Verfahren zur elektronischen Steuerung von Schleuderng-inebesondere
für Waschmaschinen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektronischen
Steuerung von Schleudern, insbesondere für Waschmaschinen,- mit Regelung der Drehzahl
mittäls Wechselstromimpulsen, die von einem Drehzahlmasser bee4nflußt werden. Bei
der Steuerung von Schleudern in oder für Waschmaschinen, auch beim Schleudergang
von Trommelwaschmaschinen ist es störend, daß kurz nach dem Anlauf eine große Wasser-
bzw. Laugenmenge abgeschleudert wird, die nicht s.ofort abgeführt werden kann und
deshalb die Schleuder bzw. die Trommel mehr oder minder stark bremst. Dadurch wird
der Antrieb plötzlich belastet, wodurch er gehindert wird, #?asch durch den kritischen
Drehzahlbereich hindurch bis auf die Höchstdrehzähl hochzulaufen. Aufgabe der Etfindung
ist es, diesen Nachteil zu beseitigen und ein einfaches Verfahren zu schaffent daß
mit geringem Aufwand eine sichere elektronische Drehzahleteuerung der Schleuder
ermöglichat.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von
einem' lierfahren der eingangs erwähnten Art. Sie ist dadnizeh gekennzeichnet, daß
die gewünschte Enddrehzahl über wenigstens eine Zwischenstufe angelaufen wird. Man
erreicht dadurch, daß die Schleuder nach kurzem Anlauf zunächst eine Zwischendrehzahl
hatg bei welcher die anfallende Wasser- bzw. Laugenmenge abfließen oder abgepumpt
werden kann, zusätzliche ohne daß eine Bremsung der Schleuder und damit eine/Belastung
ihres Antriebes aufträte. Diese Zwischendrehzahl kann nach einer Ausgestaltung der
Erfindung unterhalb des kritischen Drehzahlbereiches der Schleuder liegen. In aiesem
2'qlle ist es möglich, anschließend die Enddrehzahl in raschem Hochlauf zu erreichen,
so daß der kritische Bereich zusätzliche schnell und ohne/Beeinflussung durch die
Belastung des Schleuderantriebes erreicht wird. Eine bevorzugte Spezialisierung
der Erfindung sieht vor, daß als Zwischenstufe eine Drehzahl angesteuert wirdg bei
der die Schleuder eine einem ersten Betriebezustand (der Schleuder) entsprechende,
vorwählbare Zeit läuft, bis die Enddrehzahl entweder direkt oder über weitere Zwischenstufen
angelaufen wird.
Die Zwischenstufe kann dabei rein zeitgesteuert,
d.h. durch einen Zeitgeber ausgelöst angelaufen und gegebenenfalls eine Zeitlang
beibehalten werden. Das Hochlaufen auf die Enddrehzahl kann dann entweder gleichfalls
zeitgesteuert erfolgen, wobei die Enddrehzahl mit e4.ner Zeitverzögerung oder ungehemmt
angelaufen wird, oder aber in Abhängigkeit vom Ein/Aus-Verhältnis der periodisch
wiederkehrenden Wechselstromimpulse. Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
besteht darin, daß die Solldrehzahl für die Zwiächenstufe allmählich bis zu einem
Festwert gesteigert wird. Man erztälthierdurch insofern eine wesentliche Vereinfachung,
als der Zeitgeber zumindest für die Zwischenstufe, vorzugsweise aber überhaupt entfallen
kann, weil die Zwischenstufe mit flacherer Charakteristik angelaufen wird und von
dort aus unmittelbar das Hochlaufen auf die Enddrehzahl erfolgen kann. Ein weiteres
Merkmal der Erfindung sieht vor, daß der Hochlauf auf die Enddrehzahl von der Zwischenstufe
aus in Abhängigkeit vom Ein/Aus-Verhältnie der periodisch wiederkehrenden
Wechselstremimpulse gesteuert wird. Dieser Vorgang kann sich sowohl an den zeitgesteuerten
Anlauf der Zwischenstufe als auch an dessen allmähliches, verzögertes Erreichen
anschließen.
Der Hochlauf auf die Endurehzahl kann auch in mehreren Einzelabschnitten,
a.ii. mit weiteren Zwischenstufen erfolgen.
Im folgenden wird die
Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Dabei gehen aus den beigefügten
Zeichnungen und ihrer Beschreibung wäätere Merkmale und Vorteile 'der Erfindung
hervor.' Fig. 1 zeigt ein Blockschema und ein Drehzahldiagramm des zizax
erfindungsgemäßen Verfahrens mit zeitgesteuertem Anlauf der Zwischen- und Enddrehzahl.
Fig. 2 stellt ein Blockschema und ein Drehzahldiagramm nach Fig. 1 dar, wobei
die Enddrehzahl (zweite Stufe) -u,ii-verzögert angefahren wird. Fig-.
