DE1588527A1 - Steuereinrichtung fuer Gleichstrommotore - Google Patents

Steuereinrichtung fuer Gleichstrommotore

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DE1588527A1 DE19671588527 DE1588527A DE1588527A1 DE 1588527 A1 DE1588527 A1 DE 1588527A1 DE 19671588527 DE19671588527 DE 19671588527 DE 1588527 A DE1588527 A DE 1588527A DE 1588527 A1 DE1588527 A1 DE 1588527A1
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resistor
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Description

ΐΓ 2176
Matsushita xilectric Industrial Co., Ltd., Kadoma, tsaka (Japan)
Steuereinrichtung für Gleichstrommotor
Die ijrfindung bezieht sich auf elektronische einrichtungen zum Steuern von Gleichstrommotoren und im besonderen zum Steuern oder Regulieren der Drehzahl und der Abbremsung des Gleichstrommotors in einem selbstabstimmenden Radiogerät.
neuere Entwicklungen in der elektronischen Industrie benötigen einen Gleichstrommotor, der ungeachtet von Schwankungen der angelegten Spannung mit gleichbleibender Drehzahl läuft, der in jedem gewünschten Zeitpunkt sofort zum Stillstand gelangt und die Drehstellung zu diesem Zeitpunkt beibehält· Bei einem selbstabstiiuiuenden Radiogerät i:;t ein Gleichstrommotor mit einer einrichtung zum selbsttätigen Abstimmen verbunden. Dieser I.otor muss sofort zum Stillstand ge lantern, wenn der üiupf anger eine iladiofrequenz empfängt, und piush Je ine Drehatellung aufrechterhalten, damit der fcimpfunger das iL-i-li oüi μηαΐ in unveränderter λ/μi.se empfangen kann»
BAD ORIGfNAL
0098 3 0/0569
Wird ein jleichstrommotor ausgeschaltet, so dauert es im allgemeinen eine gewisse Zeit, bis er vollständig zum Stillstand gelangt, welche Zeitspanne umso länger wird, je größer die.Drehzahl des Motors ist. us isc daher erwünscht,' die zum Anhalten des Motors erforderliche Zeitapanne so kurz wie möglich zu machen, Nach einem herkömmlichen Verfahren wird diese Zeitspanne durch verkürzt, dass ein helais benutzt wird, das die Bürsten des Gleichstrommotors kurzschließt. Das Relais kann jedoch nicht die Zeitverzögerung beseitigen und kann ferner bei längeren Betrieb versagen, t,s sind daher alle mechanischen Teile wie Relais möglichst zu vermeiden.
Bei selbstabstimmenden Radiogeräben ist ferner eine frotorsteuereinrichtunr erforderlich, die den i-.otor mit Hilfe eines schwachen elektrischen oignals in und außer Betrieb setzt. r.s sind verschiedene Steuereinrichtungen bekannt, die einzeln eine der obengenannten Anforderungen erfüllen. &s ist jedoch noch keine Steuereinrichtung für ü-leichstrommotore bekannt geworden, die zugleichen diese beiden Aufgaben erfüllen kann.
Die Erfindung sieht daher eine Steuereinrichtung für Gleichstrommotor vor, die den Motor ungeachtet von Schwankungen der angelegten Spannung im im wesentlichen gleichbleibender Drehzahl betreibt, den Kotor zu jedem gewünschten Zeitpunkt sofort außer betrieb setzt, und die die Rotorwelle in der beim Stillstand des hotors erreichten Drehstellung festhält. Die i>xo tor steuereinrichtung ist durch eine Transistoren enthaltende elektrische Schaltung gekannzeichnet und dadurch, dass diese mittels schwacher -_·lektri.idler Signale betrieben werden kann,·
Jie Erfindung sieht ferner eine Steuereinrichtung für Gl-eich«trommotore vor, mit der die Drehzahl einet* GIeichstrommotort ohne Schwierigkeiten vormsbestimmt werden kann.^
B0 983 0/0SB9 BAD ORIGlMAL ' '
Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. Jn
den beiliegenden Zeichnungen ist die
Fig.l ein Schaltplan für eine erste Ausführungsform der Steuereinrichtung nach der jiri i ndurig,
Fig. 2 ein Schaltplan für eine ί rückenschal tune zum r.r mitteln einer Gegen ßliK.,
Fig·3 ein Schaltplan für eine der rip.2 gleichwertige trückenschaltung zum Vorherbestimmen der Drehzahl eines Gleichstrommotors,
Fig»4 ein Schaltplan für eine zweite Ausführungsform einer Steuereinrichtung nach der Erfindung,
Fig.5 ein Schaltplan für eine dritt« Atisführungsform d*»r Steuereinrichtung nach der ιύνϊ ί ndimr , und die
Fig*6 ein Schaltplan für eine vierte Ausführungsform der Steuereinrichtung nach der Erfindung. Die Steuereinrichtung nach der ^rfindum-, die dip Drehzahl
und die Abbremsung eines Gleichstrommotors bestimmt, besteht grundsätzlich aus drei Schaltungskreisen und zwar
(1) aus einem Drehzahlsteuerkreiρ, der den hotor mit einer in. wesentlichen gleichbleibenden Drehzahl ungeachtet der angelegten Spannung und desLastdrehmomentes betreibt,
(2) aus einem Abbremsungskreis, der den Motor zu jedem gewünschten Zeitpunkt sofort abbremst, und
(3) aus einem bistabilen Schaltungskreis zum Steuern der obenge— nannten beiden Schaltungskreise (1) und (2).
