DE1907774C3 - Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors gemäß Oberbegriff des Patenanspruches.

Bei einer solchen aus der FR-PS 15 52 188 bekannten Schaltungsanordnung befindet sich der Gleichstrommotor im Zweig einer Brückenschaltung, die so dimensioniert ist, daß zwischen zwei diagonalen Brückenpunkten eine Spannung auftritt, die gleich der EMK des Gleichstrommotors ist Die Brückenschaltung ist in Reihe geschaltet mit dem Leistungstransistor. Der dem Gleichstrommotor zugewandte Brückendiagonalpunkt ist über einen Soll-Spannungsgeber mit dem einen Eingang des Differenzverstärkers verbunden, dessen anderer Eingang mit dem anderen Diagonalpunkt der Brückenschaltung verbunden ist Bei dieser Schaltungsanordnung wird bei starker Zunahme der Belastung des Gleichstrommotors bzw. bei mechanischer Blockierung desselben infolge einer starken Verminderung der Motor-EM K der in Reihe befindliche Leistungstransistor voll aufgesteuert, was eine Zerstörung des Motors und des Leistungstransistors durch den stark angestiegenen Ankerstrom zur Folge haben kann.

Um dies zu vermeiden, ist es an sich üblich, eine Begrenzung des Ankerstromes vorzunehmen. Eine Anordnung zur Strombegrenzung ist beispielsweise durch die FR-PS 15 56 618 (Fig. 5) bekannt Zur Strombegrenzung wird dort der Ankerstrom herangezogen, der mittels eines im Ankerstromkreis liegenden ohmschen Widerstandes erfaßt wird. Durch diesen Widerstand treten Verluste auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art eine Strombegrenzung vorzusehen, die so ausgebildet ist daß sie möglichst verlustarm arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Durch die getrennte Zuführung der Soll- und

Ist-Spannung zum Differenzverstärker wird erreicht daß der Strombegrenzungs-Transistor in einfacher Weise an den Kollektor der die Ausgangsspannung liefernden Transistorstufe angeschlossen werden kann, dessen Basis mit dem die Drehzahl erfassenden Spannungsgeber verbunden ist

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben.

Mit M ist ein Gleichstrommotor und mit G ein mit dem Gleichstrommotor M gekuppelter, die Drehzahl erfassender Gleichstromgenerator bezeichnet Eine an die Anschlüsse 1 und 2 gelegte Wechselspannung 3 wird durch eine Gleichrichteranordnung 4 gleichgerichtet und durch einen Kondensator 5 geglättet Parallel zu dem Kondensator 5 ist eine Brückenschaltung angeordnet, in deren beiden oberen Brückenzweige ohmsche Widerstände 6, 7 und 8 angeordnet sind. In einem weiteren Brückenzweig sind zwei Zenerdioden 9 und 10 vorgesehen. Im vierten, dem letztgenannten benachbarten Brückenzweig, ist ein weiterer, einstellbarer ohmscher Widerstand 11 angeordnet Die Widerstände 6,7,8 und U sind derart gewählt bzw. abgeglichen, daß bei Net^spannungsschwankungen die Spannungs-

zs Schwankung an den Zenerdioden 9 und 10 durch die Spannungsschwankung an dem Widerstand 11, die der Spannungsschwankung an den Zenerdiodsn 9 und 10 entgegengerichtet ist ausgeglichen wird. An der Ausgangsdiagonalen der Brückenschaltung tritt somit eine konstante Spannung auf.

Der Brückenschaltung ist ein als Impedanzwandler arbeitender Transistor 12 in Emitterfolgeschaltung nachgeschaltet in dessen Emitterkreis ein mehrstufiger Spannungsteiler mit ohmschen Widerständen 13 bis 21 vorgesehen ist dessen Abgriffe mit den Kontakten 22 bis 29 eines Wahlschalters verbunden sind.

