DE1763881A1 - Schaltung zur Drehzahlsteuerung eines Gleichstrommotors - Google Patents

Description

X 2305
Dr. phil. G. B. HAGEN

Patentanwalt *| 7 6 3 8 8 1

8000 MÜNCHEN 71
Franz-Hals-Straße 21

Telefon796213 München, den 26. August 1968

Dr. H. /K./Ht.

Picker Corporation 1275 Mamaroneck Ave. White Plains, New York, U. S. A.

Schaltung zur Drehzahlsteuerung eines Gleichstrommotors

Priorität: 30. August 1967; U.S.A. Ser.No. 664, 321

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Drehzahlsteuerung eines Gleichstrommotors und insbesondere auf eine Schaltung zur Steuerung der Drehzahl und der Drehrichtung eines Gleichstrommotors in einem Röntgengerät, wobei dynami sei///irkende Bremsmittel vorgesehen sind, um ein "Fortlaufen" des Motors zu verhindern, wenn die mechanische Belastung des Motorankers geringer wird oder "negativ" wird.

Es gibt verschiedene Situationen, bei denen ein umkehrbarer Motor, der mit einem geeigneten Untersetzungsgetriebe verbunden ist, um eine-schwere Last zu transportieren, dazu im Stande sein muß, die Last bei einer Vielzahl verschiedener Geschwindigkeiten zu transportieren, und zwar sowohl entgegen als auch mit der auf die Last einwirkenden Schwerkraft. Bei der letzteren Situation ist eine

109844/0391

Bayerische Vereinebank München 820993 "^ ~

zusätzliche Steuerung des Motors erforderlich, urn zu verhindern, daß die auf die Last einwirkende Schwerkraft den aotor zum überdrehen bringt und als Generator wirkt, tfenn der Motor überdreht, ist die Kontrolle über die Transportgeschwindigkeit der Last offenbar verloren gegangen. Der Motor wird im allgemeinen über ein Untersetzungsgetriebe in der Weise mit der Last verbunden, daß, wenn die Stromversorgung zum Motor vollkoiaaen abgeschaltet wird, die Bewegung der Last aufhört, selbst wenn die Schwerkraft in der Richtung wirkt, die Last in Bewegung zu halten, v/enn jedoch der Motor mit dem Ziel betrieben wird, die Last bei einer niedrigen Geschwindigkeit zu transportieren, kann die Schwerkraft dahin wirken, daß die Last eich mit einer schnelleren Geschwindigkeit bewegt. Die Steuerung der Geschwindigkeit der Last durch eine Steuerung der Aktivierung des Motors ist damit verlornen gegangen .

Die erfindungsgemäße Steuerschaltung ist insbesondere für medizinische Anwendungen, wie etwa Fluoreszenzanalyse und Röntgenphotographie bestimmt. Bei solchen Anwendungen trägt ein schwerer Schlitten eine Röntgenröhre und einen Fluoreszenzschirm oder eine Röntgenfilmvorrichtung, die zur Halterung eines Bildverstärkers oder eines zu belichtenden Röntgenfilms dient. Der Schlitten muß bewegbar sein, um die Prüfung der verschiedenen Teile des Körpers des Patienten zu gestatten, die sich zwischen der Röntgenröhre und der Vorrichtung zur Fluoreszenzanalyse bzw. dem Röntgenfilm befinden. Der Patien wird im allgemeinen auf

109844/0399

- 3 - BAD ORIGINAL

'.d-iion !.nter:i;io' '.i'l-,ntisoji gelegt, der \x\:. eine i:orizontale .^chse um verschieden? Stellungen zwischen einer horizontalen und einer vertirraläti i; teilung drehbar ist. Der Schlitten bewegt sieh in gjeichor ii'ii&h um dieselbe horizontale Achse. Daher verläuft bei. der einen .ώ>. {,re na teilung die Bewegung dec Schlittens, die zur !"-rüfuiig der verschiedenen Teile des Körpers des Patienten ■üer.t, i:;; wesentlichen in einer horizontalen Richtung. In der anderen E>-tre:;isteilung :nui der S Mitten in einer im wesentlichen vertikalen liicutu; : herauf- und herunterbewegt werden, iers-de in diesen S teilung ei:, in denen die Bewegungsebene des Schlittens von der horizontalen Richtung wesentlich abweicht, tritt die Schwierigkeit auf, die Geschwindigkeitssteuerung bei der Bewegung des bphlitt^nc ^ufrechtzuerholten, während dieser rewärts bev/egt wird.

Bisher sind i>: it^ntgeneinrichtungen grc.Be Jägengewicl'J'e C3nut:;t va'de:i, α::; das jewicht des b iilittens auszubalancieren, v/enn uieser in eine:¹ Stellung benutzt wird, bei der seine bewegung im wesentlichen i;i vertikaler liichtung verläuft. Der Schlitten v/urde im &ilge:neinei: manuell bewegt, obwohl er auch von einem I-iotor angetrieben werden könnte. Die Benutzung eines selchen Gegengewichtes ist unvorteilhaft, 'veil dadurch das Gesamtgewicht der Einrichtung vergrößert wird und deren Installierung und Bewegung schwierig wird. Ferner muß die Einrichtung notwendigerweise massiv gebaut sein, um den Gregengewichtmeciienismus a uf ζ une Ivae η.

109844/0399 - -

_BAD

X 2305 - 4 -

Es sind verschiedene Versuche unternommen worden, um die obenerwähnten Probleme zu lösen. In dem USA-Patent Nr. 2 997 585 wird z.B. eine mit der Zimmerdecke im Zusammenhang stehende Gegengewichtanordnung beschrieben. Das USA^xPatent Nr. 3 013 155 beschreibt einen Röntgentisch, bei dem das Gewicht eines Patienten das Gewicht des Schlittens teilweise ausbalanciert. Die am 27· Juli iy67 eingereichte USA-Patentanmeldung No. 656 448 hatte eine Vorrichtung zum Gegenstand, bei der das Gewicht der Gegengewichte im wesentlichen vermindert werden kann. Bei keiner dieser dem Stand der Technik entsprechenden Anordnungen werden jedoch die Gegengewichte vollständig eliminiert. Die erfindungsgemäi3e Schaltungsanordnung soll den Lotor in der Weise steuern, daß keine Gegengewichte nötig sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlsteuerung eines Motors zu schaffen, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit einer mit dem Ilotor mechanisch verbundenen Last genau steuerbar ist, und zwar unabhängig davon, ob der Motor gegen die v/irkung der Schwerkraft oder in demselben Richtung wie die Schwerkraft arbeitet.

Eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlsteuerung eines einen Anker und eine Feldwicklung aufweisenden Gleichstrommotors, der mit einer anzutreibenden Last, die vorzugsweise aus einem Röntgeneinrichtungen tragenden Schlitten besteht, mechanisch verbunden ist und bei dem riittel zum Zuführen einer konstanten Spannung^

1098U/0399

BAD ORIGINAL

X 2J0I;) - 5 -

einer Polarität zu der IV-Id wicklung vorgesehen sind kennzeichnet sich gemäß der Erfindung durch einen erste und zweite Eingangssignale empfangenden Differentiaiverstarker zur Erzeugung eines dem ersten, durch das zweite Eingangssignal modifizierten "Eingangssignal proportionalen Ausgangssignales, durch einen Stromkreis zum Zuführen des ersten Singangssignales, welches zu einem für den Motor gewüne^ sehten Spannungswert proportional ist, zu dem Differentialverst'irker, durch einen auf das genannte Ausgangssignal ansprechenden Schaltkreis zur Steuerung der deia Motor zugeführten Spannung, durch einen auf die am Anker liegende Spannung ansprechenden Rückkopplungskreis zum Zuführen des zweiten Eingangssignaleszu dem Differentialverstärker und durch eine auf die am Anker liegende Spannung ansprechende Bremsvorrichtung zum elektrischen Belasten des Ankers, wenn die am Anker liegende Spannung den gewünschten Spannungswert übertrifft.

die Motordrehzahl bei den Bedingungen "keine Last" . oder "negative Last" dazu neigt größer zu werden, wird durch die elektrische .belastung des Ankers eine Bremsung herbeigeführt, so dai3 die Drehzahl des Ankers auf ihrem vorbestimmten Wert gehalten wird.