In der Fig.l ist der Drehzahlsteuerkreis mit 10, der Abbremsungskreis mit % und der bistabile Steuerkreis mit 20 bezeichnet.
BAD ORIGINAL 00983C/0B89
Im Drehzahlsteuerkreis 10 ist ein erster Widerstand 4 zwischen eine erste Anschlussklemme 2 eines gesondert mit Strom versorgten Gleichstrommotors 1 und eine erste Anschlussklemme 72 einer Stromquelle eingeschaltet· Zwischen eine zweite Anschlussklemme 3 des Gleichstrommotors und eine zweite Anschlussklemme der Stromquelle ist ein Steuertransistor 12 geschaltet» Zwischen die zweite Anschlussklemme 3 des Gleichstrommotors 1 und die erste Anschlussklemme 72 der Stromquelle ist ein zweiter Widerstand 5 und in Heihe mit diesem ein dritter Widerstand 6 geschaltet* Die Basiselektrode des Transistors 12 steht mit dem Ausgang eines Ver stärkers 114 in Verbindung· Die beiden Eingänge des Verstärkers stehen mit der ersten Anschlussklemme des Motors 1 und mit dem Verbindungspunkt 8 zwischen den Widerständen 5 und 6 in Verbindung.
Der Verstärker 114 kann aus einem einzelnen Transistor oder auch aus einer Kombination von zwei Transistoren und dergleichen bestehen·
Der Bremskreis 50 umfasst einen Transistor 52 mit einer Basis, einer Emitter- und einer Kollektorelektrode· Der Emitter-Kollektor-Pfad des Transistors 52 steht mit den beiden Anschlussklemmen 2 und 3 des Motors 1 in Verbindung«
Der genannte bistabile Kreis weist Mittel auf, die zwei verschiedene Stromflusszustände erzeugen, sowie eine erste und eine zweite üngangsklerame 27, 29» Der bistabile Kreis ist mit dem Drehzahlsteuerkreis 10 und dem Bremskreis 52 so verbunden, dass beide genannten Kreise entsprechend den genannten beiden Stromflusszuständen abwechselnd wirksam sind.
Im Drehzahlsteuerkreis 10 bilden die beiden Widerstände 5 und 6 zusammen mit dem Motor 1 und dem ersten Wideretand 4 eine Brückenschaltung» Der Verstärker 114 besteht aus einem einzelnen
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Transistor 14· und einem Widerstand 15« Die Basis- und die Emitterelektrode entsprechen zwei Eingängen des Verstärkers 114. Die Basiselektrode des Transistors 14· steht mit dem Verbindungspunkt 8 zwischen den Widerständen 5 und 6 in Verbindung, während die Emitterelektrode des Transistors 14- mit der ersten Klemme 2 des Motors 1 in Verbindung steht. Die dem Ausgang des Verstärkers 114 entsprechende Kollektorelektrode des Transistors 14 ist mit der Basiselektrode des Steuertransistors 12 verbunden. Der genannte Widerstand 15 steht mit der zweiten Abschlussklemme 71 einer Stromquelle und mit der Kollektorelektroae des Transistors 14 in Verbindung.
