DE1588654B2 - ARRANGEMENT FOR THE SPEED CONTROL OF A DC COLLECTOR MOTOR, IN PARTICULAR A SMALL MOTOR - Google Patents
ARRANGEMENT FOR THE SPEED CONTROL OF A DC COLLECTOR MOTOR, IN PARTICULAR A SMALL MOTORInfo
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- DE1588654B2 DE1588654B2 DE19671588654 DE1588654A DE1588654B2 DE 1588654 B2 DE1588654 B2 DE 1588654B2 DE 19671588654 DE19671588654 DE 19671588654 DE 1588654 A DE1588654 A DE 1588654A DE 1588654 B2 DE1588654 B2 DE 1588654B2
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- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Drehzahlregelung eines Gleichstromkollektormotors, bei der ein eine der Solldrehzahl proportionale Frequenz vorgebender Taktgenerator eine den Motorstrom direkt oder über einen elektronischen Schalter steuernde bistabile Kippstufe periodisch einschaltet, ein mit der Motorwelle gekuppelter Istdreh-r zahlgeber die bistabile Kippstufe wieder ausschaltet und ein elektrisches Differenzierglied verwendet ist. Eine solche Anordnung für einen Elektromotor beliebiger Art ist in der USA.-Patentschrift 2 932 788 beschrieben und dargestellt. Differenzierglieder dienen dabei zur Erzeugung scharfer negativer Impulse.The invention relates to an arrangement for regulating the speed of a DC collector motor, in which a frequency that is proportional to the setpoint speed is given by a clock generator Periodically switches on the motor current directly or via an electronic switch controlling bistable multivibrator, an actual speed encoder coupled to the motor shaft switches the bistable multivibrator off again and an electrical differentiator is used. Such an arrangement for an electric motor of any Art is described and illustrated in U.S. Patent 2,932,788. Differentiators serve thereby generating sharp negative impulses.
Diese Erfindung ist insbesondere für kleine und kleinste Gleichstromkollektormotoren vorgesehen. Sie läßt sich vorzugsweise bei Kleinstmotoren anwenden, die in Tonaufzeichnungsgeräten, beispielsweise Tonband- und Diktiergeräten, eingebaut werden. Auf die Verwendung in diesen Geräten ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt.This invention is particularly intended for small and very small DC collector motors. she can be used preferably in miniature motors that are used in sound recording devices, for example tape recorders and dictation machines. However, the invention is applicable to use in these devices not restricted.
Durch die USA.-Patentschrift 3 192 461 ist ebenfalls eine Anordnung zur Drehzahlregelung eines Gleichstromkollektormotors bekanntgeworden. Dabei ist auch ein Taktgenerator vorgesehen, der eine den Motorstrom steuernde bistabile Kippstufe periodisch einmal oder mehrmals pro Ankerumdrehung einschaltet. Ein induktiver Istdrehzahlgeber, der mit dem Motor in Verbindung steht, schaltet die bistabile Kippstufe wieder aus. Aus der französischen Patentschrift 1388 202 ergibt sich, daß man auch einen elektromechanischen Impulsgeber zur Messung der Motoristdrehzahl verwendet hat.U.S. Patent 3,192,461 is also an arrangement for speed control of a DC collector motor has become known. Included a clock generator is also provided which periodically generates a bistable multivibrator that controls the motor current switches on once or several times per armature revolution. An inductive actual speed sensor that works with is connected to the motor, the bistable multivibrator switches off again. From the French patent specification 1388 202 shows that you can also use an electromechanical pulse generator to measure the Has used actual engine speed.
Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der bekannten Regelvorrichtungen und enthält Bauelemente, die im Zusammenhang mit der Gesamtkombination des Aufbaus der Regelvorrichtung zu einer genaueren Regelung führen soll. Bei schwankender Einschaltdauer der Motorstromimpulse entstehen häufig Regelschwingungen, welche die GenauigkeitThe invention aims to improve the known control devices and contains components, those in connection with the overall combination of the structure of the control device to one should lead to more precise regulation. If the duty cycle of the motor current pulses fluctuates often control oscillations, which affect the accuracy
ίο des Regelvorganges ungünstig beeinflussen. Um diesen in den bekannten Fällen nicht abgewepdeten • Nachteil zu verhüten, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Taktfrequenz entsprechend zu beeinflussen und dadurch eine Dämpfung zu erreichen.ίο have an unfavorable influence on the control process. To this one It is the object of the invention to prevent a disadvantage that is not averted in the known cases based on influencing the clock frequency accordingly and thereby achieving damping.
Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung de.r eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Ausgang der bistabilen Kippstufe und einem Steuereingang des Taktgenerators eine differenzierende oder differenzierend-integrierende Rückführung derart angeordnet ist, daß bei länger werdenden Motorstromimpulsen die Frequenz des Tatkgenerators erniedrigt wird, und umgekehrt. s Elektrische Differenzierglieder sind zwar an sich ' bekannt, sie wurden aber noch nicht zur Veränderung der Taktfrequenz und zur Dämpfung von Regelschwingungen in elektronischen Drehzahlregelanordnungen für Gleichstromkollektormotoren angewandt. Damit im Zusammenhang steht der an sich bekannte Taktgenerator, der die Vermeidung vonRegelschwingungen mit Hilfe der Rückführung da.nn besonders erfolgreich zur Auswirkung kommen läßt, wenn die Schwingfrequenz dieses Taktgenerators gleichzeitig gegenüber Schwankungen der Batteriespannung der Regelanordnung und auch der Umgebungstemperatur stabilisiert ist. Dies wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß als Taktgenerator ein astabiler Transistor-Multivibrator vorgesehen ist mit je einer Diode in den Kollektorleitungen der Transistoren oder nur einer Diode in einer gemeinsamen Kollektorleitung der Transistoren.This object is achieved in an arrangement of the type mentioned at the outset according to the invention in that a differentiating or differentiating-integrating feedback is arranged between the output of the bistable multivibrator and a control input of the clock generator in such a way that the frequency of the clock generator is reduced as the motor current pulses become longer , and vice versa. s Electrical differentiators are indeed in themselves' known but have not yet applied for changing the clock frequency and damping control oscillations in electronic speed control devices for DC commutator motors. Related to this is the clock generator, known per se, which allows the avoidance of control oscillations with the help of the feedback da.nn to come into effect particularly successfully if the oscillation frequency of this clock generator is stabilized against fluctuations in the battery voltage of the control arrangement and also the ambient temperature at the same time. This is achieved according to an advantageous embodiment of the invention in that an astable transistor multivibrator is provided as the clock generator, each with a diode in the collector lines of the transistors or only one diode in a common collector line of the transistors.
Da die Anwendung der Erfindung nicht auf eine bestimmte Bauart des Gleichstromkollektormotors beschränkt ist, wird davon abgesehen, diesen Motor Vx näher zu beschreiben und darzustellen. Es sei lediglich erwähnt, daß eine Anwendung bei Kleinstmotoren mit den Merkmalen der deutschen Patentschrift 1188 709 besonders vorteilhaft ist.Since the application of the invention is not restricted to a specific type of DC collector motor, it is refrained from describing and illustrating this motor V x in more detail. It should only be mentioned that an application in miniature motors with the features of German patent specification 1188 709 is particularly advantageous.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigtAn embodiment of the invention will now be explained with reference to the drawings. In it shows
F i g. 1 in schematischer Weise den Aufbau der erfindungsgemäßen Regelanordnung,F i g. 1 schematically shows the structure of the control arrangement according to the invention,
Fig. 2a und 2b Impulsdiagramme zur Anordnung nach F i g. 1,2a and 2b timing diagrams for the arrangement according to FIG. 1,
F i g. 3 a und 3 b je eine Bauart für einen bei der Erfindung anwendbaren Multivibrator.F i g. 3 a and 3 b each have a design for a multivibrator that can be used in the invention.
Für die erfindungsgemäße Drehzahlregelanordnung ist die in F i g. 1 schematisch dargestellte Zuordnung der Schaltungselemente vorgesehen. Ein Taktgenerator 1 schaltet periodisch eine bistabile Kippstufe 2 ein, die direkt oder über einen elektronischen Schalter 3 das Schließen des Motorstromkreises bewirkt, wobei der Motoranker 4 Spannung erhält. In einer bestimmten Winkelstellung des Motorankers wird über ein an ihm angebrachtes mechanisches Kontaktstück 5 ein Rückstellimpuls auf die bistabile Kippstufe 2 gegeben, so daß diese zurückkippt und dadurch der Motorstrom wieder aus-For the speed control arrangement according to the invention, the one shown in FIG. 1 assignment shown schematically of the circuit elements provided. A clock generator 1 switches a bistable periodically Flip-flop 2, which closes the motor circuit directly or via an electronic switch 3 causes the motor armature 4 receives tension. In a certain angular position of the motor armature a reset pulse to the mechanical contact piece 5 attached to it bistable flip-flop 2 is given, so that it tilts back and thus the motor current is turned off again.