Sin Ausfiürungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen: 109844/0399

X 2305 - 6 -

Fi/gur 1 ein Blockdiagramm einer erfindungsge.ni^en Schaltung zur Drehzahlsteuerung eines Ho tors j

Figur 2 ein schem&tisches Diagramm einer erfindungsgernäßen Schaltung;

Figur 3 idealisierte Wellenformen der an verschiedenen Punkten der in Pig. 2 gezeigten Schaltung erscheinenden Signale;

Figur 4 eine Vorderansicht eines dem Stand de^echnik entsprechenden Röntgentisches in vertikaler Stellung wobei der Tisch im Schnitt gezeigt wird.

Figur 1 zeigt in der vereinfachenden Form eines ^lockdiagramms ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Schaltung zur Drehzahlsteuerung eines Motors. Die Schaltung enthalt, wie gezeigt, zwei Differentialverstärker 10, 12. Der erste Differentialverstärker 10 empfängt ein Eingangssignal von einem Schaltkreis H und ein anderes manuell gesteuertes Eingangssignal von einer Eingabevorrichtung 16. Das von dem Schaltkreis H kommende Eingangssignal ist ein Rückkoppiungssignal, das die Drehzahl des Motorankers 18 angibt, der über den Schaltkreis aktiviert wird. Das von der Eingabevorrichtung 16 kommende Eingangssignal zeigt die gewünschte Drehzahl des Motorankers 18 an, der mit einem geeigneten Untersetzungsgetriebe verbunden ist (nicht ge-

109844/0399 - ⁷ "

χ 23o:· - 7 -

ζ>~ igt), Hui eine Gciiwere Lo: st I ·} anzutreiben. Die JSingatevorficlitung : 6 .:a:-in ein "nanuell einstellbares Potentiometer, ei- \.\i\\ Ζ<~Λ'-~. von Schaltern oder andere geeignete l-Iittel enthalten, u.n den'. Differentialverstärker 10 Signale zuzuführen, deren Ar.irlituden im ve rr.chie denen gewünschten Drehzahlen des motors 1- entsprechen. Ir.i statischen Zustand, wenn der iiotor 1o >eino Dreliun ■: -"-usf'.ihrt und ein konstantes Eingangssignal vorbe- :'ti:.i::ter A:ai-litude vcn der Jirua be vorrichtung 16 komat, bei'in- ;tt siel·, der Dii'j'oroyiti.ulverstärker 10 in elne.:i ausbcälsncierten eier stat!:; ^:e': Surrt and. Der Differeii tislverst^;;rker 10 1/ejt e i ·, us^anrcsigi:-;! an den einen üingang des zweiten Differential /■?rtV:r^;v,; ' [-1, welches airzei^t, da. 3 sie: der Differentialver-..;t"^:rj-L.er 10 '.. ei::e:n ausbalancierten Zustand Lefindet.

.aiii λ ar Dil.Verentialverstärker iO r.ickt ausbalanciert ist, wie et..a ^urch _u;.^i;;.i-.-en eines Jir-gangssignales eiuer snderer. Ar:.]: Ii- bsA~ ve:: der .din^a ce vorrichtung lc, iilLrt er de ir. zweiten DIiierentialverot;:rker ¹^ ein Signal zu, d^s den Setrag des ..."ingeli.-den iibgleie-.s des Verstärkers 10 erzeigt. _kLn zweiter Singang zu de:a Diiferentialverstarker 12 wird von einen Sägezahngenerator ^O versorgt, der eine Sägezahnspannung sit einer ?re ;:;.-n: von ungefähr 120 Hz erzeugt. Der LIfferentialverstärker '2 ist dann während eines Abschnittes jedes üägezehnzyklus des 3-enerctors 20 nicht abgeglichen, wobei dieser ^;.bsciinitt durch cie A::n:litiide der von dem ersten Differentialverstärker 'C züge-

1 0984 A/0399

BAD ORIGINAL

X 2305 - 8 -

führten den mangelnden Abgleich kennzeichnenden Spannung bestimmt wird. Das Ausgangssignal des DifferentialVerstärkers 12 steuert den Schaltkreis 14, der wiederum die an dem Motoranker liegende Gleichspannung steuert. Wenn der Motor 18 mit der gewünschten Drehzahl rotiert, so bringt das dem Differentialverstärker 10 von dem Schaltkreis 14 zugeführt Rückkopplungssignal den DifferentialVerstärker 10 wieder in seinen ausbalancierten Zustand. Dies hat zur Folge, daß der Differentialverstärker 12 ein Signal an den Schaltkreis H gibt, und zwar zu einer geeigneten Zeit in jedem Zyklus der von dem Sägezahngenerator 20 an den Differentialverstärker 12 angelegten Sägezahnspannung, um die Drehzahl des Motors 18 konstant zu halten, voraussetzt, daß die Last 19 konstant bleibt. Wenn aufgrund einer Verringerung der mechanischen Last 19 die Drehzahl des Motors 18 abzufallen droht, führt das dem Differentialverstärker 10 zugeführte Rückkopplungesignal zu einem nichtabgeglichenen Zustand dieses Verstärkers, was auf den zweiten Differentialverstärker 12 übertragen wird. Dies hat zur Folge, daß der Motor 18 zu einer späteren Zeit in jedem Zyklus der an dem Differentialverstärker 12 liegenden Sägezahnspannung aktiviert wird und so die Drehzahl des Motors 18 herabgesetzt wird.

Bin weiteres Rückkopplungssignal von dem Schaltkreis 14 wird dem Eingang eines dynamischen Bremskreises 22 zugeführt, der außerdem ein Eingangssignal von dem Differentialverstärker 10 empfängt. Wenn die am Motor 18 liegende mechanische Last effektiv

109844/0399

9 -

X 2305 - 9 -

"negativ" wird, z.B. wenn die von dem Motor 18 bewegte Last 19 sich in Richtung der Schwerkraft bewegt, neigt der Motor 18 dazu, zu einem Generator zu werden. In diesem Pail hat das dem dynamischen Bremskreis 22 von dem Differentialverstärker 10 zugeführte Signal zur Folge, daß ein Widerstand an den Anker des Motors 18 gelegt wird, um die Ankerbelastung effektiv zu erhöhen. Dadurch wird der Motor 18 daran gehindert zu überdrehen und die Regelung der Drehzahl des Motors mit Hilfe des von der Eingabevorrichtung 16 dem Differentialverstärker 10 zugeführten Signales wird aufrechterhalten. Das Signal von dem Schaltkreis 14 verhindert unter normalen Bedingungen ein Tätigwerden des Bremskreises.

Die Erfindung wird aus dem in's einzelne gehenden schematischen Diagramm von Fig. 2 im Zusammenhang mit den Wellenformen der Fig. 5 besser verständlich werden. Wegen der Komplexität der in Fig. 2 gezeigten Stromkreise sind Relaisspulen und die von den Spulen betätigten Teile nicht als mechanisch miteinander verbunden gezeigt. Jedoch ist jedes Relais durch ein anderes Bezugszeichen bezeichnet, wobei die Relaisspule durch das Bezugszeichen und den Zusatz "a" und die RelaJBteile durch das selbe Bezugszeichen und die Zusätze "b", "c" usw. bezeichnet sind.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird dem erfindungegemäßen Steuerkreis an einer mit den Eingangsklemmen 24a, 24b verbundenen Span-

109844/0399 -10-

X 2305 - 10 -'

nungsquelle (nicht gezeigt) von 120 Volt und 60 Hz Spannung zugeführt. Die Klemmen 24a, 24b sind jeweils durch Sicherungen 26a bzw. 26b mit der Primärwicklung 28a eines Transformators 28 verbunden. Der Transformator 28 ist mit drei Sekundär- ' wicklungen 28b, 28c, 28d versehen. Die Wicklung 28c ist mit einer Mittelabzapfung versehen, und eine mit der Mittelabzapfung verbundene Leitung 30 dient als Bezugsspannungsleitung für den Steuerkreis.