In der Schaltu-ng nach der Pig·2 ist der Gleichstrommotor durch den der Impedanz des Ankerkreises des Motors gleichwertigen Widerstand R sowie durch die Gegen-EMK E ersetzt, die der Motordrehzahl proportional ist. Die in der Fig,2 dargestellte Brückenschaltung ermittelt eine Spannung E,, die an der ersten Klemme 2 des Motors 1 und am Verbindungspunkt 8 liegt. Die ermittelte Spannung E. ist die Potentialdifferenz zwischen der Klemme 2 und dem Abgriffspunkt 8 und errechnet sich nach der folgenden Gleichung
Rq R-J R.· +Hq
Ed = ( R +R -R~+fT)Eb +Ha+E1+R2+R ß
wobei R., Rp und Ro die Widerstandswerte der drei Widerstände 4, 5 und 6 darstellen, während E, eine in der Brückenschaltung an die Klemme 3 des Motors 1 und an die Klemme 72 der Stromquelle angeleg te Spannung ist. Besteht zwischen den Widerständen im Brückenkreis eine Beziehung nach der folgenden Gleichung
Ri _ Ro
IT -R- m r
Ra fi2
so ergibt sich die nachstehende Gleichung:
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Rl+ß3 r
Ed = R+Β,+Β,,+Β- Ea = T+F Ea . (3)
Die ermittelte Spannung E^ ist offenbar der Gegen-EMK E proportional. Diese Gegen-EMK tritt daher zwischen der Klemme 2 und dem Abgriffspunkt 8 in der Brückenschaltung auf ungeachtet der Spannung E, , die der Brückenschaltung zugeführt wird, und des Drehmomentes der Motorwellenbelastung, das dem Ankerstrom proportional ist. Da die Spannung E^ die Drehzahl des Motors darstellt, so kann diese reguliert werden, solange die Spannung E, beständig reguliert wird. Eine Abweichungsspannung E kann aus der nächstehenden Gleichung abgeleitet werden:
Ee = Ed - Er
Die Abweichungsspannung wird verstärkt und zum Regulieren der Impedanz des Emitter-Kollektor-Pfades des Transistors 12 benutzt, wodurch der durch den Anker des Motors 1 fließende Strom reguliert wird. Bei der Schaltung nach der Pig.l tritt die Bezugsspannung Er nicht unbedingt auf und besteht aus einer Spannung, die durch eine charakteristische Spannung an der Basis-Emitter-Ubergangsstülle des Transistors 14- definiert wird. Die Abwe ichungs spannung ^ kann daher bestimmt werden durch Berücksichtigen der charakteristischen Spannung des Transistors 1Λ»
In der Schaltung nach der Pif.3 ist mit R^ die Ausgangsimpedanz des Brückenkreises von der Seite der Anschlusspunkte 2 und 8 aus, zwischen denen ein Widerstand R8 eingeschaltet ist» Bei dieser Schaltung wird die ermittelte Spannung E^ herabgesetzt auf eine gedämpfte Spannung El nach der folgenden Gleichung:
Die Bezugsspannung wird daher nicht geändert (Er) , während die
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ermittelte Spannung gedämpft wird durch Einschalten des Dämpfungswideretandes R zwischen die Abgriffsklemmen der Brückenschaltung· Die Drehzahl des Motors 1 wird erhöht, "bis die gedämpfte Abgriffsspannung die Bezugsspannung Er erreicht· Auf diese Weise kann die Motordrehzahl geändert werden. Mit dem an die Abgriffspunkte 2 und 8 angeschlossenen Widerstand B0 kann daher eine bestimmte Drehzahl
des Motors 1 erreicht werden«
Der in der Fig.l mit 50 bezeichnete Bremskreis umfasst einen Traneistor 52 mit einer Basis, einer Emitter- und einer Kollektorelektrode· Die Emitter- und die Kollektorelektrode stehen mit der Anschlussklemme 3 und mit der Anschlussklemme 2 des Gleichstrommotors 1 in Verbindung· Die Drehzahl des Motors 1 wird vom Drehzahlsteuerkreis 10 konstant gehalten· Soll der Motor zum Stillstand gebracht werden, so brauch die Stromversorgung des Motors nicht unterbrochen zu werden« Selbst bei Abschaltung des Motors setzt der Läufer aufgrund seines Trägheitsmomentes seine Drehung für eine kurze Zeit fort, bis der Läufer vollständig zum Stillstand gelangt.
Bei der Drehung des Motorläufers wird an den beiden Anschlussklemmen 2 und 3 des Motors 1 eine Gegen-EMK erzeugt. Um den Motorläufer in einem bestimmten Zeitpunkt sofort anhalten zu können, werden die beiden Klemmen 2 und 3 des Motors 1 durch eine kleine Impedanz kurzgeschlossen· Der zum Läufer fließende Strom erzeugt eine im umgekehrten Drehsinne wirkende Bremskraft·
Die in der Fig.l dargestellten Widerstände 26 und 34 stellen die Kollektorbelastungswiderstände der beiden Transistoren 22 beztfa 2** dar· Die Kollektorelektrode des Transistors Zk steht über einen Widerstand 28 mit der Basiselektrode des Transistors 22 in Verbindung· Die Basiselektrode -des Transistors 24 steht über
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einen weiteren Widerstand 32 mit der Kollektorelektrode des Transistors 22 in Verbindung. Die Emitterelektroden der beiden Transistoren 22 und 24 sindmit der Anschlussklemme 72 der Stromquelle verbunden. Befinden sich die Transistoren 22 und 24 im aktiven Betriebszustand, so erfolgt eine hohe Verstärkung der Gleichspannung zwischen der Basiselektrode des Transistors 24 und der Kollektorelektrode des Transistors 22« Die Verstärkung des Basisstromes des Transistors 24 bewirkt eine Erhöhung der Kollektorspannung des Transistors 22 mit der Folge, dass der Basisstrom des Transistors 24 verstärkt wird, der durch einen Widerstand 32 fließt, und umgekehrt. Ks kann daher eine positive Rückkopplung durchgeführt werden, und die Schaltung 2C kann aus einem Plip-flop-Kreis bestehen, der zwei stabile Betriebszustände aufweist, und der den Drehzahlsteuerkreis IC und den Bremskreis 50 steuern kann.