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geschaltet wird. Links in Fig. 1 ist eine Batterie als von Regelschwingungen in Anordnungen zur Dreh-Stromquelle für den Motoranker 4 angedeutet. Zahlregelung gemäß der Erfindung.is switched. On the left in Fig. 1 is a battery as of control oscillations in arrangements for the rotary power source indicated for the motor armature 4. Payment scheme according to the invention.
Die Wirkungsweise dieser Anordnung wird nun in Taktgeneratoren mit LC-Schwingkreisen benötigen Verbindung mit Fig. 2a und 2b erklärt. Zeile A in dem in Frage kommenden Frequenzbereich (z.B. zeigt die Impulse des Taktgenerators 1, Zeile B die 5 50 Hz bei 3000 Umdr./Min.) zur Erreichung einer Impulse des mechanischen Kontaktstücks 5 und guten Frequenzkonstanz großvolumige Ferrit-Schalen-Zeile C die Motorstromimpulse. Bei geringer Dreh- oder Topfkerne, wodurch die Verwendung der bemomentbelastung des Motors (Fig. 2a) wird die schriebenen Regelanordnung in kleinen Tonaufzeichbistabile Kippstufe 2 und mit ihr der Motorstrom nungsgeräten sehr erschwert sind. Bei .RC-Phasenkurz nach dem Einschalten durch den Impuls des io Schiebergeneratoren mit Transistoren läßt sich eine Kontaktstücks 5 (Zeile B) wieder ausgeschaltet, so ausreichende Frequenzstabilität gegenüber Schwandaß der mittlere Ankerstrom des Motors ent- kungen der Batteriespannung und der Umgebungssprechend der geringen Belastung klein bleibt. Bei temperatur nur mit großem Aufwand an Stabilisiegrößerer Belastung (Fig. 2b) bleibt die Winkel- rungsmitteln (z. B. Zenerdioden, temperaturabhängistellung des Motorankers gegenüber dem Einschalt- 15 gen Widerständen) und oft nur in einem begrenzten phasenwinkel der Taktgeneratorimpulse erheblich Temperaturbereich erreichen.The mode of operation of this arrangement will now be explained in clock generators with LC resonant circuits in connection with FIGS. 2a and 2b. Line A in the relevant frequency range (for example, the pulses from the clock generator 1, line B shows the 5 50 Hz at 3000 rpm) to achieve a pulse of the mechanical contact piece 5 and good frequency constancy large-volume ferrite shell line C the Motor current pulses. With small rotary or pot cores, whereby the use of the torque load of the motor (Fig. 2a) is the written control arrangement in small Tonaufnahmbistabile flip-flop 2 and with it the motor current voltage devices are very difficult. With .RC phases shortly after switching on by the impulse of the io slide generator with transistors, a contact piece 5 (line B) can be switched off again, so sufficient frequency stability against Schwandass the mean armature current of the motor, the battery voltage and the environment corresponding to the low load small remain. At temperature only with great effort to stabilize a greater load (Fig. 2b), the angulation means (e.g. Zener diodes, temperature-dependent position of the motor armature in relation to the switch-on resistors) and often only reach a considerable temperature range in a limited phase angle of the clock generator pulses.
mehr zurück, so daß der Ausschaltimpuls und damit Im vorliegenden Fall wird ein mit Siliziumdie Rückstellung der bistabilen Kippstufe 2 ent- transistoren 11, 12 bestückter astabiler Multivibrator sprechend später erfolgt. Dadurch entstehen längere nach Fig. 3a oder 3b verwendet, der durch Ein-Motorstromimpulse und ein höherer mittlerer Anker- 20 fügen einer Diode 13 in eine gemeinsame Kollektorstrom, der der erhöhten Drehmomentbelastung ent- leitung oder durch Einfügen je einer Diode 14, 15 spricht. in die Kollektorleitungen der Transistoren gegenübermore back, so that the switch-off pulse and thus in the present case is one with silicon die Resetting of the bistable multivibrator 2 de-transistors 11, 12 equipped astable multivibrator speaking later. This results in longer ones according to Fig. 3a or 3b used, the one-motor current pulses and a higher middle armature 20 add a diode 13 in a common collector current, deriving from the increased torque load or by inserting a diode 14, 15 each speaks. in the collector lines of the transistors opposite
Dadurch läuft derMotor stets synchron zur Impuls- Temperatur- und BatteriespannungsschwankungenAs a result, the motor always runs synchronously with the pulse, temperature and battery voltage fluctuations
frequenz des Taktgenerators 1, und die Drehzahl ist, stabilisiert wird.frequency of the clock generator 1, and the speed is, is stabilized.