Die einander entgegengesetzten Enden der Sekundärwicklung 28b sind mit einander^entgegengesetzten Eingangspunkten eines Ganzwellen-Brückengleichrichters verbunden, der das Bezugszeichen 32 trägt. Der Gleichrichter 32 erzeugt verschiedene für die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Steuerschaltung benötigte Spannungen. Zu diesem Zweck sind drei Zener-Dioden 34a, 34b und 34c mit einem Widerstand 36 über die Ausgangsklemmen des Gleichrichters 32 in Serie geschaltet. Ein Kondensator 38 ist ebenfalls über die Ausgangsklemmen geschaltet, um die pulsierende Ausgangsspannung des Gleichrichters zu glätten. Die Verbindung der Dioden 34a und 34b ist mit der Bezugsleitung 30 verbunden. Die Verbindung der Dioden 34b und 34c ist mit einer Leitung 40 verbunden, um ein Potential von ungefähr + 10 Volt zu erzeugen. Eine vierte Zener-Diode 42 ist in Serie mit einem Widerstand parallel zur Diode 34c geschaltet. Die Verbindung der Widerstände 44, 36 ist mit einer Leitung 46 verbunden, um ungefähr +15 Volt zu erzeugen. Die Verbindung der Diode 42 und des Widerstan-

109844/0399 - ¹¹ -

X 2305 - 11 -

des 44 ist mit einer Leitung 48 verbunden, um ungefähr +13 Volt zu erzeugen. Die positive Ausgangsklemme der Brücke 32 ist direkt mit einer Leitung 50 verbunden, um eine nichtregulierte Spannung von ungefähr + 25 Volt zu erzeugen. Die negative Ausgangsklertne des Gleidxichters 32 ist mit einer Leitung 52 verbunden, um ungefähr -5 Volt zu erzeugen.

Die in Pig. 1 gezeigte Eingabevorrichtung 16 enthält ein Potentiometer 54 mit einer Wicklung 54a und einem beweglichen Kontaktarm 54b. Die Wicklung 54a ist mit einer Mittelabzapfung versehen, wobei diese Hittelabzapfung mit der +10 Volt Leitung 40 verbunden ist. Die zwei Enden der Wicklung 54a sind miteinander und mit der Besugspotentialleitung 30 verbunden. Der Arm 5& b des Potentiometers ist vorzugsweise durch eine Feder in eine Mittelstellung vorgespannt (wie gezeigt), so daß sich der Arm in seiner Mittel- oder Ruhestellung auf einem Potential von ungefähr +10 Volt befindet. Sine Bewegung des Arms 54b von der Kittelstellung weg ergibt eine Reduzierung des an dem Arm liegenden Spannungspotentials. Der Arm des Potentiometers 34b ist nanuell einstellbar, und die an diesem Arm liegende Spannung steuert die Drehzahl des in Fig. 1 gezeigten Motors 13.

Der Arm 54b des Potentiometers 54 ist mechanisch mit einem Paar von Mikroschaltern 56, 57 verbunden, die normaler Weise offen sind, wenn sich der Arm 54b in seiner Hittelstellung be-

109844/0399

_ 12 -

BAD ORIGINAL

X 2305 - 12 -

findet. Eine Bewegung des Arms 54b in irgendeiner Richtung aus seiner Ruhestellung heraus hat zur Folge, deß einer der beiden Mikroschalter 56 und 57 sich schließt. Gerade das Schließen des einen oder des anderen Mikroschalte rs hat zur Folge, daß der Motor 18 in der einen Richtung oder in der umgekehrten Richtung läuft. Der Mikroschalter 56 liegt mit einen Grenzschalter 58 und einer Betätigungswicklung 60a eines Relais in Serie zwischen der -5 YoIt Leitung 52 und der +15 Volt Leitung 46. Dem Hikroschalter 57 ist in ähnlicher Weise zwischen die Leitungen 52 und 46 in Serie mit einem Grenzschalter 59 und einer Betätigungswicklung 61a geschaltet.

Die Sekundärwicklung 28d des Transformators 28 ist mit zwei einanderentgegengesetzten Eingangspunkten eines Ganzwellen-Brtickengleichrichters 62 verbunden. Einanderentgegenge setzte Ausgangspunkte des Gleichrichters 62 sind mit einanderentgegengesetzten Elektroden eines Glättungskondensators 64 und über Relaisteile 60b und 60c mit den einanderentgegengesetzten Enden einer Feldwicklung 18f des in Fig. 1 gezeigten Motors 18 verbunden. Die Relaisteile 60b und 60c dienen als Umkehrschalter, urn den Stromfluß durch die Feldwicklung 18f des Motors umzukehren, wenn die Betätigungswicklung 60a des Relais durch Schließen des Mikroschalters 56 erregt wird. Im unerregten Zustand der Wicklung 60a befinden sich die Re-

109844/0399 _ ,, _

X 2305 - 13 -

laisteile 60b, 60c in der gezeigten Stellung. D.h., daß ein Strom f ließt von der positiven Ausgangsklemme des Gleichrichters62 über die Relaisstrecke 60c, nach oben durch die Feldwicklung 18f und durch die Relaisstrecke 60b zurück zu der negativen Klemme der Brücke. Wenn die Relaisspule 60a aktiviert wird, kehren sich die Zustände der Relaisteile 60b, 60c um, und ein Strom fließt von der positiven Ausgangsklemxne des Gleichrichters durch die Relaisstrecke 60b, nach unten durch die Feldwicklung 18f und durch die £elaisstrecke 60c zurück zu der negativen Klemme der Brücke. Es ist offensichtlich, daß die Feldwicklung 18f erregt bleibt, solange der gesamte Steuerkffiis erregt ist. Der Motor wird jedoch nur dann rotieren, wenn sein Anker 18a unter der Steuerung der Differentialverstärker 10, 12 und des später noch zu beschreibenden Schaltkreises 14 aktiviert wird.

Der Anker 18a des Motors ist über eine geeignete Getriebeuntersetzung (nicht gezeigt) mit der schweren Last 19 mechanisch verbunden und wird durch eine Ganzwellen-Gleichrichterbrücke 68 aktiviert. Die Gleichrichterbrücke 68 enthält ein Paar in benachbarte Brückenzweige geschaltete Dioden 70a, 70b und ein Paar von gesteuerten Siliziumgleichriohtern (72a, 72b), die in die beiden übrigen Brückenzv/eige geschaltet sind. Kin Eingangspunkt des Gleichrichters 68 ist über eine Leitung 74 mit einer Seite der Primärwicklung dec Transformators 28 verbunden, und der andere Eingangspunkt de/s GIeich-

1098U/0399

X2305 - 14 -

richters ist über einen kleinen Widerstand 76 und eine Leitung 78 mit der anderen Seite der Primärwicklung 28a des Transformators verbunden. Damit der Anker 16a des Motors aktiviert wird, müssen die gesteuerten Siliziuragleichrichter (SCR) 72a, 72b während mindestens einiger AbHchnitte der abwechselnden Helbwellen der an dem Gleichrichter liegenden Eingangsspannung leitend sein. Gerade diese Zeit innerhalb jeder Halbwelle, in der einer der gesteuerten Siliziuragleichrichter leitet, ist für die dem Motoranker 18a zugeführte Gleichspannung maßgebend und steuert damit die Drehzahl des Motors. Ein Kondensator 80 ist parallel zu den Ausgangsklemmen des Gleichrichters 68 geschaltet, um die pulsierende Ausgangsgleichspannung des Gleichrichters zu glätten.

Eine Relaisspule 82a ist ebenfalls parallel zu der Primärwindung 28a des Transformators 28 über parallele , normalerweise geöffnete Relaisstrecken 6Od, 61b geschaltet. Wenn keine der Relaisspulen 60a oder 61a erregt wird, sind die Relaisstrecken 6Od, 61b beide offen (wie gezeigt) und die Relaisspule 82a wird nicht erregt. Wenn jedoch der Motor 18 durch eine Bewegung des Arms 54b des Potentiometers 54 aus dessen Mittelstellung und die darauf folgende Schließung eines der Mikroschalter 56 oder 57 zum Rotieren veranlaßt wird, schließt sich eine der Relaisstrecken 6Od oder 61b und aktiviert damit die Spule 82a. Eine Relaisstrecke 82b

1098U/0399 - ¹⁵ "

X c3O5 - 15 -

verbindet einen kleinen V/iderstand 04 über den Anker lös des Lotors, wenn der Hotor nicht rotiert und die 8pule 82a nicht er^sjt ist. Die Wirkung des Widerstandes β4 sorgt für ein schneller; ;. .1 hai ten des Ankers 13a, wenn der Potentiometerarm :34b in seine ilittelstellung zurückkehrt, um die Rote tion des j lot cue zu stoppen.