Der Gleichstrommotor weist zwei Betriebszustände auf und zwar beim Lauf mit einer gleichbleibenden Drehzahl und beim Stillstand des Läufers. Der Motor soll soll seinen Lauf sofort beenden und den Stillstand aufrechterhalten.
Der Gleichstrommotor läuft, wenn der Transistor 22 gesperrt ist, und steht still, wenn der Transistor 22 leitend ist. Der Transistor 52 darf nicht leitend sein während der Zeit, in der Motor so gesteuert wird, dass er mit gleichbleibender Drehzahl läuft.
Es ist ferner erforderlich, dass die Impedanz des Emitter-Kollektor-Ffades des Transistors 52 klein ist, damit der Leerlaufwinkel des Läufers verkleinert wird, wenn der mit gleichbleibender Drehzahl laufende l-iotor angehalten wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Basiselektrode des Transistors 52 durch einen Widerstand 25 mit der Kollektorelektrode des Transistors 24 ver-
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verbunden werden, wenn die Transistoren 52 und 22 die gleiche Art von Leitfähigkeit aufweisen, wie in der Fig.4 dargestellt» während bei verschiedener Leitfähigkeit die Basiselektrode des Transistors 52 mit der Kollektorelektrode des Transistors 22 direkt verbunden wird, wie in der Fig.l dargestellt.
Außerdem darf der Steuertransistor 12 den frotor nicht mit"Strom versorgen, wenn der Läufer stillsteht. Dies kann dadurch erreicht werden, dass bei dem Steuertransistor 12 kein Basisstrom fließt.
Hierfür gibt es zwei Verfahren. Bei dem einen Verfahren wird die Anode der Diode 5^ mit der Kollektorelektrode des Transistors 14 verbunden, während die Kathode der Diode 5^ mit der Kollektorelektrode des Transistors 22 verbunden wird, wie in der Fig.l dargestellt» Bei der anderen Methode wird die Kathode der Diode 58 mit der Basiselektrode des Transistors 14 undldie Anode der Diode 58 mit der Kollektorelektrode des Transistors 24 über einen Widerstand 57 verbunden, wie in der Fig.4 dargestellt.
Alle anderen Schaltungselemente nach der Fig.4 sind in der gleichen Weise zusammengeschaltet, wie in der Fig.l dargestellt,
Bei dieser Schaltung ist das an der Basiselektrode des Transistors 12 liegende Potential nahezu gleich dem Potential an der Anschlussklemme 72 der Stromquelle, und der Basisstrom des Transistors 12 erhält den Wert Null infolge der Charakteristik der Basis-Emitter-Übergangsstelle des Transistors 12. Dementsprechend erhält der Motor 1 keinen Strom und wird im Stillstand erhalten.
Wird dem ersten Eingang 27 der bistabilen Schaltung 20
ein negatives Spannungssignal zugeführt, wobei der erste Transistor
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-IC-
22 gesättigt wird, so wird der Kollektorstrom unterbrochen und der Drehzahlsteuerkreis 10 in den Betriebszustand versetzt, bei dem der Motor mit gleichbleibender Geschwindigkeit läuft. Dieselbe Wirkung wird erhalten durch Kurzschließen der Basis- und der Emitterelektrode des ersten Transistors 22 unter Verwendung eines Einschalters 37,
Wird dem zweiten Eingang 29 der bistabilen Schaltung ein negatives Spannungssignal zugeführt und dabei der zweite Schalttransistor 24 gesättigt, so wird der Kollektorstrom unterbrochen und der Kiotor angehalten.
Nach der Pig.5, in der die den Schaltungselementen in der Fig.l gleichen oder entsprechenden Schaltungselemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, steht die Emitterelektrode eines p-n-p-Steuertransistors 16 mit dem Anschluss 71 einer Stromquelle in Verbindung, während die Kollektorelektrode des Transistors 16 mit der Anschlussklemme 3 eines Gleichstrommotors 1 verbunden ist« Es ist eine Brückenschaltung vorgesehen mit den beiden Widerständen 5 und 6, die zusammen mit einem nachgeschaiteten Widerstand 4 zum Motor 1 parallelgeschaltet sind. Der >/er-
114 stärker 115 in <ier E'ig»5 entspricht dem Verstärker/in der und weist auf einen ersten verstärkenden n-p-n-Transistor Iy, en-en zweiten verstärkenden n-p-n-Transistor 18, eine Diode 46, die widerstände 11, 17, 42, 43 und einen Kondensator 44. Die dem Ausgang des Verstärkers 115 entsprechende Kollektorelektrode des Transistors , 18 steht über den Widerstand 17 mit der Basiselektrode des Steuertransistors 16 in Verbindung»
Die einem der genannten beiden Eingänge entsprechende Kathode der Diode 46 steht mit dem Abgriffs-Verbindungspunkt 8
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zwischen den beiden Widerständen 5 und 6 in Verbindung» Die Anode der Diode 46 ist mit der Basiselektrode des ersten verstärkenden Transistors 19 verbunden. Der Widerstand 42 ist zwischen die Anschlussklemme 3 des Motors 1 und die Anode der Diode 46 geschaltet und führt der Diode 46 einen Vorbeaufschlagungsstrom zu. Die Emitterelektrode des ersten verstärkenden Transistors 191 die einem anderen Eingang der genannten beiden Eingänge entspricht, steht mit der Anschlussklemme 2 des Motors zusammen mit der Emitterelektrode des zweiten verstärkenden Transistors 18 in Verbindung* Die Kollektorelektrode des Transistors 19 ist mit der Basiselektrode des Transistors 18 verbunden. Der Widerstand 11 weist eine Verbindung zur Kollektorelektrode des Transistors 19 und der Anschlussklemme 71 der Stromquelle auf· Der Widerstand 43 ist mit der Kollektorelektrode des Transistors 19 verbunden, während der dem genannten Widerstand nachgeschaltete Kondensator 44 mit der ersten Anschlussklemme der Stromquelle verbunden ist, wodurch eine unerwünschte Schwingung in dieser Rückkopplungsschleife der Drehzahlsteuerung eingeschränkt wird.
