DE1638118C3 - Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Gleichstrommotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Gleichstrommotors mit einem an den Gleichstrommotor angeschlossenen Wechselstrom-Tachogenerator, bestehend aus einem die Generatorspannung gleichrichtenden Gleichrichter, der eine Gleichspannung mit einer überlagerten Wechselspannung abgibt, aus einer die Wechselspannung anteilsmäßig vermindernden Anordnung und aus einem Verstärker, durch den die Gleichspannung mit der überlagerten Wechselspannung mit einer Bezugsspannung verglichen wird und der einen Steuerstrom für den Gleichstrommotor abgibt.

Bei einer bekannten Schaltungsanordnung der zuvor beschriebenen Art (vgl. die US-PS 32 34 447) besteht die die Wechselspannung anteilsmäßig vermindernde Anordnung aus Widerständen und einem Kondensator, ist diese Anordnung also als Dämpfungsglied ausgeführt. Dieses Dämpfungsglied vergrößert die schon vorhandene Zeitkonstante des Regelkreises und verschlechtert damit dessen Regeldynamik.

Im übrigen ist eine Schaltungsanordnung 7um Regeln der Drehzahl eines Gleichstrommotors mit einem an den Gleichstrommotor angeschlossenen Wechselstrom-Tachogenerator bekannt (vgl. die DT-AS 12 197), bei der jedoch die Generatorspannung des Wechselstrom-Tachogenerators zunächst über einen Hochpaß geführt, dann gleichgerichtet, anschließend mit Hilfe eines Kondensators geglättet und schließlich einem Verstärker zugeführt wird. Diese Schaltungsanordnung hat den Nachteil, daß einerseits der Hochpaß kein lineares Übertragungsverhalten hat, daß andererseits der der Glättung dienende Kondensator wiederum die Zeitkonstante des Regelkreises vergrößert und damit dessen Regeldynamik verschlechtert.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, die bekannte, eingangs beschriebene Schaltungsanordnung zur Regelung der Drehzahl eines Gleichstrommotors mit einem an den Gleichstrommotor angeschlossenen Wechselstron.-Tachogenerator hinsichtlich der Regeldynamik zu verbessern, d. h. unter Beibehaltung einer hohen Ansprechempfindlichkeit die Zeitkonstance zu verringern.

Die Schaltungsanordnung, bei ,'ti die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die die Wechselspannung anteilsmäßig vermindernde Anordnung ein Vorverstärker ist, der aus zwei in direkter Kaskadenschaltung miteinander verbundenen und zueinander komplementären Transistoren besteht, und daß zwischen dem Ausgangskreis und dem Eingangskreis des Vorverstärkers ein Gegenkopplungs-Kondensator angeordnet ist. Durch die direkte Kaskadenschaltung von zwei zueinander komplementären Transistoren wird sichergestellt, daß die schon vorgegebene Zeitkonstante der Schaltungsanordnung durch den Vorverstärker, also durch die Wechselspannung anteilsmäßig vermindernde Anordnung, praktisch nicht vergrößert wird, während der zwischen dem Ausgangskreis und dem Eingangskreis des Vorverstärkers geschaltete Gegenkopplungskondensator dazu führt, daß die zugeführte Wechselspannung praktisch nicht verstärkt wird; die Wechselstromverstärkung des Vorverstärkers ist im Verhältnis zu dessen Gleichstromverstärkung also ausschließlich durch eine selektive, nur für die Wechselspannung wirksame Gegenkopplung herabgesetzt.

Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auszugestalten und weiterzubilden, was im folgenden nur beispielhaft erläutert werden soll

21unächst empfiehlt es sich, zwischen dem Kollektor des ersten Transisiors und dem Eingangskreis des Vorverstärkers einen Form-Kondensator anzuordnen, der die Form der gleichgerichteten und teilweise geglätteten Generatorspannung bestimmt. Außerdem ist es zweckmäßig, zwischen dem Gleichrichter und dem Vorverstärker die Reihenschaltung aus einer Zenerdiode und mehreren in der Richtwirkung zum Eingangskreis des Vorverstärkers hinweisenden Halbleiter-Dioden vorzusehen, wobei die Halbleiter-Dioden den Temperaturgang der Zenerspannung ausgleichen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Gleichstrommotors,

F i g. 2 ein Diagramm der in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 auftretenden Spannungen und Ströme an den angegebenen Meßpunkten und

F i g 3 ein Schaltschema der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.

Die F i g. 1 zeigt einen Gleichstrommotor 1 mit

einem angeschlossenen Wechseistrum-Tachogenerator 2. Die Generatorspannung des Wechselstrom-Tachogenerators 2 wird einem Gleichrichter 3 zugeführt. Hinter dem Gleichrichter 3 steht die gleichgerichtete Generatorspannung, die aus einer Gleichspannung und einer überlagerten Wechselspannung zusammengesetzt ist. Die gleichgerichtete Generatorspannung wird über eine Zenerdioae 4 einem Vorverstärker 5 zugeführt. Der Vorverstärker 5 ist so ausgeführt, daß sich für die Gleichspannung eine wesenllieh größere Verstärkung als für die Wechselspannung ergibt, anders ausgedrückt, daß die Wechselspannung anteilsm'äßig vermindert wird. Der Ausgang des Vorverstärkers 5 ist mit dem Eingang eines Verstärkers 6 verbunden. Der Verstärker 6 ist für eine Einspeisung; eines Steuerstromes in die Feldwicklung des Gleichstrommotors 1 vorgesehen und so ausgeführt, daß ein Steuerstrom nur dann abgegeben wird, wenn die Eingangsspannung des Verstärkers 6 größer ist als ein bestimmter Schwellwert. Wird der Verstärker 6 für eine Einspeisung eines Steuerstromes in die Ankerwicklung des Gleichstrommotors 1 vorgesehen, so muß er so ausgeführt sein, daß ein Steuerstrom nur dann abgegeben wird, wenn die Eingangsspannung des Verstärkers 6 kieln>.i :~t a!^c. ein bestimmter Schwellwert. Im übrigen ist der Verstärker 6 so ausgebildet, daß er intermittierend einen konstanten Strom abgibt. Besteht die gleichgerichtete und in dem Vorverstärker 5 vorverstärkte Generatorspannung aus einer Gleichspannung, die dem Schvvelhvert des Verstärkers 6 entspricht, und einer überlagerten Wechselspannung, so gibt der Verstärker 6 einen impulsförmigen Strom ab, bei dem die Impulshöhe konstant ist und die Impulsfolge sowie die Impulslänge von der überlagerten Wechselspannung abhängen.

Die F i g. 2 a bis 2 d zeigen Diagramme der in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 auftretenden Spannungen und Ströme, und zwar an den angegebenen Meßpunkten. Im einzelnen sind dargestellt in der Fig. 2a (Meßpunkt A) die gleichgerichtete Generatorspannung U_A und die Bezugsspannung U_n,,, in der F i g. 2 b (Meßpunkt B) die gleichgerichtete und teilweise geglättete Generatorspannung L/_ß, zusammengesetzt aus einer Gleichspannung, deren zeitlicher Verlauf dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl des Gleichstrommotors 1 entspricht, und aus einer überlagerten Wechselspannung, in der F i g. 2 c (Meßpunkt C) die Ausgangsspannung U_c des Vorverstärkers 5 bzw. die Eingangsspannung des Verstärkers 6, wobei die Gleichspannung wesentlich verstärkt ist, während die Wechselspannung unverändeit geblieben ist, und der Schwellwert O_n des Verstärkers 6 und schließlich in der Fig. 2d den impulsförmigen Strom l_Kee.