Der π rs to Jii.'ferentialverstärker 10 enthii.lt ein Paar WPIi- Transistoren 36, be, deren Kollektoren über Widerstünde 90 bzw. ?2 ...it der + 13 Volt Leitung 46 verbunden sind. Die Emitter der Transistoren 06, όό sind miteinander und mit dein Kollektor eines IiPJ-lanristers j4 verbunden, dessen emitter mit der -3 VoI*. Leitung j2 über einen Widerstand 96 verbunden ist. Die Basis des Transistors _:)4 ist mit der Besursp^tentialleitung 30 über einen V/iderstand 96 und mit der -~ Volt Leitung ;2 über eine Zener-Diode 100 verbunden. Die Basis des Transistors 94 wird auf einem positiven Potential bezgl. des Emitters des Transistors durch eine Zener-Diode 100 gehalten, so daß der Transistor ?4 als konstante Stromquelle für die Transistoren 86,68 die-nt.

Die Basis des Transistors 88 ist über einen Widerstand 102 mit dem beweglichen Arm 54b des Potentiometers 54 zur Steuerung der Drehzahl verbunden. Ein Spannungsteiler mit einer Zener-Diode 104, festen Widerständen 106, 1Oo und einem vari-

- 16 1098U/0399

6AD

X 2305 - 16 -

ablen Widerstand 110 ist zwischen der +10 Volt Leitung und einer Leitung 112 mit der negativen Seite des Ankers 18a verbunden. Die Basis des Transistors 86 ist mit der Verbindung der Widerstände 106, 108 verbunden. Weil die Leitungen 40 und 112 mit den einanderentgegengesetzten Seiten d?s Ankers 18a des Motors verbunden sind, gäbt das an der Basis des Transistors 86 liegende Potential ein Maß der an dem Anker 18a liegenden Spannung und daher ein Maß für die Drehzahl des Motors. Die Verbindung der Diode 104 und des Widerstandes 106 ist mit der Bezugspotentialleitung 30 über einen Widerstand 114 verbunden. Das Ausgangssignal des DifferentialVerstärkers 10 wird von dem Kollektor des Transietors 88 entnommen, der mit der Basis eines PNP-Transistore 116 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 116 ist direkt mit der +13 Volt Leitung 48 verbunden, und der Kollektor des Transistors ist mit der Bezugspotentialleitung 30 über zwei in Serie liegende feste Widerstände 1'8, 120 verbunden. Ein Kondensator 122 ist parallel zu dem Widerstand 120 geschaltet.

Der zweite Differentialverstärker 12 enthält ein Paar NPN-Transistoren 124, 126. Der Kollektor des Transistors 124 ist über einen Wideretand 128 mit der +15 Volt Leitung 46 verbunden, und der Kollektor des Transistors 12>^6 ist,

- 17 10984A/0399

X 2305 - 17 -

direkt mit der + 15 Volt Leitung 46 verbunden. Die Emitter der Transistoren 124, 126 sind miteinander und mit der -5 Volt Leitung 52 über einen Widerstand 130 verbunden. Die Basis des Transistors 126 ist mit dem Emitter des Transistors über einen Widerstand 132 verbunden. Wie vorher erwähnt, kommt ein Eingang zu dem Differentialverstärker 12 von dem Differentialverstärker 10, der das Eingangssignal an die Basis des Transistors 124 legt. Ein anderer Eingang in den Differentialverstärker 12 kommt von dem Sägezahngenerator 20, der eine Sägezahnspannung an die Basis des Transistors 126 legt.

Der Sägezahngenerator 20 enthält einen PNP-Transistoren 134 und zwei NPN-Transistoren 136, 138. Der Emitter des Transistors 134 ist mit der +10 Volt Leitung 40 über einen Lastwiderstand HO verbunden, und die Basis dieses Transistors ist in ähnlicher Weise mit einem Widerstand 142 verbunden. Der Kollektor des Transistors 134 ist direkt mit dem Kollektor des Transistors 136 und mit der Basis des Transistors 126 (in dem Differentsverstärker 12) über eine Diode 144 verbunden. Der Emitter des Transistors 136 ist direkt mit der Bezugspotentialleitung 30 verbunden, und ein Kondensator 146 ist parallel zu der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 136 geschaltet.

Die Basis des Transistors 134 ist außerdem mit dem Kollektor des Transistors 138 über einen Widerstand 148 verbunden. Die Basis des Transistors 136 ist außerdem mit dein Kollektor des Transistors 138 über einen Widerstand 150 verbunden. Der Emit-

1098U/0399

- IH -

X 2305 - 18 -

cer des Transistors 138 ist direkt mit der Bezugspotentialleitung 30 verbunden. Die Bösis des Transistors 138 ist mit der Bezugspotentialleitung 30 über eine Parallelschaltung eines Kondensators 152 und eines Widerstands 154 verbunden. Eine pulsierende regulierte Gleichspannung wird der Basis des Transistors 138 über ein Paar in Serie liegender Widerstände 156, 158 zugeführt. Ein Ende dieser V/iderstandserie ist mit der Basis des Transistors 138 und das andere Ende mit den Kathoden eines Paares ähnlich gepolter Moden 160, 162 verbunden. Die Anoden der Dioden 160, 162 sind jeweils mit den einander entgegengesetzten Enden der Sekundärwicklung 28c des Transformators 28 verbunden. Es sei daran erinnert, daß eine Mittelabzapfung der Wicklung 26c die Bezugsspannung auf der Leitung 30 bereitstellt. Eine Zener-Diode 164 ist zwischen die Verbindung der Widerstände 156, 158 und die Bezugspotentialleitung 30 geschaltet, um das maximal mögliche positive Potential an der Basis des Transistors auf einen vorbestimmten Wert zu beschränken. In dem vorliegenden Fall wird dieses Potential auf ungefähr + 5 Volt begrenzt.

Wenn der Transistor 138 aufgrund von positiven Impulsen an seiner Basis leitend wird, entsteht ein Spannungsabfall an dem Widerstand 142. Dies spannt den Transistor 134 in Durchlaßrichtung vor, so daß er leitend wird, während zur selben

- 19 109844/0399

X 2305 - 19 -

Zeit der Transistor 136 abgeschaltet wird. Wenn der Transistor 134 leitet, erzeugt er einen Aufladestrom für den Kondensator 146. Wenn das Potential an der Basis des Transistors 13ü abfällt, hört dieser Transistor auf zu leiten und die Spannung an seinem Kollektor steigt. Dies hat wiederum aur Folge, daß der Transistor 136 leitend wird und eine schnelle Entladung des Kondensators 146 durch die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 136 ermöglichet. In dieser Weise wird eine an dem Kondensator 146 liegende Sägesahnspannung erzeugt und an die Basis des Traneistors 126 in dem Differentialverstärker 12 gelegt. Die Sägezahnspannung hat einen Spitzenwert von ungefähr +6 Volt.

Das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 12 wird von dem Kollektor des Transistors 124 entnommen, der direkt mit der Basis eines PiJP-Transistors 166 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 166 ist direkt mit der +13 Volt Leitung 43 verbunden. Der/fcollektor dieses Transistors ist über in Serie geschaltete Widerstände 168, 170 mit der Besugspotentialleitung 30 verbunden. Die Basis eines NPN-Transistors 172 ist mit der Verbindung der Widerstände 168, 170 verbunden. Der Emitter des Transistors 172 ist direkt mit der Bezugspotentialleitung 30 verbunden. Der Kollektor des Transistors 172 ist mit einer Leitung 174 verbunden.

- 20 1098*4/0399

X 2305 - 20 -

Die Transistoren 166, 172 enthalten zusammen mit zwei NEN-Transistoren 176, 178 den Schaltkreis H, der vorher in Verbindung mit Pig. 1 erwähnt wurde. Die von dem Kollektor des Transistors 172 kommende Leitung 174 ist mit der +25 Volt Leitung 50 über in Serie liegende Widerstände 180, 182 verbunden. Die Basis des Transistors V-76 ist mit der Leitung 50 über einen Widerstand 184 verbunden, und der Emitter dieses Transistors ist direkt mit der +10 Volt Leitung 40 verbunden. Der Kollektor des Transistors 176 ist über eine Diode 186 mit der Verbindung der Widerstände 180, 182 verbunden. Die Basis des Transistors 176 ist mit der Leitung 50 über einen Widerstand 184 verbunden, und der Emitter dieses Transistors ist direkt mit der +10 Volt Leitung 40 verbunden. Der Kollektor des Transistors 176 ist über eine Diode 186 mit der Verbindung der Widerstände 180, 182 verbunden. Die Basis des Transistors 178 ist außerdem direkt mit der Verbindung der Widerstände 180, 182 und über einen Widerstand 188 mit der +10 Volt Leitung 40 verbunden. Der Kollektor des Transistors 178 ist direkt mit der +25 Volt Leitung 50 verbunden. .