Sinkt die Drehzahl des Motors 1 ab, so sinkt die Spannung an der Anschlussklemme 2 des Motors 1 und die am Abgriffspunkt 8 liegende Spannung gleichfalls ab, wobei der Transistor 19 weniger
gut leitend wird, wie bei der Schaltung nach der Fig.l. Der durch den Widerstand 11 fließende Kollektorstrom des Transistors 19 wird schwächer, während der Easisstrom und der Kollektorstrom des Transistors 18 stärker wird· Daher wird der Basisstrom des Transistors 16 stärker und dieser Transistor wird stärker leitend. Infolgedessen erhöht sich die dem Brückenkreis oder dem Gleichstrommotor 1 zugeführte Spannung, wodurch die Drehzahl des Motors erhöht
wirdj
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wird, hierbei wird eine negative Rückkopplungsschleife gebildet", die die Drehzahl des Motors konstant hält.
Bei einem Absinken der Betriebsspannung oder bei einer Erhöhung der Motorbelastung erhöht sich die Leitfähigkeit des Transistors 16, wobei die an der Emitterelektrode und an der Kollektorelektrode des Transistors 16 liegende Spannung absinkt* Da die Emitterelektrode des Transistors 18 mit der ersten Anschlussklemme 2 des Motors 1 verbunden ist, so wirkt die Emitter-Basisspannung des Transistors 18 für den Kreis 10 nicht als Spannungsverlust« Da der Stromversorgungstransistor 16 als herkömmlicher Emitter-Transistor benutzt wird und einen genügend starken Basisstrom erhält, so kann der Transistor 16 gesättigt werden durch die an der Kollektorelektrode und an der Emitterelektrode liegende Spannung. Daher wird dem Motor 1 und dem mit diesem in Reihe geschalteten ersten Widerstand 4 fast die gesamte Betriebsspannung zugeführt.
Die Bezugsspannung, die von der charakteristischen Spannung an der Basis-Emitter-Übergangsstelle des Transistors 19 bestimmt wird, wie bei der Schaltung nach der Fig.l, verändert sich mit der Umgebungstemperatur· Dieser Vorgang kann dadurch vermieden werden, dass eine Diode 4-6 und ein Widerstand 42 nach der Erfindung verwendet wird. Nach der Fig.5 ist die Diode 46 zwischen den ersten verstärkenden Transistor 19 und den Abgriffspunkt 8 geschaltet· Die Diode 46 erhält Strom über den Widerstand 42. Dieser Strom ist nahezu konstant, selbst wenn die Betriebsspannung schwankt) da der genannte Strom von der zweiten Anschlussklemme 3 des Motors 1 aus zugeführt wird, an welcher Klemme die Spannung beim normalen Lauf des Motors nahezu konstant gehalten wird. Die genannte Bezugsspannung E kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
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Er=Vbe-Vd
wobei V. die Basis-Emitter-Spannung des Tranaistors 19 und V, der Vorwärts-Spannungsabfall der Diode ^4-6 ist, die mit einem nahezu konstanten Strom versorgt wird« Da der Temperaturkoeffizient von V^ so gewählt werden kann, dass er fast gleich dem Temperaturkoeffizienten von V-, ist, so wird die Bezugsspannung EL konstant ungeachtet der Umgebungstemperatur, Zwischen die Anschlussklemme der Stromquelle und den Abgriffspunkt ö ist ein Widerstand ^5 geschaltet und wirkt als Kompensationswiderstand bei schwankender Stromversorgung. Bleiben die Betriebsbedingungen bei dem Gleichstrommotor 1 unverändert, so muss das an der Kollektorelektrode des ersten verstärkenden Transistors 19 konstant sein trotz schwankender Speisespannung. Steigt die Speisespannung an, so verstärkt sich der durch den Widerstand Ue 5 fließende Strom, wobei die am Abgriffspunkt 8 liegende Spannung ansteigt mit der Folge, dass der durch den Widerstand 11 fließende Kollektorstrom des Transistors 19 stärker wird und die an der Kollektorelektrode des Transistors 19 liegende Spannung konstant hält.
