wird. Vielfach ist es auch erwünscht, den Ladezustand der Batterie anzuzeigen. In einfacher Weise kann dies z. B. dadurch erfolgen, daß parallel zum Transistor 2 ein Lämpchen geschaltet wird. Weiterhin kann dem Motor unabhängig von der Regelschaltung ein Gleichstrom zugeführt werden, wodurch das Anlaufen erleichtert, bzw. gewährleistet wird. Auch muß der Motor nicht unmittelbar in den Stromkreis des Transistors 2 eingeschaltet sein; es kann dies z. B. über einen eigenen Transistor, der noch als zusätzlicher Stromverstärker wirkt, geschehen.A number of other variants are of course also possible for the person skilled in the art, without the frame to leave the invention. With such a circuit arrangement it can be useful to to train some of the bridge resistors adjustable. It can also be beneficial in certain circumstances be, the collector current of the transistor 18 in magnitude greater than the base current of the transistor 2 to choose, for which it is then only necessary to select a corresponding one from the collector of transistor 18 To switch resistance to the emitter of the transistor 2, whereby the function of the circuit itself is in no way affected. In many cases it is also desirable to display the charge status of the battery. In a simple way this can z. B. be done in that parallel to transistor 2, a lamp is connected. Furthermore, the A direct current can be supplied to the motor independently of the control circuit, which means that it starts up is facilitated or guaranteed. The motor does not have to be directly in the circuit either the transistor 2 be turned on; it can do this e.g. B. via its own transistor, which is still called additional current amplifier acts, happen.
Die erfindungsgemäße Regelschaltung zur Kompensation temperaturbedingter Änderungen ist selbstverständlich auch in anderen Schaltungsanordnungen vorteilhaft anwendbar. So kann beispielsweise die Last 1 eine Induktivität zur Erzeugung eines sägezahnförmigen Stromes sein. Die Stromversorgungsquelle 3 wird dann durch einen Impulsgenerator gebildet, auch kann der den Strom durch die Induktivität bestimmte Transistor 2 an seiner Basis impulsförmig gesteuert werden. Wird mittels einer Regelschaltung, die, wie im Vorstehenden erwähnt, aufgebaut sein kann, für eine konstante Spannung an der Induktivität gesorgt, so ist die Anstiegszeit des sägezahnförmigen Stromes durch die Induktivität unter den verschiedensten Betriebsbedingungen immer konstant. Wird auch noch eine stromabhängige Regelung vorgesehen, so kann auch der Einfluß des Innenwiderstandes der Induktivität ausgeglichen und auf diese Weise ein besonders linearer Anstieg des Sägezahns erzielt werden. Die Kompensation der temperaturbedingten Änderungen des Stromes durch die Induktivität erfolgt wieder mittels einer Einrichtung 8, welche in den Regelkreis eingeschaltet ist. Auf diese Weise ist ein sägezahnförmiger Strom mit absolut konstanter Anstiegszeit, d. h. einwandfreier Linearität, auch unter den verschiedensten Temperaturbedingungen erzielbar.The control circuit according to the invention for compensation temperature-related changes is of course also in other circuit arrangements advantageously applicable. For example, the load 1 can have an inductance for generating a sawtooth-shaped one Be current. The power supply source 3 is then powered by a pulse generator The transistor 2 which determines the current through the inductance can also be formed at its base in the form of a pulse being controlled. Is built up by means of a control circuit as mentioned above a constant voltage across the inductance is ensured, so is the rise time of the sawtooth-shaped current through the inductance under various operating conditions always constant. If current-dependent regulation is also provided, the influence can also be used the internal resistance of the inductance is balanced and in this way a particularly linear one Rise in the sawtooth can be achieved. Compensation for temperature-related changes in the Current through the inductance takes place again by means of a device 8, which is switched into the control loop is. In this way a sawtooth-shaped current with an absolutely constant rise time, i. H. more impeccable Linearity, achievable even under the most varied of temperature conditions.
Claims (6)
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