Der Emitter des Transistors 178 ist mit einer die Widerstände 190, 192, 194, 196 enthaltenden Brückenschaltung verbun- · den. Die Verbindung der Widerstände 190, 192 ist mit dem Emitter des Transistors 178 verbunden, und die Verbindung der Widerstände 194, 196 ist mit der +10 Volt Leitung 40 ver-

1098U/0399

- 21 -

X 2305 - 21 -

bunden. Die Verbindung der Widerstände 190, 194 ist mit der Steuerelektrode des gesteuerten Siliziumgleichrichters 72b verbunden, und die Verbindung der Widerstände 192, 196 ist in ähnlicher Weise mit der Steuerelektrode des gesteuerten Siliziumgleichrichters 72a verbunden. Ein Paar von in entgegengesetzter Weise gepolter Dioden 198, 200 sind parallel zu den Widerständen 194 bzw. 196 geschaltet. Ein Paar von Kondensatoren 202, 204 sind ebenfalls parallel zu den Widerständen 194, 196 geschaltet. Wenn der Transistor 178 leitet, entstehen an den Widerständen 194, 196 Steuerspannungen, die an die Steuerelektroden der gesteuerten Siliziumgleichrichter 72a, 72b gelegt werden, so daß einer dieser gesteuerten Siliziumgleichrichter während jeder Halbwelle der an dem Gleichrichter 68 anliegenden Spannung leitet, während sich der Schaltkreis in seinem dynamischen Betriebszustand befindet.

Der in Fig. 1 gezeigte dynamische Bremskreis ist in schematiseher Form in dem oberen linken Teil der Fig. 2 gezeigt. Er enthält 3 PNP - Transistoren 206, 208, 210 und einen NPN-Transistor 212. Die Transistoren 210, 212 arbeiten als Schalter, um die Transistoren 206, 208 an- und abzuschalten. Zu diesem Zweck ist die Basis des Transistors 212 mit der Leitung 174 durch einen Widerstand 214 verbunden, um Torschaltungsimpulse von dem Kollektor des Transistors 172 in dem Schaltkreis 14 zu empfangen. Der Emitter des Transistors

1OÖ8U/O390 " ²² "

X 2305 - 22-

ist direkt mit der Bezugspotentialleitung 30 verbunden, und der Kollektor des Transistors ist Über einen Lastwiderstand 216 mit dem Kollektor dee Transistors 86 in dem ersten Differentialverstärker 10 verbunden. Die Basis des Transistors 210 ist außerdem direkt mit dem Kollektor des Transistors 86 verbunden, der Emitter des Transistors 210 ist direkt mit der +13 Volt Leitung 48 verbunden, und der Kollektor dieses Transistors ist über einen Lastwiderstand 218 mit der Bezugspotentialleitung 30 verbunden.

Der Kollektor des Transistors 210 ist direkt mit der Basis des Transistors 208 verbunden. Der Emitter des Transistors 208 ist mit der Basis des Transistors 206 verbunden. Der Emitter des Transistors 206 ist direkt mit der +10 Volt Leitung 40 verbunden, die außerdem mit der einen Seite (der positiven Seite) des Ankers 18a des Motors verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren 206, 208 sind miteinander und über einen Widerstand 220 mit der Leitung 112 verbunden, die zu der anderen Seite (der negativen Seite) des Ankere 18a des Motors führt. Wenn also die Transistoren 206, 208 leitend sind, befindet sich der Widerstand 220 effektiv parallel zu dem Anker 18a.

Zum Verständnis der Wirkungsweise des in Pig. 2 gezeigten Aueführungsbeispieles sei zunächst angenommen, daß der bewegliche Arm 54b des Potentiometers 54 sich in seiner Mitteloder Ruhestellung befindet und daß die Mikrosohalter 56, 57

109044/0399

- 23 -

BAD ORIGINAL

X 2305 - 23 -

geöffnet sind. In diesem Zustand sind die Relaisspulen 60a, 61a nicht erregt, so daß die Relaisstrecken 6Od, 61d offen sind. Damit wird also die Relaisspule 82a nicht aktiviert und die Relaisstrecke 82b befindet sich in der gezeigten Stellung, wobei der kleine Widerstand 84 direkt parallel zu dem Anker 18a des Motors geschaltet ist.

Der Differentialverstärker 10 ist so vorgespannt, daß der Transistor 88 leitet, da + 10 Volt an dessen Basis von dem Arm 54b des Potentiometers 54 zur Geschwindigkeitssteuerung gelegt sind. Der Transistor 86 ist abgeschaltet, weil ungefähr + 7»7 Volt an seine Basis gelegt sind, was niedriger als dessen Emitterpotential ist. Weil der Transistor 88 in seinem leitenden Zustand ist, beträgt dessen Kollektorspannung weniger als + 13 Volt, was zur Folge hat, dass die Basis des Transistors 116 negativer ist als dessen Emitter. Dies hat zur Folge, daß der Transistor 116 leitet. Die Leitung durch den Transistor 116 bewirkt einen Aufla^destrom für den Kondensator 122, der sich auf ungefähr +8 Volt auflädt. Diese positive Spannung erscheint an der Basis des Transistors 124 in dem zweiten Differentialverstärker 12.

Die Basis des Transistors 126 in dem zweiten Differentialverstärker 12 wird von dem Sägezahngenerator 20 mit im wesentlichen linearen Säge zahnspann ungen versorgt, wobei die

1098U/0399

X 2305 - 24 -

Spannungen Spitzenwerte von ungefähr + 6 Volt annehmen. Weil sich jedoch die Basis dee Transistors 24 auf ungefähr +β Volt befindet, ist der Transistor 124 stark leitend, und der Transistor 126 bleibt abgeschaltet. Somit ist die Spannung an dem Kollektor dee Transistors 124 relativ niedrig, und diese Spannung wird der Basis des Transistors 1-66 in dem Schaltkreis H zugeführt.

Wenn die Kollektorspannung des Transistors 124 niedrig ist, hat dies zur Folge, daß der Transistor 166 leitet und das Kollektorpotential des Transistors 166 auf ungefähr +13 Volt angehoben wird. Dieser Spannungsanstieg vergrößert die Span- ' nung an der Basis des Transistors 172 und bringt diesen zum Leiten. Die Spannung an dem Kollektor des Transistors 172 fällt ab, was zur Folge hat, daß die an der Basis des Transistors 178 liegende Spannung abfällt und daß der Transistor abgeschaltet wird. Wäre der Transistor 178 in seinem leitenden Zustand, so würde er an den Widerständen 194, Torschaltsignale entwickeln und die gesteuerten Siliziumgleichrichter 72a, 72b anschalten. Um sicherzustellen, daß dieses nicht passiert, wenn die Mikroschalter 56, 57 beide offen sind, wird der Transistor 176 verwendet. Soweit die Basis des Transistors 176 bezüglich dessen Emitter ganz po- · sitiv ist, leitet der Transistor 176 in starkem Maß. Dies erniedrigt die Kollektorspannung des Transistors 176 und die Basis des Transistors 178 und stellt sicher, daß der

109844/0399 - 25 -

X 2305 - 25 -

Transistor 178 in Sperrichtung vorgespannt ist, so daß eine Leitung desselben verhindert wird.

Der dynamische Bremskreis 22 hat eine nur geringe oder gar keine Einwirkung auf den Schaltkreis in dessen statischem Zustand. Dies hat seinen Grund darin, daß beide Transistoren 210, 212 nichtleitend sind, da sie beide Fperrspannungen an ihren Besis-e^ektroden aufweisen. Die B- sis des Transistors 210 befindet sich auf einem hohen positiven Potential, das von dem Kollektor des Transistors 86 herkommt, welcher nichtleitend ist. Die Basis des Transistors 212 befindet sich auf einem niedrigen in der Nähe des Bezugspotentials liegenden Potential, weil der Transistors 172 in dem Schaltkreis in starkem Maße leitet und dessen Kollektor, mit dem die Basis des Transistors 212 verbunden ist, ein niedriges Potential aufweist. Die Transistoren 206, 208 sind bezüglich ihrer Emitter-Kollektor-Strecken nichtleitend, weil keine negative Kollektorspannung über die Leitung 112 ablegt wird. Es wird zwar ein geringer Emitter-Basis-Strom aiftreten, der aber seinem Betrage nach vernachlässigbar ist.