Die Drehzahl des Motors 1 kann mit Hilfe eines Widerstan-, des ^8 und eines Schalters ^9 vorherbestimmt werden, welche Schaltungselemente zwischen die Anschlussklemme 2 des Motors und den Abgriffsüunkt 8 geschaltet werden. Der Widerstand Λ8 entspricht dem Widerstand R in der Fig.3 und wirkt als die Drehzahl bestimmendes Mittel nach der Gleichung (4) und der zugehörigen Beschreibung.
Für einige Verwendungszwecke, z.B» bei selbstabstimmenden Radiogeräten, ist es erwünscht, dass die Motorsteuereinrichtung den Gleichstrommotor nicht lediglich dadurch betreibt, dass eine
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Stromquelle mit der Einrichtung verbunden wird,
Kin zwischen die Kollektorelektrode des Transistors 22 und die Anschlussklemme 72 einer Stromquelle geschalteter Kondensator sichert, dass der Transistor 24 sich im Sperrzustand und der Transistor 22 sich im leitenden Zustand befindet, wenn die Schaltung mit Strom versorgt wird.
Zwischen die Anschlussklemme 72 der Stromquelle und die Basiselektrode des ersten Schalttransistors 22 ist ein Einschalter 37 geschaltet.
Wird das Steuersignal zum Anhalten des Motors der Basiselektrode des Transistors 24 über einen Kondensator 23 von der Eingangsklemme 29 aus zugeführt, so schaltet ein negatives Signal das Flip-flop so um, dass der Transistor 24 gesperrt wird, während der Transistor 22 leitend wird und den Motor 1 abbremst. Verschwindet das negative Signal, so wird der Transistor 24 leitend, während der Transistor 22 gesperrt wird, wobei der hotor wieder betrieben wird. Eine solche unerwünschte Arbeitsweise kann mit Hilfe einer Diode 33 nach der Erfindung vermieden werden. Die Anode der Diode 33 wird mit der Basiselektrode des zweiten Schalttransistors 24 und die Kathode der Diode 33 mit der Kollektorelektrode des ersten Schalttransistors 22 verbunden. Ist der Transistor 24 gesperrt und der Transistor 22 leitend, so wird ein der basiselektrode des Transistors 24 zugeführtes positives Signal von der Diode 33 und dem Kollektor-Emitterpfad des Transistors 22 so gedämpft, dass der Betriebszustand des Flip-flops nicht verändert wird. Alle anderen in der ?ig.5 dargestellten Schaltungselemente sind zusammengeschaltet, wie in der Fig.l dargestellt.
Die Fig.6 zeigt einen Schaltplan für eine weitere bevor-' zugte Ausführungsform der Erfindung. Die Schaltung weist nur vier
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Transistoren, und ein bistabiler Kreis ist offenbar nicht vorgesehen
Ein Transistor 14 im Drehzahlsteuerkreis 10 bildet zusammen mit einem Transistor 60 eine positive Rückkopplungsschleife mit zwei stabilen Betriebszuständen. Ein Widerstand 68 stellt den Kollektorwiderstand des Transistors 6l dar. Die Basiselektrode des Transistors 6C steht über einen Widerstand 66 mit der Kollektorelektrode des Transistors 14 in Verbindung. Zusammen mit dem Widerstand 63 ist eine Diode 64 zwischen die Kollektorelektrode des Transistors 60 und den Abgriffspunkt 8 einer Frückenschaltung geschaltet, die einen zweiten und einen dritten Widerstand 5, 6 aufweist, welche Widerstände zusammen mit einem ersten Widerstand 4 zum Gleichstrommotor 1 parallelgeschaltet sind. Die Kathode der Diode 64- weist eine Verbindung mit dem Abgriffspunkt 8 auf. bei Betätigung dee Einschalters 37 wird der Stromfluss durch die Diode 64 unterbrochen, und der Drehzahlsteuerkreis IC wird wirksam. Wird die Drehzahl des Motors 1 konstant gehalten, so ist das an der Kollektorelektrode des Transistors 14 liegende Potential genügend hoch, um den Transistor 6C über den Widerstand 66 mit Easisstrom versorgen zu können, wobei der Transistor 60 gesättigt wird. Die Diode 64 wird im Rückwärtssinne beaufschlagt, und der Drehzahlsteuerkreis IC arbeitet unabhängig von der Diode 64 und hält den Motor In Betrieb, selbst wenn hiernach der Einschalter 37 geöffnet wird. Wird der Anschlussklemme 29 ein negativer Impuls zugeführt, so wird der Transistor 60 gesperrt, wobei das an der Kollektorelektrode des Transistors 6C liegende Potential ansteigt und ein Strom duroh den Widerstand 63 und die Diode 64 fließt, der den · Transistor 14 voll sättigt· Der Kollektorstrom des Transistors 14 fließt durch einen Widerstand 15, und die an der Kollektorelektrode des Transistors 14 liegende Spannung sinkt ab·
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Hierbei werden die beiden Transistoren 12 und 60 gesperrt» In diesem Falle fließt durch den Transistor 12 kein Emitterstrom mit der Folge, dass der Motor 1 angehalten wird* Auf diese Weise kann durch den Sperrzustand des Transistors 60 der Motor im Stillstand erhalten werden« Ist der Transistor 60 gesperrt, so fließt durch einen Widerstand 55 ein Strom zur Basiselektrode des Transistors 56, wobei der Motor in der gleichen Weise abgebremst wird wie bei den Schaltungen nach den Figuren 1 und km