Mit dem um die Achse 30 drehbaren Kontaktarm 31 können die Abgriffe über einen ohmschen Widerstand 33 an den einen Eingang eines Differenzverstärkers mit den Trcnsistorstufen 34, 37 gelegt werden. Im Kollektorkreis des Transistors 12 ist ein ohmscher Widerstand 32 vorgesehen. Der Kontaktarm 31 ist über den Widerstand 33 mit der Basis des Transistors 34 verbunden. Weiterhin ist an die Basis des Transistors 34 ein Kondensator 35 angeschlossen, der beim Betätigen des Kontaktarmes 31 auftretende Spannungssprunge abfängt Im Kollektorkreis des Transistors 34 ist ein niederohmiger Widerstand 36 eingeschleift. Der Differenzverstärker weist einen weiteren Transistor 37 auf, dessen Emitter zusammen mit dem Emitter des Transistors 34 mit einem ohmschen Widerstand 38 verbunden ist Im Kollektorkreis des Transistors 37 ist ein hochohmiger Widerstand 39 angeordnet Die Basis des Transistors 37 steht über zwei in Reihe liegende NTC-Widerstände 40 und 41 mit dem Gleichstromgenerator G in Verbindung. Jedem der temperaturabhängigen Widerstände 40 und 41 ist ein fester ohmscher Widerstand 42 bzw. 43 parallel geschaltet. Weiterhin steht die Basis des Transistors 37 mit einem ohmschen Widerstand 44 in Verbindung, der zusammen mit den Widerständen 40 bis 43 einen Spannungsteiler bildet Außerdem ist ein zur Spannungsglättung vorgesehener Kondensator 45 an den Ausgang des Gleichstrom-Generators Gangeschlossen.

Der Kollektor des Transistors 37 steht mit der Basis des Eingangstransistors 46 einer Verstärker-Kaskade 46 bis 48 in Verbindung. Der Emitter des Transistors 46 ist mit der Basis eines weiteren Transistors 47 verbunden,

dessen Emitter mit der Basis eines Leistungstransistors 48 der Kaskade verbunden ist Die Kollektoren der Transistoren 46 bis 48 sind ebenso wie die Widerstände 32,36 und 39 mit dem positiven Anschlußpunkt 54 einer Gleichspanming5quelle 49 verbunden. Diese deich- S spannung wird ebenfalls, wie die Gleichspannung an der Brückenschaltung 6 bis 11, durch Gleichrichtung der Netzwechselspannung erzeugt Der Leistungstransistor

48 ist mit dem Gleichstrommotor Min Reihe geschaltet Der zweite Anschluß des Gleichstrommotors sowie ein Anschluß des Gleichstrom-Generators ist mit dem negativen AnschluBpunkt 55 der Gleichspannungsquelle

49 verbunden.

Weiterhin ist zwischen dem negativen AnschluBpunkt 55 und dem Emitter des Leistungstransistors 48 ein Glättungskondensator 50 angeordnet Parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Leistungstransistors 48 ist ein Potentiometer 51 vorgesehen, dessen Abgriff 52 mit der Basis eines Strombegrenzungs-Transistors 53 verbunden ist Der Kollektor des Transistors 53 steht mit dem Kollektor des Transistors 37 des Differenz Verstärkers in Verbindung, während der Emitter dieses Transistors 53 an den Emitter des Leistungstransistors 48 angeschlossen ist

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt:

Es sei angenommen, daß bei der in der Zeichnung gezeigten Stellung des Kontaktarmes 31 der Motor M eine stabile Drehzahl aufweist, die Ausgleichsvorgänge also abgeklungen sind. Ober den Kontaktarm 31 ist der Kontakt 24 des Wahlschalters mit der Basis des Transistors 34 verbunden. Demzufolge liegt an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 34 eine Steuerspannung, die den Transistor 34 derart aufsteuert daß der Kollektorstrom an dem Widerstand 38 einen konstanten Spannungsabfall verursacht Demzufolge ist der Emitter des Transistors 37 potential mäßig um diesen Spannungswert angehoben. Es sei angenommen, daß an den Motor Meine konstante Last angeschlossen ist Die Motordrehzahl hat sich demnach auf einen der eingestellten Steuerspannung zugeordneten Wert eingestellt Die durch den Generator G erzeugte Spannung verursacht am Widerstand 44 einen Spannungsabfall.