Es sei nun angenommen, daß gewünscht wird, daß der Anker 18a rotiert, um die Last 19 in der einen Richtung oder in deyanderen Richtung zu bewegen. Dieser Vorgang wird eingeleitet, indem der Arm 54b des Potentiometers 54 manuelle aus seiner Mittel- oder Ruhestellung herausbewegt wird. Dies hat zur Folge, daß einer der Mikroschalter 56 oder 57 sich schließt. Wenn der Mikroschalter 57 geschlossen wird und die

X 2305 - 26 -

Spule 61a erregt wird, bleiben die der Umkehrschaltung dienenden Relaisstrecken 60b, 60c, die mit der Feldwicklung 18f des Motors verbunden sind, in ihrer gezeigten Stellung. Wenn jedoch der Mikroechalter 56 geschlossen wird und die Relaisspule 60a erregt wird, werden die Relaisstrecken 60b, 60c in der Weise betätigt, daß die Richtung des durch die Feldwicklung 18f des Motors fließenden Stromes umgekehrt wird. In jedem Fall wird jedoch die Relaisspule 82a erregt werden, so daß die Relaisstrecke 82b betätigt wird, um den Widerstand 84 von seiner Stellung parallel zum Anker 18a zu entfernen und die Basis und den Emitter des Transistors 176 in dem Schaltkreis 14 miteinander zu verbinden. Die Grenzschalter 58, 59 sind dafür vorgesehen, eine Aktivierung des Steuerkreises zu verhindern, die die Last 19 in der einen Richtung bewegen würde, nachdem deren Bewegung in der anderen Richtung die vorbestimmten Grenzen erreicht hat.

Während der beweg-~-liche Arm 54b des Potentiometers 54 in einer der beiden Richtungen von seiner Mittel-oder Ruhestellung aus bewegt wird, fällt die an der Basis des Transistors 88 in dem ersten Differentialverstärker 10 liegende Vorspannung ab. Wenn dies auftritt, wird der Transistor 86 in steigendem Maße leitend, während der Transistor 88 in steigendem Maße weniger leitend wird. Während der Transistor 88 weniger lei-

- 27 1098U/0399

X 2305 - 27 -

tend wird, steigt dessen Kollektorpotential auf +15 Volt. Dies schaltet den Transistor 116 in zunehmenden Maße ab und verringert in zunehmenden Maße den Aufladungsstrom für den Kondensator 122. Das Maß des Stromabfalls durch den Kondensator 122 entspricht natürlich dem Betrag, um den der Potentiometer 54b aus seiner Mittelstellung herausbewegt worden ist.

Wenn die an der Basis des Transistors 124 liegende Spannung wegen der verringerten Leitung des Transistors 116 abfällt, wird die Balance des DifferentialVerstärkers 12 umgeworfen. Es sei daran erinnert, daß die an der Basis des Transistors 126 liegende Spannung eine Sägezahnspannung ist, die einen Spitzenwert von ungefähr +6 Volt einnimmt. Wenn daher die Spannung einer Basis des Transistors 124 geringer ist als +6 Volt, wirdder Transistor 126 während desjenigen Teiles jeder Sägezahnperiode leitend sein, währenddessen die Sägezahnspannung die an der Basis des Transistors 124 liegende Spannung übertrifft. Wenn der Transistor 126 leitet, verringert sich die Leitung durch den Transistor 124, und das Potential· des Kollektors des Transistors 124 steigt^tark an. Dieser Potentialanstiegfes Kollektors des Transistors 1114 hat sur Folge, daß dey*Dransistor 126 abgeschaltet wird, wes wiederum eine abschaltung des Transistors 172 zur FoI- --r-3 hat. Wenn der Transistor 172 abgeschaltet wird, steigt

109844/0399 ~ ^2o ~

X 2305 - 28 -

dessen KollektorpotentiXal, was wiederum den Transistor TjB anschaltet. Wenn der Transistor 178 leitend ist, entstehen entlang der Widerstände 194» 196 Spannungen, was zur Folge hat, daß die gesteuerten Siliziumgleichrichter 72a, 72b leitend werden, so daß der Anker 18a des Motors aktiviert wird. Derjenige Teil jeder Halbwelle der zu dem Gleichrichter 68 führenden Eingangeepannung, während die Gleichrichter 72a, 72b leitend sind, ist daher von der an der Basis des Transistors 124 in dem zweiten Differentialverstärker 12 liegenden Spannung abhängig. Diese Spannung ist wiederum von dem Grad der mangelnden Abgeglichenheit des ersten Differentialverstärkers 10 abhängig, der durch den Betrag gesteuert wird, um den der bewegliche Arm 54b des Potentiometers 54 aus seiner Mittelstellung bewegt wird.

Fig. 3 zeigt einen Satz idealisierter Wellenformen, die an verschiedenen Funkten der in Pig. 2 gezeigten Schaltung erscheinen. Eine Sinuswelle 230 stellt die an den Anoden der Dioden 160, 162 in dem Sägezahngenerator 20 liegende Spannung dar. Eine Kurve 232 stellt das gleichgerichtete Ausgangssignal der Dioden 160, 162 dar, und eine Kurve 234 stellt die an der Basis des Traneistore 138 liegende regulierte pulsie-" rende Spannung dar. Die Sägezahnspannung des Generators 20, die an die Basis des Transistors 126 in dem zweiten Differential·

- 29 -

109844/0399

X 2305 - 29 -

Verstärker 12 gelegt wird, wird durch eine Kurve 236 dargestellt. Die an der Basis des anderen Transistors 124 in dem Differentialverstärker 12 liegende Spannung wird durch eine Kurve 238 dargestellt. Es wird angenommen, daß die Sägezahnspannung 236 einen Spitzenwert von ungefähr +6 Volt erreicht, und die an der Basis des Transistors 124 liegende Spannung ist für die Zwecke der Darstellung willkürlich so gewählt worden, daß die Amplitude ungefähr +4 Volt beträgt.

Wie vorher erläutert worden ist, entsteht eine starke Leitung des Transistors 126 nur dann, wenn die Spannung an dessen Basis positiver ist als die Spannung an der Basis des Transistors 124· Diese Leitungsperiode wird durch Impulse 240 dargestellt, die während jeder Periode der Sägezahneingangswelle 236 erscheinen. Die Impulse 240 stellen auch die an dein Kollektor des Transistors 224 erscheinenden Impulse dar, welche die Transistoren 166 und 172 abschalten. Dieser Vorgang hat zur Folge, daß positive Impulse 242 an der Basis des Transistors 178 erscheinen und daß ähnliche Impulse an den Widerständen 194 und 196 und an den Steuerelektroden der gesteuerten Siliziumgleichrichter 72a, 72b erscheinen, so daß der eine oder der andere der gesteuerten Siliziumgleichrichter zu einer Z_eit angeschaltet wird, die von dem Beginn jedes der Impulse 242 abhängt. Eine Wellenform 244 stellt

- 30 -

109844/0399

X 2305 - 30 - .

die von dem Gleichrichter 68 gleichgerichtete Spannung für den Pail dar, daß die gesteuerten Siliziumgleichrichter während abwechselnder Hälbwellen der Eingangsspannung kontinuierlich leiten. Pfeile 246 zeigen den Beginn der Leitung der gesteuerten Siliziumgleichrichter 72a, 72b an entsprechend dem Beginn der Impulse 242, die an ihre Steuerelektroden gelegt werden. Bs versteht sichern selbst, daß die gesteuerten Siliziumgleichrichter während aufeinanderfolgender Halbwellen abwechselnd leiten.