Mit der oben beschriebenen Motorsteuereinrichtung nach der Erfindung kann der Gleichstrommotor sofort zum Stillstand gebracht werden. Beträgt ζ·Β« das Trägheitsmoment des Motorlauferβ 1 Gramm/cm , und dreht sich der Läufer mit einer Drehzahl von 3000U/min«, so beträgt der Leerlaufdrehwinkel des. Läufers nach, der Erfindung ungefähr 180°, bei einem herkömmlichen Motor ohne Bremsschaltung jedoch ungefähr 900°. Bei einem selbstabstimmenden Radioempfänger mit der Motorsteuereinrichtung nach der Erfindung kann die Abweichung von der Abstimmfrequenz ein Fünftel so niedrig gehalten werden als bei einer herkömmlichen Einrichtung, wenn die zum Absuchen des gesamten Frequenzbandes erforderlichen Zeiten einander gleich sind.
Bei der erfindungsgemäßen Motorsteuereinrichtung beträgt die Abweichung bei der Motordrehzahl weniger als 1%, wenn die Speisespannung von 7,5 auf b,5 Volt absinkt, und weniger als 3%t «renn das Belastungedrehmoment von 0 Gramm/cm auf 5 Gramm/cm ansteigt.
Um bei der Kotordrehzahl eine hohe Genauigkeit erreichen zu können, muss der Widerstand k der vorgenannten Brückenschaltung aus demselben Material hergestellt werden wie die Läuferwicklung, und der Widerstand 5 muss aus demselben Material bestehen wie der
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•Widerstand 6 zusätzlich zu der Temperaturkompensation der Bezugsspannung»
Der Widerstandswert R- des Widerstandes k kann nach der Gleichung (2) bestimmt werden« Je nach der angestrebten Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik des Motors kann der Widerstand R- jedoch entsprechend der nachstehenden Gleichung abgeändert werden:
R1 < -Ip (6)
1 H2
Der nach der Gleichung (6) bemessene Widerstand R- ermöglicht eine Erhöhung des Ämfangsdrehmomentes, selbst wenn die Spannung der Stromquelle niedrig ist, obwohl die Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik beeinträchtigt wird.
Es ist Möglich, dass der Widerstand R^ den Wert Null aufweist. In diesem Falle wirkt der Kreis 10 als Konstantspannungssteuerkreis und hält die dem Motor zugeführte Spannung konstant.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und wird nur durch die beiliegenden Patentansprüche abgegrenzt.
Patentansprüche
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Claims (1)

  1. - Ib
    15*8527
    Pate nt ansprüche
    Steuereinrichtung für Gleichstrommotor zum Regulieren der Motordrehzahl, zum Abbremsen und Abgebremsthalten eines Gleichstrommotors, gekennzeichnet durch einen Gleichstrommotor mit einer ersten und einer zweiten Anschlussklemme, durch eine Gleichstromquelle mit einer ersten und einer zweiten Anschlussklemme, durch einen Drehzahlsteuerkreis mit einem ersten Widerstand, der zwischen die erste Anschlussklemme des Motors und die erste Anschlussklemme der Gleichstromquelle geschaltet ist, durch einen Leistungssteuerun transistor mit einer Basis-, einer Emitter- und einer Kolektorelektrode, wobei der Emitter-KollektorPfad des genannten Transistors zwischen die zweite Anschlussklemme des Motors und die zweite Anschlussklemme der Gleichstromquelle geschaltet ist, durch einen zweiten und einen dritten Widerstand, welche Widerstände zwischen die zweite Anschlussklemme des Motors und die erste Anschlussklemme der Gleichstromquelle in Reihe geschaltet sind, durch einen Verstärker mit zwei Eingangsklemmen und einer Ausgangs^ klemme, wobei die Eingangsklemmen mit der ersten Eingangsklemme des Motors und mit dem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten und dem dritten Widerstand verbunden sind, während die Ausgangsklemme mit der Basiselektrode des Leistungssteuerungstransistors verbunaei ist, durch einen Bremstransistor mit einer Basis-, einer Emitter- und einer Kollektorelektrode, wobei der Emitter-Kollektor-Pfad ■ des Bremstransistors mit der ersten und der zweiten Anschlussklemme des Motors in Verbindung steht, durch einen bistabilen. Kreis,
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    der zwei verschiedene Spannungspegel erzeugt und mit dem Drehzahlsteuerkreis und dem Bremstransistor so verbunden ist, dass der Drehzahlsteuerkreis mit dem Bremstransistor entsprechend den Spannungspegeln des bistabilen Kreises abwechselnd arbeitet·
    2) Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anschlussklemme des Gleichstrommotors und der Verbindungspunkt zwischen dem zweiten und dem dritten Widerstand durch einen vierten Widerstand mit einander verbunden sind, und dass der vierte Widerstand die Drehzahl des Motors auf einen gewünschten Wert vorherbestimmen kann«