3 zeigt ein Blockschema und ein Drehzahldiagramm sowie zwei weitere Diagramme,
wobei die Enddrehzahl (zweite Stufe) nach Ein/Aus-Verhältnis der Wechseletromimpulse
angelaufen wird. Fig. 4 stellt ein Blockschema und drei Diagramme dar, wobei die
Zwischenstufe verzögert und die Enddrehzahl nach Ein/Aus-Verhältnis der Wechseletromimpulee
angelaufen wird. Man erkennt im Blockschema der Fig. 1, daß ein Motor
1
mit einem Drehzahlmee'ser (= Tacho) 2 versehen ist. Der Motor
1
ist vom Netz aus gespeist und mit einer elektronischen Regelung
3 versehen, die durch den Drehzahlmesser 2 sowie einen
Zeitgeb-er
(= Timer) 4 gesteuert wird und auf den Motor 1
zurückwirkt. Der Zeitgeber
4 besit zt Kontakte für die anzulaufenden Drehzahlstufen, im gezeichneten Beispiel
für'eine (1.) Zwischenstufe und eine (2.) Enddrehzahl. Diese beiden Drehzahlen
sind im nebenstehenden Diagramm der Fig. 1 mit n -1 und n,2 bezeichnet.
Man ersieht daraus, daß die Zwischenstufe n 1 nach Kontaktgabe des Zeitkontakts
im Zeitgeber 4 mit voller leistung angelaufen wird. Nach Ablauf der durch den Zeitgeber
4 vorgegebenen Zeit schließt der Kontakt für die Endrehzahl (= 2. Stufe),
so daß dann die Enddrehzahl angesteuert wird. In Fig. 2 sind im Blockschema wieder
Motor 1, Drehzahlmesser 2, elektronische Regelung 3 und Zeitgeber
4 dargestellt. Hier ist jedoch in der elektronischen Regelung 3 eine Zeitverzögerung
5
beispielsweise in Form eines RO-Gliedes vogesehen, so daß nur noch ein Zeitkontakt
des Zeitgebers 4 erforderlich ist. Man erkennt aus dem nebenstehenden Drehzahldiagramm
der Fig.21 daß nach Schließen dieses Zeitkontakte die Zwischenstufe n anläuft und
beibehält, bis nach Ablauf der'durch die Zeitkonstante der Zeitverzögerung
5 vorgegebenen Zeit ti der Hochlauf auf die Enddrehzahl n2 einsetzt. Fig.
3 enthält im Blockschema ebenfalls den Motor 1, den Drehzahlmesser
2, die elektronische Regelung 3 und den Zeitgeber 4. Außerdem ist hier zwischen
die elektronische Regelung und den Motor 1 ein Vergleicher 6 geschaltet,
der das
Ein/Aus-Verhältnis der wiederholten Wechsälstromimpulse
abtastet und an die elektronische Regelung 3 zurückführt. Bei dieser Anordnung
ergibt sich die im nebenstehenden Gruppen-Diagramm dargestellte Funkt#ionsweise.
Dort ist ersfehtlich, daß die Ist-Drehzahl der Schleuder, hier mit n. bezeichnet,
zunächst bis auf die Zwischenstufe ni ansteigt, solange die relative Einschaltdauer
der Iffechselstromimpulse 100% beträgt. Diese fällt bei Erreichen der Zwischendrehzahl
n, plötzlich ab und sinkt dann allmählich bis auf einen Schwellwert, bei dem die
Solldrehzahl n B plötzlich von n, auf n2 springt, während gleichzeitig die relative
Einschaltdauer wieder den Wert 100%
erreicht und der Anlauf der Enddrehzahl
n 2 einsetzt. Sobald diese ihren Sollwert erreicht hat, fällt auch die relative
Einschaltdauer der Wechselstromimpulse wieder ab. Eine weitere Verfahrensweise geht
aus Fig. 4 hervor. Dabei ist im Blockschema wiederum Motor 1, Drehzahlmesser
2, elektronische Regelung 3 und Zeitgeber 4 ehhalten. Zwischen letzterem
und der elektronischen Regelung 3 ist aber noch ein Sollwertregler
7 vorhanden, der zum Beispiel aus einem .HO-Glied mit Kippschwelle besteht
und dazu dient, dän Spannungsverlauf der Solldrehzahl n zu erzeugen. Damit ist es
möglich, B den Anlauf bis zur Zwischenstufe n, gegenüber dem gestrichelt eingezeichneten
Verlauf verzögert zu bewirken. Die Einschaltdauer E D sinkt von anfänglich
100% stetig bis auf einen Schwellwert ab, bei dem sie auf 100% zurückspringt,
so daß von der erreichten Zwischenstufe ni aus die Enddrehzahl n 2 unverzögert
angelaufen wird-eweil die Solldrehzahl n B den Sollwert n2 angenommen hat.