Wenn in dem Differentialverstärker 10 zwischen den Transistoren 86, 88 ein Mangel an Abgeglichenheit dadurch erzeugt, wird, daß der Fotentiometerarm 54b aus seiner Mittelstellung herausbewegt wird, hai^eine geschlossene Rückkopplungsschleife eine konstante Ankerspannung selbst dann aufrecht, wenn die Belastung des Motors variiert. Diese Schleife enthält die Zener-Diode 104, die festen Widestände 106, 108 und den variablen Widerstand 110, die einen Spannungsteiler bilden, der parallel zu dem Anker 18a liegt. Wenn sich die Ankerspannung ändert, erscheint ein Teil dieser Spannung an der Basis des Transistors 86, was zur Folge hat, daß der Grad der Leitung dieses Transistors sich ändert. Die Transistoren 86, 88 erreichen schnell einen Gleichgewichtszustand. Dieser Vorgang hat zur Folge, daß die an dem Anker 18a liegende Spannung relativ konstant ist, da eine Änderung der Leitung des Tran-

109844/0399

X 2305 - 31 -

sistors 86 die Leitung dee Transistors 80 ändert. Wie vorher erläutert wurde,, hat eine Änderung in der Leitung des Transistors 86 eine Änderung der Spannung zur Folge, die durchschnittlich an dem Anker liegt, so daß damit die Drehzahl des Ankers geändert wird. Der variable Widerstand 110 wird hauptsächlich dazu benutzt, die maximale Drehzahl des liotors dadurch einzustellen, daß einfach der Gesamtwiderstand des parallel zum Anker liegenden Spannungsteilers angehoben oder herabgesetzt wird.

rfenn sich die Last 66 mit der Schwerkraft bewegt, ist eine zusätzliche Steuerung des Motors erforderlich, um den Motor am Überdrehen zu hindern. In diesem Zustand wird der Motor ein von der Last 66 angetriebener Generator, und die an dem Anker 18a liegende Spannung steigt. Der Motor wird am Überdrehen durch den vorher erwähnten dynamischen Bremskreis 22 gehindert. Der dynamische Bremskreis 22 arbeitet in der folgenden Weise:

\'lle vorher erklärt, befindet sich der Transistor 86 bei der normalen dynamischen Betriebsweise, wenn der Motor gegen das Gewicht der Last 66 arbeitet, in solchem Maße in seinem leitenden Zustand, daß dessen Kollektor und die Basis des

- 32 -

109844/0399

X 2305 - 32 -

' Transistors 210 bezüglich dee Emitters dee Transistors 210 negativ sind. Dies hat zur Folge, daß der Transistor 210 leitet und ein Spannungsabfall entlang des Widerstandes 218 von genügender Amplitude entsteht, um die Transistoren 206, 208 in einem nichtleitenden Zustand zu halten. Wenn jedoch die Kraft der Last zur Folge hat, daß der Anker 18a mit einer

* schnelleren Drehzahl rotiert, als der vorher mit dem Potentiometerarm 54b gewählten Drehzahl entspricht, sinkt die an der Basis des Traneistors 86 liegende Spannung ab. Dies hat zur Folge, daß die Letoung durch den Transistor 86 vermindert wird, wodurch der Transistor 88 in genügendem Maße leitet, um alle den gesteuerten Siliziumgleichrichtern 72a, 72b zugeführten Torschaltungsimpulse zu stoppen. Während der Kollektor des Transitstors 86 auf ein Potential von +15 Volt steigt, steigt das Potential an der Basis des Transistors

) 210 in ähnlicher Weise und hat zur Folge, daß der Transistor nichtleitend wird. Dies setzt das Basispotential der Transistoren 206, 208 herab und bringt diese zum Leiten, wobei der kleine Widerstand 220 effektiv direkt parallel zum Anker des Motors 18a geschaltet wird und effektiv die Ankerlast vergrößert.

Der Transistor 212 wird dazu benutzt, den dynamischen Bremskreis am Betrieb zu hindern, wenn den gesteuerten Silizium-

1098U/0399

- 33 -

X 2305 - 33 -

gleichrichtern 72a, 72b Torschaltungsimpulse zugeführt werden. Während die Torschaltungsimpulse an dem Kollektor des Transistors 172 erscheinen, erscheinen sie ebenfalls an der B.sis des Transistors 212 über die Leitung 174 und den Widerstand 214. Diese Impulse schalten den Transistor 212 an und stellen sicher, daß der Transistor 210 während der Druer der Impulse angeschaltet bleibt. Somit werden die Transistoren 206, 208 daran gehindert, infolge der über die Leitung 112 zurückgekoppelten Torschaltungsimpulse zu leiten, weil sich der Transistor 210 in seinem leitenden Zustand befindet.

Figur 4 zeigt einen Rüntgentisch entsprechend dem Stand der Technik, bei dem die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Motors besonders nützlich angewendet werden kann. Pig. 4 entspricht bis auf die Bezugszeichen der Pig.3 des bereits zitierten USA-Patents Nr. 3 013 155.

In Pig. 4 wird ein Sockel 310 gezeigt. Ein äs Tisch dienender Kahmenkörper 311 wird in schwenkbarer Weise von dem Sockel 310 getragen. Der Sockel 310 enthält einen geeigneten Antriebsmechanismus, um den Tisch aus einer horizontalen in die gezeigte vertikale Stellung zu kippen oder um 90 ° in der anderen Bichtung zu einer entgegengesetzten vertikalen Stellung.

- 34 -

109844/0399

2305 - 34 -

Bine Säule 312 wird von dem Rahmenkörper 311 getragen. Die Säule 312 enthält einen Träger 313ι der in vertikaler Richtung auf der Säule 312 bewegbar ist. Der Träger 313 kann einen Fluoreszenzschirm tragen» eine Filmvorrichtung oder irgendeine andere wohlbekannte Röntgenvorrichtung! die in geeigneter Weise auf dem Träger befestigt sein kann. Die Säule 312 enthält auch Gegengewichte für den Träger 313 und die anderen Üblichen Komponenten» die einen Teil solcher der Struktur nach wohlbekannten Säulenanordnungen darstellen. Die Säule 312, der Träger 313 und die dort getragene Röntgenvorrichtung stellen daher die Last 19 dar (Fig. 1 und 2).

Verschiedene Führungswege, um die Bewegungsbahn der Säule 312 zu defenieren, und ein beweglicher Tischoberteil 330 sind vorgesehen. Ferne? sind Räder, welche den Führ ung es puren folgen und die Säule und den Oberteil tragen, sowohl an der Vorder- als auch an der Rückseite des Tisches vorgesehen. Der Deutlichkeit der Beschreibung wegen werden die rückwärtigen Säulen- und Oberteiltragetrukturen, wie in Fig. 4 gezeigt, beschrieben werden, wobei es sich von selbst versteht, daß äquivalente Strukturen an der Vorderseite des Tisches vorgesehen sind.

Die Säule 312 weist einen Tragteil 314 auf, der durch eine längliche Ausnehmung 315 in der Rückseite des Tisches

100044/039« - 35 -

X 2305 - 35 -

vorsteht. Die Ausnehmung 315 gestattet eine geradlinige Bewegung der Säule 313 entlang einer Bahn, die bezüglich des iiahmenkörpers 31¹ in Längsrichtung verläuft.

Eine Schlittenvorrichtung 316, die als "Fluoreszenzschlitten¹¹ bekannt ist, ist vorgesehen. Der Fluoreszenzschlitten 316 enthält erste und zweite Führungsschienen 317, 318, die quer zu dem Rahraenkörper 311 verlaufen. Der Tragteil 314 trägt obere ^

und untere horizontale Räder 320 bzw. 321, die mit den Führungsschienen 317» 318 zusammenwirken, um die Säule auf/einer gradlinigen Bahn quer zu dem Rahmenkörper 311 zu bewegen. Eine Mehrzahl von vertikalen Führungsrädern 322 werden von dem Tragteil 3H getragen. Die vertikalen Führungsräder 322 lokalisieren den Tragteil bezüglich des Rahmenkörpers in Längsrichtung. Die vertikalen Führungsräder 322 wirken auch mit den Führungsschienen 317,318 zusammen, um das Gewicht der Säule auf einer geradlinigen Bewegungsbahn quer zu dem Erlimenkörper zu bewegen, wenn sich der Rghmenkörper in sei- % ner vertikalen Stellung befindet.

Eine Längsführungsspur 325 ist an dem Rihinenkörper befestigt und bildet einen Teil der Rahmenkörperstruktur. Ober und untere Tragrollen 326, 327 sind an dem Fluoresenzschlitten 316 befestigt, um den Schlitten und die übrigen Teile der

- 56 1098U/0399

X 2305 - 36 -

Säule 312 zu tragen. Die Rollen 326, 327 bewegen sich entlang der Führungsspur 325 und transportieren die Säule 312 entlang eines geradlinigen Weges, der bezüglich des Rahmenkörpers 311 in Längsrichtung TerlÄuft. Ein Paar Querrollen 329 wirken ebenfalls mit de^FÜhrungespur 325 zusammen, um den Fluoreszenzschlitten 3I6 gegen eine Bewegung quer zu dem Rahmenkörper zu positionieren. *__

Der Tischoberteil 330 iet auf dem Rahmenkörper 3II so befestigt, daß er in Längsrichtung geradlinig bewegbar ist. Der Tischoberteil 330 weist eine Führungsschiene 331 auf. Ein Paar Tragrollen 332 befinden eich unterhalb der Führungsschiene 331 ,um den Tischoberteil 330 bei seiner geradlinigen Bewegung zu unterstützen.

Ein Paar von Positionierungerollen 333 sind vorgesehen, um mit dem Tischoberteil 33I zusammenzuwirken. Die Poeitionierungerollen 333 stützen den Tischoberteil 331 gegen die Tragrollen 232 ab.

Eine Bewegung des Oberteile 330 iet der Bewegung der Säule 312 entgegengesetzt, wenn die Säule bezüglich des Rahmenkörpers 311* on Längsrichtung bewegt wird. 0m diese entgegengesetzte Bewegung zu erreichen, ist ein Handgriff 335 vorgeeehen. Der Handgriff 335 ist auf dem Schlitten 313 befestigt. Der Handgriff

1098U/0399

X 2305 - 37 -

335 ist entlang einer Bahn hin- und herbeweglich, die beeüglich des Rahmenkörpers 311 in Längsrichtung verläuft. Eine Bewegung des Handgriffes 335 betätigt den umkehrbaren Antriebsmechanismus, der die Säule 312 in der Richtung der Handgriffbewegung und den Tischoberteil 330 in der entgegengesetzten Richtung antreibt.

Der Antriebsmechanismus enthält den-vorher schon erwähnten umkehrbaren Motor 18. Der Motor 18 ist mit einem Zahnrad 337 zum Antrieb der Säule verbunden. Eine mechanische Verbindung mit der Säule besteht in der Form einer Antriebskette 338, die über das Zahnrad 337 und ein Zahnrad 339 an dem entgegengesetzten Ende dee Rahmenkörpers 311 führt. Ein Trumm der Kette 338 ist an der Säule 312 befestigt. In der gezeigten Anordnung besteht eine solche Verbindung bei 340, ,um das untere Trumm der Kette 338 an der Säule 312 zu befestigen.

Ein Zahnrad 342 zum Antrieb des Tischoberteils ist ebenfalls mit dem Motor 18 verbunden. Zur mechanischen Verbindung ist eine Antriebskette 343 über das Zahnrad 342 und um eine Mehrzahl von Zahnrädern 344 gelegt. Die Antriebskette 343 ist mit dem Tischoberteil 330 verbunden. Bei der offenbarten Anordnung ist ein solche Verbindung 345 vor-

- 38 109844/0399

X 2305 - 38 - . .

gesehen, um das obere Trumm der Kette 343 an der Tragschiene 331 des Tischoberteils zu befestigen.

Db das Oberteil 330 mit dem oberen Trumm der Kette 343 und die Säule 312 mit dem unteren Trumm. der Kette 338 verbunden ist, wird eine Drehung des Motors in eine· Richtung eine Bewegung der Säule 312 und des Oberteils 330 in entgegengesetzten Richtungen zur Folge haben. Man wird sehen, daß an Stelle der Kette und der Zahnradanordnung auch irgendeine andere mechanische Verbindung vorgesehen werden kann, solange nur eine Antriebsverbindung besteht, die eine Kraftübertragung von dem Motor auf den Oberteil und bzw. auf die Säule durchführt und eine geradlinige Bewegung herbeiführt, wie das im Zusammenhang mit der Ketten-und Zahnradanordnung beschrieben worden ist.

Sin Hechanismus zum Betätigen des Steuerkreises ist in einem Gehäuse 350 enthalten, das schematisch in Pig. 4 gezeigt wird. Das Gehäuse 350 kann das Potentiometer 54 und die Mikroschal ter 56, 57 enthalten, die alle durch die Bewegung des Handgriffes 335 betätigt werden. Der Handgriff 335 ist durch eine Feder in «ine Mittelstellung vorgespannt, wie dae in dem bereits obenerwähnten Patent beschrieben wird. Sine Bewegung des Handgriffes 335 aus seiner Mittel- oder Ruhestellung

- 39 109844/0399

X 2305 - 39 -

hat eine Bewegung des Arms 54b des Potentiometers 54 aus dessen Hittelstellung zur Folge und hat zur Folge, daß sich der eino oder der andere der Mikroschalter 56, 57 schließt, wie "bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurde.

Patentansprüche 109844/0399

Claims (8)

1. X 2305

   Patentansprüc he

   Schaltungsanordnung zur Drehzahlsteuerung eines einen Anker und eine Feldwicklung aufweisenden Gleichstrommotors, der mit einer anzutreibenden Last, die vorzugsweise aus einem Röntgeneinrichtungen tragenden Schlitten besteht, mechanisch verbunden ist und bei dem Mittel zum Zuführen einer konstanten Spannung einer Polarität zu der Feldwicklung vorgesehen sM, gekennzeichnet d u r oh einen

   erste und zweite Eingangseignale empfangenden Differentialverstärker (10) zur Erzeugung eines dem ersten« durch das zweite Eingangssignal modifizierten Eingangesignal proportionalen Ausgangssignales, durch einen Stromkreis (16) zum Zuführen des ersten Eingangssignaleβι welches zu einem für den Motor gewünschten Spannungewert proportional ist, zu dem Differentialverstärker, durch einen auf das genannte Ausgangssignal ansprechenden Schaltkreis (H) zur Steuerung der dem Motor zugeführten Spannung, durch einen auf die am Anker liegende Spannung ansprechenden Rüokkopplungskreis zum Zuführen des zweiten Eingangssignales zu dem Differentialverstärker (10) und durch einen an die am Anker liegende Spannung ansprechenden Bremskreis (22) zum elektrischen Belasten dee Ankere, wenn die am Anker liegende Spannung den gewünschten Spannungewert übertrifft.

   1 09 8 44/03 99

   X 2305 - 2 -
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schalter (60b, 6Oc) zur Umkehr der die Feldwicklung erregenden Spannung und damit zur Umkehr der Drehrichtung des Motors.
3. 3. Schaltungβanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskreis (22) einen Schalter (210, 212) enthält, um selektiv einen Widerstand (220) in einen am Anker (18a) liegenden Schaltkreis einzuschalten.
4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkopplungskreis einen parallel zum Anker liegenden Spannungsteiler (104, 106, 108, 110) enüält.
5. 5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Differentialverstärker (12) zum Empfang des genannten ersten AusgangsSignaIes und eines dritten Eingangssignales vorgesiien ist und ein zweites Ausgangssignal erzeugt, wenn das dritte Bin-

   — 3 —

   109844/0399

   .*.-... ^17638β1

   ¥i

   gangssignal hinsichtlich seiner Amplitude das erste Ausgangε-signal übertrifft, dasein Generator (20) zum Zuführen des dritten Singangsignaleβ zu dem zweiten Differentialverstärker (12) vorgesehen ist, wobei das dritte Eingangssignal hinsichtlich seiner Amplitude in zyklischer Weise variiert, dass eine Spannungsversorgung für den Anker (18) vorgesehen ist und daß ein auf das zweite Ausgangssignal ansprechender Schalter (H) die Spannungsversorgung für den Anker steuert.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß das dritte Eingangssignal eine Spannung mit einer Sägezahn-Wellenform ist.
7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägeaahn-Wellenform im wesentlichen linear ist.
8. 8. Schaltungsanordnung nach einem der AnsprüdB 5» 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ausgangssignal ein Impulssignal ist, dosten Länge im wesentlichen proportional zu dem Betrag ist, um den die Amplitude des dritten Eingangssignales die Amplitude des ersten Ausgangssignales übertrifft.

   .109844/0399

   Le β rseiie