    3) Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte bistabile Kreis mit dem Drehzahlsteuerkreis über eine Diode in Verbindung steht·
    4) Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte bistabile Kreis aus einem Flip-flop-Kreis besteht, der einen ersten und einen zweiten Schalttransistor mit je einer Basis-, einer Emitter- und einer Kollektorelektrode aufweist, und dass die beiden Schalttransistoren abwechselnd leitend sind*
    5) Steuereinrichtung nach Anspruch kt dadurch gekennzeichnet, dass ein Anhaltesignal für den Gleichstrommotor über einen Kondensator zur Basiselektrode des zweiten Schalttransistors geleitet wird, und dass zwischen die Basiselektrode des zweiten Schalttransistors und die Kollektorelektrode des ersten Schalttransistors eine Diode geschaltet ist, die im Rückwärtssinne beaufschlagt wird,
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    -1*88527
    wenn der zweite Transistor leitend ost#
    6) Steuereinrichtung ,nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Verstärker mindestens einen Transistor mit einer Basis-, einer Emitter- und einer Kollektorelektrode enthält·
    7) Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Verstärker eine Temperaturkorapensationeinrichtung aufweist, die mindestens aus einer Diode besteht, welche Diode zwischen den Verbindungspunkt zwischen dem zweiten und dem dritten Widerstand und die entsprechende Eingangsklemme des Verstärkerβ geschaltet ist, und dass die Diode mit einem im wesentlichen konstanten im Vorwärtssinne beaufschlagenden Strom über einen Widerstand versorgt wird, der zwischen die zweite Anschlussklemme des Gleichstrommotors und die entsprechende Eingangsklemme des Verstärkers geschaltet 1st·
    8) Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Verstärker aus einem Transistor besteht, der eine Basis-, eine Emitter- und eine Kollektorelektrode sowie diegleiche Leitfähigkeit aufweist wie der Leistungssteuerungstransistör, wobei die Basis- und die Emitterelektrode zusammen als die genannten beiden Eingangsklemmen wirken und mit dem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten und dem dritten Widerstand bezw. mit der ersten Anschlussklemme des Gleichstrommotors in Verbindung stehen, und dass die Kollektorelektrode als die genannte Ausgangsklemme wirkt und mit der Basiselektrode des LeistungsSteuerungstransistors verbunden ist·
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    .9) Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Verstärker aus einem ersten und einem zweiten 'Verstärkungstransistor besteht, die je eine Basis-, eine Emitter- und eine Kollektorelektrode aufweisen sowie eine entgegengesetzte Leitfähigkeit in bezug auf den Leistungssteuerungstransistör, dass die Basis- und die Emitterelektrode des ersten Verstärkungstransistors mit dem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten und dritten Widerstand bezw· mit der ersten Anschlussklemme des Gleichstrommotors in Verbindung stehen, dass die Kollektorelektrode des ersteh Verstärkungstransistörs mit der Basiselektrode des zweiten Verstärkungstransistors verbunden ist, und dass die Emitter- und die Kollektorelektrode des zweiten Verstärkungstransistors mit der ersten Anschlussklemme des Gleichstrommotors bezw» mit der Basiselektrode des Leistungssteuerungstransistors in Verbindung steht,
    10) Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anschlussklemme der Gleichstromquelle mit dem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten und dem dritten Widerstand über einen Widerstand in Verbindung steht, der die Wirkung von SpannungsSchwankungen bei der Gleichstromquelle vermindert*
    11) Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte bistabile Kreis einen Schalttransistor mit einer Basis-, einer Emitter- und einer Kollektorelektrode aufweist, dass die Basis- und die Kollektorelektrode des Schalttransistors mit der Kollektorelektrode bezw» mit der Basiselektrode des Transistors im Drehzahlsteuerkreis verbunden sind, und dass die genannten Transistoren einen bistabilen Kreis bilden (Schaltung nach der Pig,6),
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DE1588527A 1966-02-16 1967-02-14 Einrichtung zur Drehzahlregelung und zur KurzschluBbremsung eines konstant erregten Gleichstromnebenschlußmotors Expired DE1588527C3 (de)

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C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
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