Treten an dem Gleichstrommotor 1 Belastungsund oder Spannungsschwankungen auf, so ändert sich zunächst die Drehzahl des Gleichstrommotors 1, z. B. sinkt die Drehzahl des Gleichstrommotors 1. Damit sinkt auch die Generatorspannung des Wechselstrom-Tachogenerators 2 und folglich auch die gleichgerichtete Generatorspannung U _K bzw. die gleichgerichtete und teilweise geglättete Generatorspannuns· V_u. Auch die Ausgangsspannung L₁ des Vorverstärkers 5 sinkt, so daß der Strom I_Rvi, insgesamt, d. h. der zeitliche Mittelwert des Stromes I₁₁₁.^ kieiner wird. Das Feld Jcs Gleichstrommotors 1 wird geschwächt, die Drehzahl steigt wieder an.

Die F i g. 3 zeigt nun das Schahschema eines konkreten Ausführungsbeispiels der zuvor erläuterten Schaltungsanordnung. Mit Hilfe eines Potentionvters R₁ kann die siewünschte Drehzahl des Gleichstrommotors 1 eingestellt werden. Mit der Zenerdiode 4, über die die gleichgerichtete Generatorspaiinung U_A dem Vorverstärker zugeführt wird, sind mehrere Halbleiter-l'ioden D₁, D., und D_:) derart in Reihe geschaltet, daß ihre Richtwirkung zum Eingangskreis des Vorverstärkers 4 hinweist. Die Halbleiter-Dioden D₁, D., und Z)., gleichen den Temperaturgang der Zenerspannung aus.

Der Vorverstärker 5 besteht aus zwei in direkter Kaskadenschaltung miteinander verbundenen und zueinander komplementären Transistoren Q₁, Q₂. Zwischen dem Ausgangskreis und dem Eingangskreis des Vorverstärkers 5 ist ein Gegenkopplungs-Kondensator C₂ angeordnet. Außerdem ist im Ausführungsbeispiel "zwischen dem Kollektor des ersten Transistors Q₁ und dem Eingangskreis des Vorverstärkers 5 ein Form-Kondensator C₁ vorgesehen. Der Gegenkopplungs-Kondensator C, sorgt dafür, daß die zugeführte Wechselspannung praktisch nicht verstärkt wird, während der Form-Kondensator C₁ die Form der gleichgerichteten und teilweise geglätteten Generatorspannung U_B bestimmt. Schließlich weist im Ausführungsbeispiel der Verstärker 6 drei Transistoren Qr Qv Osⁱⁿ Kaskadenschaltung auf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Gleichstrommotors mit einem an den Gleichstrommotor angeschlossenen Wechselstrom-Tachogenerator, bestehend aus einem die Generatorspannung gleichrichtenden Gleichrichter, der eine Gleichspannung mit einer überlagerten Wechselspannung abgibt, aus einer die Wechselspannung anteilsmäßig vermindernden Anordnung und aus einem Verstärker, durch den die Gleichspannung mit der überlagerten Wechselspannung mit einer Bezugsspannung verglichen wird und der einen Steuerstrom für den Gleichstrommotorabgibt, dadvirchgekennzeichn e t, daß die die Wechselspannung anteilsmäßig vermindernde Anordnung ein Vorverstärker (5) ist, der aus zwei in direkter Kaskadenschaltung miteinander verbundenen und zueinander kornplementären Transistoren (O₁. O₂) besteht, und daß" zwischen dem Ausgangskreis und dem Eingangskreis des Vorverstärkers (5) ein Gegenkopplungs-Kondensator (Co) angeordnet ist.

2. Schaltungsanordnung "nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kollektor des ersten Transistors (Q₁) und dem Eingangskreis des Vorverstärkers (5) ein Form-Kondensator (C₁) angeordnet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gleichrichter (3) und dem Vorverstärker (5) die Reihenschaltung aus einer Zenerdiode (4) und mehreren in der Richtwirkung zum Eingangskreis des Vorverstärkers (5) hinweisenden Halbleiter-Dioden (D₁, D₂, D₃) vorgesehen ist.