Die Spannungsdifferenz zwischen dieser Spannung und der Steuerspannung am Widerstand 38 beeinflußt den Transistor 37 derart, daß durch seinen Kollekitorwiderstand 39 ein Strom bestimmter Größe fließt und an diesem einen Spannungsabfall vei ursacht Der durch die Basis des Transistors 46 fließende Strom wird durch die weiteren, nachgeschalteten Transistoren 47 und 48 auf einen solchen Wert verstärkt daß durch diesen Strom die Motordrehzahl konstant bleibt

Wird der Motor M stärker belastet, so sinkt die Drehzahl. Demzufolge nimmt die vom Generator G gelieferte Spannung und damit die Spannung an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 37 um einen bestimmten Betrag ab. Daraus folgt eine Verminderung des durch den Widerstand 39 fließenden Stromes, so daß die Basis des Transistors 46 positiver wird. Der Basisstrom des Transistors 46 nimmt zu. Dieser erhöhte Strom wird durch die weiteren Transistoren 47, 48 verstärkt Der durch den Motor M fließende Strom ist demzufolge um einen solchen Betrag vergrößert, daß die Abnahme der Motordrehzahl sofort ausgeglichen wird. Bei zunehmender Belastung des Motors: M wird demnach durch die Schaltungsanordnung die Drehzahl konstant gehalten. Das gleiche gilt bei Verminderung der Motorbelastung.

Wird der Gleichstrommotor jedoch blockiert so sinkt die Generatorspannung auf den Wert Null, was zur Folge hat daß der Transistor 37 gesperrt wird. Da in diesem Fall die Basis des Transistors 46 das Potential des positiven Anschlußpunktes 54 aufweist sind die Transistoren 46, 47 und 48 voll aufgesteuert Zum Schütze des Gleichstrommotors M und des Leistungstransistors 48 wird nun der Strombegrenzungs-Transistor 53 durch die in erhöhtem Maße an dem Potentiometer 51 abfallende Spannung aufgesteuert so daß über den Widerstand 39 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 53 ein Strom fließt Dies hat zur Folge, daß die Basis des Transistors 46 negativer wird und demzufolge die Transistoren 46 bis 48 zugesteuert werden. Diese Wirkung wird unterstützt durch die Potentialverlagerung am Emitter des Transistors 53, die durch Wegfall der Gegen-EM K beim Blockieren des Motors Mzustande kommt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors, bei der mit dem Motor ein von der Ausgangsspannung eines Transistors-Differenzverstärkers über einen Verstärker gesteuerter Leistungstransistor in Reihe liegt, der Differenzverstärker einen für beide Transistorstufen gemeinsamen Emitterwiderstand aufweist und auf die beiden Eingänge des Differenzverstärkers eine der Drehzahl des Motors proportionale Ist-Spannung und eine der gewünschten Drehzahl proportionale Soll-Spannung wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Spannung dem einen und die Ist-Spannung dem anderen Eingang des Differenzverstärkers 34, 37 zugeführt ist, daß der Kollektor der die Ausgangsspannung liefernden Transistorstufe <37) des Differenzverstärkers (34, 37) über die Kollektor-Emitter-Strecke eines Strombegrenzungs-Transistors (53) mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Motor (M) und dem Leistungstransistor (48) verbunden ist und daß die Basis des Strombegrenzungs-Transistors (53) am Abgriff (52) eines zwischen Basis und Emitter des Leistungstransistors (48) liegenden Potentiometers (51) angeschlossen ist