unabhängig von der Drehmomentbelastung des 25 Es ist zu erwähnen, daß die Verwendung vonregardless of the torque load of the 25 It should be mentioned that the use of
Motors, konstant. Die Drehzahlkonstanz ist gleich Dioden bei elektronischen Regelvorrichtungen zurMotor, constant. The speed constancy is equal to diodes in electronic control devices
der Frequenzkonstanz des Taktgenerators 1. Ausschaltung einer frequenzändemden Wirkung desthe frequency constancy of the clock generator 1. Elimination of a frequency changing effect of the
Der beschriebene Phasenvergleich der Ein- und bei Germanium-Transistoren mit der TemperaturThe described phase comparison of the single and germanium transistors with the temperature
Ausschaltimpulse kann ein- oder mehrmals pro stark ansteigenden Kollektor-Basis-Reststromes inSwitch-off impulses can occur once or several times per strongly increasing collector-base residual current in
Umdrehung des Motorankers durchgeführt werden. 30 Taktgeneratoren an sich bekannt ist. Im vorliegendenRotation of the motor armature. 30 clock generators is known per se. In the present
Es ist keine Sollspannungsquelle notwendig, die Fall werden die Dioden gemäß F i g. 3 a und 3 b hineinen Temperaturgang der Solldrehzahl verursachen gegen dazu verwendet, die frequenzändernde Wirköitnte. Da die Motorspannung immer voll ein- und kung von Änderungen der Batteriespannung zu komausgeschaltet wird, entsteht am elektronischen pensieren. Diese Dioden sind zudem mit den Kollek-Schalter 3 (Transistor) nur eine sehr geringe und 35 toren der betreffenden Transistoren verbunden, im unerhebliche Verlustleistung. bekannten Falle hingegen mit dem BasisanschlußNo nominal voltage source is necessary; the diodes according to FIG. 3 a and 3 b inside The temperature drift of the set speed is used to counteract the frequency-changing effect. Since the motor voltage is always fully switched on and changes in the battery voltage are too much is created by electronic pause. These diodes are also with the Kollek switch 3 (transistor) only a very small and 35 gates of the transistors in question connected, im insignificant power loss. known case, however, with the base connection
Auf Grund des Trägheitsmoments des Motor- eines Transistors.Due to the moment of inertia of the motor of a transistor.
ankers oder einer angekuppelten Schwungmasse Wenn die Bedingung UD = UBEo — UCEr erfüllt ist,
können in einer Anordnung nach dem bisher er- wird bei der Erfindung die Schwingfrequenz des
läuterten Teil der F i g. 1 Regelschwingungen in der 4° Multivibrators unabhängig von der Batteriespannung.
Weise auftreten, daß die Breite der Motorstrom- Dabei bedeutet U0 die Durchlaßspannung der
impulse und damit die Motordrehzahl um einen Diode beim gegebenen Kollektorstrom der Tran-Mittelwert
pendeln. Diese Erscheinung kann erfin- sistoren, UBEo die Basis-Emitter-Spannung der Trandungsgemäß
durch eine dämpfende Rückführung 6 sistoren beim vorgegebenen Arbeitspunkt und UCEr
vermieden werden. Ein Differenzierglied oder ein 45 die Kollektor-Emitter-Restspannung der Transistoren
kombiniertes Differenzier-Integrierglied führt bei beim vorgegebenen Kollektorstrom,
einer Änderung der Breite der Motorstromimpulse Die Kollektor-Emitter-Restspannung UCEr weist
dem Taktgeneratori eine Spannung zu, die dessen nur eine sehr geringe Temperaturabhängigkeit auf.