Bei
dem Vorgehen gemäß Fig. 5 schließlich sind die Möglichkeiten von Fig.
3 und Fig. 4 vereinigt. Im Blockschema sind Motor 1, Drehzahlgeber
2, elektronische Regelung 3, Zeitgexber 4, Vergleicher 6 und Sollwertregler
7 dargestellt. Man kann also durch Abfall der relativen Einsteildauer
E D erreichen, daß der Sollwert n B zunächst stetig gesteigert wird, mithin
die Zwischenstufe ni verzögert angelaufen wird. Der Sollwertregler 7
bwwirkt,
daß die Zwischendrehzahl n i noch eine Zeitlang konstant gehalten wird, bis die
relative ßinschaltdauer B D auf 100%
und die Sollwertkurve auf n 2
springt, s#daß die Enddrehzahl n 2 gesteuert durch das Ein/Aus-Verhältnis
der Wechselstromimpulse angelaufen wird. Obgleich im Vorstehenden verschiedene Regelkreise
dargestellt und erläutert sind, ist festzuhalten, daß die Erfindung nicht auf diese
Ausführungebeispiele beschränkt sein soll. In den Rahmen der Erfindung fallen daher
alle Möglichkeiten, auf elektronischem Wege eine Regelung deä Anlaufverhaltens eines
Schleuderantriebes zu bewirken. Insohderheit kommen dabei auch andere als die dargestellten
Kurvenverläufe in Betracht, beispielsweise linear oder konkav zusammengesetzte Drehzahlkurven.
Wesentlich ist stets eine solche Beeinflussung des Schleuderanlauh3, daß das Leistungsverhalten
des Antriebes ungestört durch Belastungen infolge ausgeschleuderter Flüssig-
keit
bleibtg so daß der Wirkungsgrad des Antriebes auf oder nahe seinem Optimiim bleibt.
Zum
besseren Verstandnis zeigt Fgnur 6 eine beispielsweise AusfUhrung eines Vergleichers'
6
Dem Eingang 8 werden die Wechseistromimpulse des Schleudermotors
zugefuhrt. Solange 1 00'% Einschaltdauer besteht, ladet sich der Kondensator
9 uber den Gleichrichter 10 und den Vorwiderstand 11 auf einen
bestimmten Spannungswert auf! , der im Wesentl ichen durch den Spannungstei
ler der Widerstönde 11 und 12 gegeben ist.Sinkt die Einschaltdauer unter
100 % so wird der Kondensator 9 nur wahrend der Einschaltdauer aufgeladen
aber dauernd uber den Widerstand 12 entladen, das heisst,die Spannung am Kondensator
9 sinkt mit fallenden Ein/Aus-Verhöltnis.Wird ein bestimmter Grenzwert erreicht,
so spricht die Transistirenschaltung 13 an und gibt einen Steuerimpuls uber
den Ausgang 14 an die elektronische Drehzahlregelung for die Erhöhung der Solldrehzahl
auf n2 Dieser Grenzwert wird erreicht sobaold der Schleudermotor nicht mehr durch
das arfga ngs ausbeschleuderte Wasser gebremst wird und damit sein Leistungsbedarf
abnimmt. Figur 7 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel eines Sollwertregiers
7.
Über einen Kontakt 15 (z.B. des Timers) und den Widerstand
16 wird der Kondensator 17 aufgeladen und am Ausgang 18 entsteht
eine steigende Regelspannung analog der gewunschten Solldrehzahl n.B. Bei Erreichen
einer Kippschwelle entsprechend der Solldrehzahl nl kippt die Transistorschaltung
19 in bekannter Art und erhöht sprungartig die Regelspannung uber den Koppelwiderstand
20. Dabei hat der Gleicheichter 21 die Aufgabe die sprungartige Erhöhung der Regelspannung
18 gemüss dem Diagramm der Solldrehzahl nB in Figur 4 zu ermöglichen. Die
beispielsweise Ausbildung von Schaltungen wie Figur 6 und 7 ist bekannt
und in keiner Weise bescshrtinkend, da viele Varionten den gleichen Zweck erFullen.
Die Schaltbeispiele gehen davon aus,dass eine elektronische Drehzahlregelung
3
bekannter Art benUtzt wirddie z.B.eine der Solldrehzahl nB analoge Spannung
mit der Meßspannung des Tachos 2 vergleicht und bei Erreichen der Solldrehzahl die
Einschaltdauer des Schleuderrnotors in Wechselstromimpulse mit wiederkehrenden Unterbrechungen
auflöst, derart, daß dem Motor nur soviele Halbwellen zugefuhrt werden, die zur
Erreichung der Solldrehzahl erforderlich sind.