Schwingfrequenz verändert, und zwar so, daß seine Ist nun der Temperaturgang (dUD/dT) der Durch-Schwingfrequenz
bei breiter werdenden Motorstrom- 5° Iaßspannung der Diode gleich dem Temperaturgang
impulsen erniedrigt, bei schmaler werdenden Motor- (d UBEo/d T) der Basis-Emitter-Spannung der Transtromimpulsen
erhöht wird. sistoren, so wird die Schwingfrequenz des Takt-armature or a coupled flywheel If the condition U D = U BEo - U CEr is met, the oscillation frequency of the refined part of FIG. 1 control oscillations in the 4 ° multivibrator independent of the battery voltage. Occurrence that the width of the motor current U 0 means the forward voltage of the pulses and thus the motor speed around a diode at the given collector current of the Tran mean value. This phenomenon can be avoided according to the invention, U BEo the base-emitter voltage of the Trand, by a damping feedback 6 at the specified operating point and U CEr . A differentiating element or a differentiating-integrating element combined with the collector-emitter residual voltage of the transistors leads to the given collector current,
a change in the width of the motor current pulses. The collector-emitter residual voltage U CEr assigns a voltage to the clock generator which is only very slightly temperature-dependent. Vibration frequency changed, in such a way that its actual temperature response (dU D / dT) of the oscillation frequency with widening motor current 5 ° Iassvoltage of the diode is equal to the temperature response pulses, with narrowing motor (d U BEo / d T) the base-emitter voltage of the Transtromimpuls is increased. sistors, the oscillation frequency of the clock
Da die Rückführung differenzierend wirkt, wird generators bei Vernachlässigung der Kollektordie Schwingfrequenz des Taktgenerators 1 bei kon- Basis-Restströme der Transistoren auch temperaturstanter Breite der Motorstromimpulse nicht ver- 55 unabhängig. Die Kollektor-Basis-Restströme können ändert. Die Schwingfrequenz des Taktgenerators 1 vernachlässigt werden, wenn Siliziumtransistoren verwird also nur durch Änderungen des mittleren wendet werden. Die angegebene Gleichung kann gut Motorstroms verändert. Die Rückführung besteht erfüllt werden, wenn als Dioden 13, 14, 15 Germaz. B. aus einem Widerstands-Kondensator-Netzwerk. niumdioden verwendet werden. Mit der gezeigten Es sei noch erwähnt, daß die Anordnung eines 6o Schaltungsanordnung läßt sich eine etwa um den Differenziergliedes in elektronischen Regelvorrich- Faktor 10 bessere Frequenzkonstanz gegenüber einem tungen an sich bekannt ist. In keinem der bekannten einfachen Transistor-Multivibrator ohne Dioden 13, Fälle aber dient das Differenzierglied zur Dämpfung 14,15 erreichen.Since the feedback has a differentiating effect, if the collector is neglected, the oscillation frequency of the clock generator 1 is not independent of the motor current pulses with con-base residual currents of the transistors, even if the width of the motor current pulses is constant. The collector-base residual currents can change. The oscillation frequency of the clock generator 1 can be neglected if silicon transistors are used, so only by changing the middle one. The given equation can change motor current well. The return exists if the diodes 13, 14, 15 Germaz. B. from a resistor-capacitor network. nium diodes are used. It should also be mentioned that the arrangement of a 6o circuit arrangement allows a frequency constancy which is better by about the differentiating element in electronic control device factor 10 than is known per se. In none of the known simple transistor multivibrators without diodes 13, but in cases the differentiator is used to achieve attenuation 14.15.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US753957A US3522503A (en) | 1967-09-05 | 1968-08-20 | Electronic speed synchronizing regulator for direct current motors |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DER0046832 | 1967-09-05 | ||
| DER0046832 | 1967-09-05 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1588654A1 DE1588654A1 (en) | 1970-12-23 |
| DE1588654B2 true DE1588654B2 (en) | 1972-11-02 |
| DE1588654C DE1588654C (en) | 1973-05-17 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3221365C1 (en) * | 1982-06-05 | 1983-12-22 | Chemie Und Filter Gmbh, Verfahrenstechnik Kg, 6900 Heidelberg | Device for regulating a size by feeding an additive into a medium |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3221365C1 (en) * | 1982-06-05 | 1983-12-22 | Chemie Und Filter Gmbh, Verfahrenstechnik Kg, 6900 Heidelberg | Device for regulating a size by feeding an additive into a medium |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AT278978B (en) | 1970-02-25 |
| DE1588654A1 (en) | 1970-12-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |