DE19626818A1

DE19626818A1 - Temperaturkompensierter Überstromwächter für Gleichstrommotoren

Info

Publication number: DE19626818A1
Application number: DE19626818A
Authority: DE
Inventors: Yong-Ho Kim; Hyun-Min Jo
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Fairchild Korea Semiconductor Ltd
Priority date: 1995-07-03
Filing date: 1996-07-03
Publication date: 1997-01-09
Also published as: US5801503A; KR970008762A; TW350543U; KR0145614B1

Description

Hintergrund der Erfindung A. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen temperaturkom pensierten Überstromwächter für Gleichstrommotoren. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung einen temperatur kompensierten Überstromwächter für einen Gleichstrommotor, der nicht mit einer frühen gewaltsamen Betätigung reagiert, wenn er anfänglich durch ein mechanisches Gerät belastet wird (beispielsweise, wenn eine mechanische Bremse oder ein zusammenbrechender mechanischer Verbraucher angeschlossen wird). Der Gleichstrommotor kann seinen Betrieb genauso fortsetzen, wie er zuvor die Last aufgenommen hat, ohne daß Fehlfunktionen aufgrund von Störungen oder zeitweisem Über strom auftreten, wobei ein Kondensator kleiner Kapazität zum Einsatz kommt. Er ist so ausgebildet, daß er mit dem großen Überstrom aufgrund der tatsächlichen Belastung eines Motors bei hoher Drehzahl zurechtkommt, indem er diesen ge nau von dem temporären Überstrom (der Belastung) aufgrund seines anfänglichen Hochlaufs unterscheidet. Er ist in der Lage, sowohl den zeitweisen Überstrom, der erzeugt wird, während der Gleichstrommotor in Betrieb ist, als auch den schwachen Überstrom aufgrund einer Zunahme der Größe der mechanischen Reibung von dem Überstrom zu unterscheiden, der durch die tatsächliche Belastung des Motors erzeugt wird, unabhängig von der Betriebstemperatur des Gleich strommotors, indem er den im Gleichstrommotor fließenden Überstrom detektiert.

B. Beschreibung des Standes der Technik

Fig. 3 zeigt ein Stromdiagramm, das die Strompegel wäh rend des Betriebes eines herkömmlichen Gleichstrommotors verdeutlicht.

Im allgemeinen verändert sich die Größe des zum Betrieb eines Motors notwendigen Stroms in verschiedenen Betriebs stufen des Motors, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Wenn der Motor zuerst in Betrieb gesetzt wird (anfänglicher Hochlauf oder Startlast), so kann die Stromgröße innerhalb einer vorbestimmten Dauer A zunehmen, um die Beschleunigung des Motors zu ermöglichen. Der Pegel des Stromes, der zu dem Motor fließt, kehrt dann auf denjenigen Pegel zurück, der für den normalen Betriebszustand notwendig ist und der Mo tor läuft sodann. Dieser Strompegel fließt in einer vorbe stimmten Größe weiter, bis der Motor mechanisch belastet wird (Intervall B in Fig. 3, beispielsweise bei einer Dau erzustandsbelastung).

Wenn der Motor mechanisch belastet wird (beispielsweise durch eine Bremse oder eine schwere mechanische Belastung, die an den Motor angeschlossen wird), so erhöht sich die Größe des erforderlichen Stromes, da der Motor nicht be trieben werden kann (Strom ziehen kann), während die Lei stung (der Strom) weiter zugeführt wird. Dies erzeugt eine Überhitzung. Die erhöhten Stromwerte aufgrund der Belastung können sogar den Motor herunterbremsen.

Wenn, wie oben beschrieben, der Motor betätigt wird und ein mechanisches Relais oder ein Leistungs-Halbleiterele ment verwendet wird, ist es notwendig, gleichzeitig die Leistungszufuhr zu stoppen, während die mechanische Bela stung angeschlossen wird. Somit ist es notwendig, eine Be schädigung des Gleichstrommotors durch Leistungsanstiege aufgrund des Anschlusses der mechanischen Belastung zu ver hindern.

Im allgemeinen bestand der Lösungsweg zur Handhabung dieses Problems in der Vergangenheit darin, daß der Über stromfluß in dem Gleichstrommotor detektiert wurde, wenn der Motor in der oben beschriebenen Weise belastet wurde und das Relais oder das Leistungs-Halbleiterelement bei der Feststellung entsprechender Bedingungen geschaltet wurde.

Es ist wünschenswert, daß ein Überstromschutz so ausge bildet ist, daß er nicht auf einen Überstrom reagiert, der in frühen Betriebsphasen eines Motors auftritt (Einschalten und anfängliche Beschleunigung). Es ist auch wünschenswert, daß die Schutzeinrichtung so ausgebildet sein sollte, daß sie nicht auf den Überstrom reagiert, der bei einer Über last aufgrund eines Festgehaltenwerdens des Motors durch ein mechanisches Gerät erzeugt wird.

Üblicherweise wird der Überstrom für eine Zeitdauer nicht detektiert (der Detektor ist abgeschaltet), welche mit dem Einschalten des Motors beginnt und für die Zeit dauer währt, während welcher sein Betrieb zu dem Normalbe trieb zurückkehrt. Beispielsweise ist der Detektor nicht während der Übergangsperiode von der Einschaltung bis zu einer Zeit zwischen 0,2 und 0,4 Sekunden wirksam, um eine Fehlfunktion aufgrund des Überstroms zu verhindern, der in dieser frühen Betriebsphase erzeugt wird.

Diese herkömmliche Methode hat jedoch den Nachteil, daß es schwierig ist, das Detektieren genau auf eine solche Zeitdauer zu beschränken. Die Schaltung zum Ausschluß der Überstrombestimmung während einer solchen Zeitdauer ist kompliziert. Auch kann während der frühen Übergangsdauer die Schaltung gewaltsam betätigt werden, selbst wenn die Schaltung während eben dieser frühen Übergangsperiode in ihrer Wirkung begrenzt sein soll.

Eine herkömmliche Methode, mit welcher in einfacher Weise das Überstromproblem in der frühen Betriebsphase ge löst werden kann, besteht in der Verwendung eines Tiefpaß filters (LPF). Dieses Verfahren hat aber auch den Nachteil, daß ein Kondensator mit einer großen Kapazität verwendet werden muß. Fehlfunktionen treten oft selbst bei einem Stromwert innerhalb des Bereiches eines Tiefpaßfilter-Ele mentes auf, wobei dieser Wert ein wenig größer als ein zu detektierender Bezugstromwert ist, wenn in den mechanischen Einrichtungen nicht genug Schmieröl ist oder die Betriebs temperatur zu niedrig ist. Weiter ist die Ansprechgeschwin digkeit niedrig, wenn die mechanische Einrichtung tatsäch lich festgehalten ist.

Eine übliche Schaltung zur Beseitigung der oben be schriebenen Nachteile und zum Schutz des Motors vor Über strom ist in Fig. 1 gezeigt.

Nachfolgend wird eine herkömmliche Überstromwächter schaltung für einen Gleichstrommotor unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild, das eine herkömmliche Überstromwächterschaltung für einen Gleichstrommotor dar stellt.

Die Fig. 2A bis 2D sind Diagramme, welche Strompegel an verschiedenen Schaltungspunkten von Fig. 1 verdeutlichen. Fig. 2A ist ein Diagramm eines Startsignales, das in der frühen Betriebsphase eingegeben wird, Fig. 2B ist eine Dia gramm der Motorspannung und der ersten Bezugsspannung, Fig. 2C ist ein Diagramm einer integrierten Spannung und der zweiten Bezugsspannung, und Fig. 2D ist ein Diagramm eines Rückstellsignales.

Es sei nun auf Fig. 1 Bezug genommen. Die herkömmliche Überstromwächterschaltung für einen Gleichstrommotor ent hält eine Steuereinrichtung 10 zur Aufnahme von Signalen von einem Signaleingangsanschluß I für den Betrieb eines Motors, und einen Rückstellanschluß R zur Aufnahme eines Rückstellsignales. Die Steuereinrichtung erzeugt ein Signal zur Steuerung des Motors durch ein Ausgangssignal am Aus gangsanschluß O. Ferner enthält die Schaltung einen Motor schütz 20, der entsprechend einem von der Mikro-Steuerein richtung 10 erzeugten Signal über Einrichtungen betätigt wird, die ihrerseits ein Signal zur Betätigung des Motors erzeugen. Weiter ist ein Motor M vorgesehen, der an einen Ausgangsanschluß des Motorschütz 20 angeschlossen ist und entsprechend einem von dem Motorschütz 20 eingegebenen Si gnal betätigt wird. Ein Umformer 30 dient zur Umformung ei nes in dem Motor M fließenden Stromsignales in ein entspre chendes Spannungssignal. Ein Integrator 40 vergleicht ein von dem Umformer 30 eingegebenes Signals mit einer Bezugs spannung, bestimmt den Überstrom und integriert den detek tierten Wert. Schließlich ist ein Überstromdetektor 50 vor gesehen, der ein von dem Integrator 40 eingegebenes Signal mit einer Bezugsspannung vergleicht, feststellt, daß Über strom fließt, wenn das von dem Integrator 40 eingegebene Signal kleiner als die Bezugsspannung ist, und ein entspre chendes Signal erzeugt.

Der Motorschütz 20 enthält einen Transistor Q2, dessen Basisanschluß mit dem Ausgangsanschluß O der Steuereinrich tung 10 verbunden ist und dessen Emitteranschluß geerdet ist, ferner ein Relais RY mit einem Anschluß, an den eine Leistung V_DC eingegeben wird, und mit einem Signaleingangs anschluß, der an einen Kollektoranschluß des Transistors Q2 gelegt ist.

Das Relais RY enthält einen Elektromagnet EM2 mit einem ersten Anschluß, an den die Leistung V_DC geführt ist und dessen zweiter Anschluß mit dem Kollektoranschluß des Tran sistors Q2 verbunden ist, und ferner enthält das Relais ei nen Schalter S2, dessen erster Anschluß mit dem ersten An schluß des Elektromagneten EM2 verbunden ist und dessen zweiter Anschluß Verbindung mit dem ersten Anschluß des Mo tors M hat.

Der Umformer 30 enthält einen Widerstand Rs, dessen er ster Anschluß an den zweiten Anschluß des Motors M gelegt ist und dessen zweiter Anschluß geerdet ist.

Der Integrator 40 enthält einen Eingangswiderstand Rid mit einem ersten Anschluß, der Verbindung zu der Motorspan nung Vs hat, ferner einen ersten Operationsverstärker OP4 mit einem invertierenden Eingang, der an den zweiten An schluß des Eingangswiderstandes Rin gelegt ist, und mit ei nem nicht-invertierenden Eingang, an den eine erste Bezugs spannung Vref1 geführt ist, und schließlich einen Kondensa tor Cin mit einem ersten Anschluß, der Verbindung zu dem zweiten Anschluß des Eingangswiderstandes Rin hat, und mit einem zweiten Anschluß, der mit einem Ausgangsanschluß des ersten Operationsverstärkers OP4 verbunden ist.

Der Überstromdetektor 50 enthält einen Vergleicher OP5 mit einem invertierenden Eingang, an den ein Ausgangssignal des ersten Operationsverstärkers OP4 innerhalb des Integra tors 40 gelegt ist, und einem nicht-invertierenden Eingang, an den eine zweite Bezugsspannung Vref2 eingegeben wird und dessen Ausgangssignal einem Rückstellanschluß der Steuer einrichtung 10 zugeführt wird.

Die Wirkungsweise der bekannten Überstromwächterschal tung für einen Gleichstrommotor kann folgendermaßen angege ben werden:

Wenn ein Antriebssignal OS, wie es in Fig. 2A darge stellt ist, an einem Signaleingangsanschluß I der Steuer einrichtung 10 eingegeben wird, so liefert die Steuerein richtung 10 am Ausgang ein Signal an den Motorschütz 20, wodurch der Transistor Q2 eingeschaltet wird. Demgemäß wird das Relais RY eingeschaltet, der Schalter S2 wird geschlos sen, die Motorantriebsleistung V_DC wird dem Motor M zuge führt und der Motor läuft. Der Motorstrom I_M fließt, wenn der Motor angetrieben wird und die Motorspannung V_S an dem zweiten Anschluß des Motors M wird durch den Widerstand Rs in dem Umformer 30 erzeugt. Sie ist in Fig. 2B dargestellt.

Der Integrator 40 empfängt die Motorspannung Vs über den Eingangswiderstand Rin, der sie an den invertierenden Eingangsanschluß weitergibt.

Da hier der Wert des Eingangswiderstandes Rin bedeutend größer als derjenige des Widerstandes Rs ist, beeinflußt er nicht den Signalwert der Motorspannung Vs.

Der erste Operationsverstärker OP4 in dem Signalinte grator 40 vergleicht das eingegebene Signal mit der ersten Bezugsspannung Vref1, integriert den Wert und gibt eine in tegrierte Spannung Vamp ab, die in Fig. 2C aufgezeichnet ist.

Der Vergleicher OP5 in dem Überstromdetektor 50 emp fängt die integrierte Spannung Vamp, die von dem Integrator 40 abgegeben worden ist, an dem invertierenden Eingangsan schluß, vergleicht die integrierte Spannung Vamp mit der zweiten Bezugsspannung Vref2, und gibt ein Rückstellsignal RS an die Steuereinrichtung 10 ab, wie in Fig. 2D darge stellt ist, wenn die integrierte Spannung Vamp kleiner ist als die zweite Bezugsspannung Vref2.

Die Steuereinrichtung 10 empfängt das Rückstellsignal an ihrem Rückstellanschluß R und gibt am Ausgang ein Signal zur Abschaltung des Motors M ab, wenn das Rückstellsignal von dem Vergleicher OP5 des Überstromdetektors 50 abgegeben wird.

Es sei nun auf Fig. 2B Bezug genommen. Wenn die frühe Startleistung OS zugeführt wird, ergibt sich der vorüberge hende Überstrom SS1 durch den Startbetrieb des Motors. Zu dieser Zeit wird, wenn die Motorspannung Vs mit der ersten Bezugsspannung Vref1 verglichen wird, die zu dieser Zeit detektierte Motorspannung Vs größer als die erste Bezugs spannung Vref1. Der Motor soll jedoch durch Detektierung eines solchen Überstromes nicht stillgesetzt werden. Bezug nehmend auf Fig. 2C ist festzustellen, daß demgemäß die in tegrierte Spannung Vamp, welche der integrierte Wert der Motorspannung Vs ist, mit der zweiten Bezugsspannung Vref2 verglichen wird.

Die Steuereinrichtung 10 gibt das Rückstellsignal RS zur Stillsetzung des Motorbetriebes nicht aus, da Vamp grö ßer als Vref ist, obwohl der Überstrom durch die frühe Startbedingung in dem oben erwähnten Vergleichsvorgang ver ursacht worden ist.

Eine temporäre Belastung kann verursacht werden, wenn der Motor sich in Betrieb befindet und der temporäre Über strom SS2 wird in diesem Falle auch auftreten.

Dieser Fall stellt jedoch nicht eine Situation dar, in der der Motor stillgesetzt werden sollte, selbst wenn die Motorspannung Vs größer als die erste Bezugsspannung Vref1 ist.

Der Überstrom SS3, welcher zwar klein ist, kann entste hen, wenn die Reibung zwischen einer mechanischen Einrich tung und dem Motor über eine bestimmte Zeitdauer hinweg er höht ist. Auch hier handelt es sich nicht um einen Fall, welcher es erforderlich macht, daß der Betrieb des Motors angehalten wird, da der Wert des Überstromes nicht so groß ist, daß er dem Motor schadet.

Dementsprechend wird das Rückstellsignal RS nicht aus gegeben, da die zweite Bezugsspannung Vref2 kleiner als die integrierte Spannung Vamp ist, wenn die integrierte Span nung Vamp gebildet und dieser Wert mit der zweiten Bezugs spannung Vref2 verglichen wird.

Wenn aber der Betrieb des mit der mechanischen Einrich tung verbundenen Motors beendet wird, zusammenbricht oder gehemmt wird und dies in einem Überstrom SS4 resultiert, so ist die Motorspannung Vs größer als die erste Bezugsspan nung Vref1 und der Wert der integrierten Spannung Vamp ist kleiner als die zweite Bezugsspannung Vref2. Aus diesem Grunde gibt der Vergleicher 50 das Rückstellsignal RS aus. Die Steuereinrichtung 10 empfängt das Rückstellsignal RS und liefert am Ausgang ein Signal zur Stillsetzung des Mo tors M.

Das bedeutet, daß der zeitweise Überstrom SS1 aufgrund der frühen Startphase, der zeitweise Überstrom SS2, der während des Betriebs verursacht wird und der kleine Über strom SS3, der aus einer Erhöhung der mechanischen Reibung resultiert, sämtlich von dem Überstrom SS4 unterschieden sind, der von einer tatsächlichen Hemmung des Motors verur sacht wird, und in einer von der des Überstromes SS4 ver schiedenen Weise behandelt werden.

Die oben beschriebene herkömmliche Methode hat jedoch einen Nachteil dahingehend, daß der Betrieb des Motors un ter einem unterschiedlichen Aspekt gegenüber demjenigen bei Raumtemperatur stattfindet, was auf dem Reibungskoeffizien ten oder der thermischen Ausdehnung beruht, wenn die Umge bung, in welcher der Motor arbeitet, ungünstig ist, d. h. wenn die Temperatur zu hoch oder zu niedrig ist.

Im allgemeinen wird der Betriebsstromwert des Motors höher, wenn die Temperatur niedrig ist und die Motorspan nung Vs wird ebenfalls größer. Dementsprechend wird die Mo torspannung Vs größer als der Wert der ersten Bezugsspan nung Vref1 ungeachtet der Tatsache, daß es sich um einen normalen Betrieb handelt, und dies verursacht eine Fehl funktion.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Proble me und Nachteile der hier angesprochenen Art beim Stand der Technik zu beseitigen, indem eine temperaturkompensierte Überstromwächterschaltung für einen Gleichstrommotor ge schaffen wird, die nicht mit einer vorschnellen gewaltsamen Betätigung reagiert, wenn der Motor anfänglich durch eine mechanische Einrichtung belastet oder gehemmt wird. Eine solche Schaltung soll so ausgebildet sein, daß sie es dem Motor gestattet, seinen Betrieb genau ohne Fehlfunktionen aufgrund von kurzzeitigen Störungen und vorübergehenden Überströmen durchzuführen, wobei Kondensatormittel kleiner Kapazität verwendet werden. Die Schaltung ist so ausgebil det, daß sie große Überströme aufgrund ihrer tatsächlichen Belastung oder Hemmung eines Motors bei hoher Drehzahl be herrscht, indem genau gegenüber einem zeitweisen Überstrom aufgrund des Leistungsbedarfs beim Hochlauf und in den frü hen Startphasen eines Motors unterschieden wird. Die Schal tung ist in der Lage, sowohl den zeitweisen Überstrom, der erzeugt wird, während ein Gleichstrommotor in Betrieb ge setzt wird, und dem schwachen Überstrom aufgrund einer Er höhung der Größe der mechanischen Reibung von dem Überstrom zu unterscheiden, der durch die tatsächliche Hemmung oder Belastung des Motors unabhängig von der Betriebstemperatur des Gleichstrommotors erzeugt wird, indem der in dem Gleichstrommotor fließende Überstrom genau detektiert und interpretiert wird.

Um die zuvor angesprochenen Ziele zu erreichen und die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe zu erfüllen, ent hält, wie hier nachfolgend dargestellt und ausführlich be schrieben, ein temperaturkompensierter Überstromwächter für Gleichstrommotoren nach der Erfindung einen Umformer, der so ausgebildet ist, daß er ein in einem Motor bei verschie denen Betriebstemperaturen fließendes Stromsignal kompen siert, indem er die jeweils beobachtete Spannung in ein entsprechendes Spannungssignal umformt, das so eingestellt ist, daß es der Betriebstemperatur Rechnung trägt;
ferner einen Integrator zum Vergleich eines von dem Um former her eingegebenen Signals mit einer Bezugsspannung, zum Detektieren des Überstromes und zum Integrieren des de tektierten Wertes; und
einen Überstromdetektor zum Vergleichen eines von dem Integrator her eingegebenen Signales mit einer Bezugsspan nung, zur Feststellung, daß Überstrom fließt, wenn das vom Integrator eingegebene Signal kleiner als die Bezugsspan nung ist, und zur Ausgabe eines entsprechenden Signales.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine temperaturkompensierte Überstrom-Wächterschal tung für einen Gleichstrommotor folgendes:
einen Umformer zur Umwandlung eines Wertes eines in ei nem Motor fließenden Stromsignales in eine Spannung;
einen Integrator zur Vornahme einer Kompensation an ei nem von dem Umformer eingegebenen Signal durch Einstellung des Signals entsprechend einer Betriebstemperatur, Ver gleich des Signals mit der Bezugsspannung, und Detektieren von Überstrom und Integrieren des Wertes; und
einen Überstromdetektor zum Vergleich eines von dem In tegrator eingegebenen Signales mit der Bezugsspannung und Feststellen, daß Überstrom fließt, wenn das von dem Inte grator eingegebene Signal kleiner als die Bezugsspannung ist.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine temperaturkompensierte Überstrom-Wächterschal tung für einen Gleichstrommotor folgendes:
einen Umformer zur Umwandlung eines Wertes eines in ei nem Motor fließenden Stromes in eine Spannung;
einen Integrator zur Kompensation der Spannung Vs ent sprechend der Temperatur, zum Vergleich des Signales mit einer Bezugsspannung, zum Detektieren von Überstrom und zur Integration des Wertes; und
einen Überstromdetektor zum Vergleichen eines von dem Integrator her eingegebenen Signales mit der Bezugsspannung und zur Feststellung, daß Überstrom fließt, wenn das von dem Integrator her eingegebene Signal kleiner als die Be zugsspannung ist.

Weitere Zwecke und Vorteile werden im einzelnen in der nun folgenden Beschreibung dargelegt und durch diese erläu tert. Die Zwecke und Vorteile werden durch die Merkmale und Merkmalskombinationen erzielt, wie sie in den anliegenden Ansprüche angegeben sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer herkömmlichen Über strom-Wächterschaltung für einen Gleichstrommotor.

Fig. 2A bis 2D zeigen Diagramme von Strömen oder Span nungen an verschiedenen Schaltungspunkten von Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Stromdiagramm, welches die Stromwerte während des Betriebes eines herkömmlichen Gleichstrommotors wiedergibt.

Fig. 4 ist ein Schaltbild einer temperaturkompensierten Überstrom-Wächterschaltung für einen Gleichstrommotor gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Schaltung der hier angegebenen Art.

Fig. 5A bis 5D zeigen Diagramme zur Verdeutlichung der Strom- oder Spannungswerte an verschiedenen Schaltungspunk ten von Fig. 4.

Fig. 6 ist ein Schaltbild einer temperaturkompensierten Überstrom-Wächterschaltung für einen Gleichstrommotor gemäß einer zweiten Ausführungsform von Schaltungen der hier an gegebenen Art.

Fig. 7 ist ein Schaltbild einer temperaturkompensierten Überstrom-Wächterschaltung für einen Gleichstrommotor gemäß einer dritten Ausführungsform der hier angegebenen Art von Schaltungen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die anliegenden Zeichnungen zeigen Ausführungsformen von Schaltungen der hier angegebenen Art und dienen zusam men mit der folgenden Beschreibung zur Erläuterung der Grundgedanken der Erfindung.

Es sei nun im einzelnen auf die bevorzugten Ausfüh rungsformen eingegangen, von denen Beispiele in den anlie genden Zeichnungen dargestellt sind. Soweit möglich werden in allen Zeichnungen zur Bezeichnung gleicher oder entspre chender Teile auch gleiche Bezugszahlen verwendet.

Gemäß Fig. 4 enthält eine temperaturkompensierte Über strom-Wächterschaltung für einen Gleichstrommotor gemäß ei ner ersten Ausführungsform eine Steuereinrichtung 10 zum Empfang von Signalen an einem Signaleingangsanschluß I zur Betätigung des Motors und an einem Rückstellanschluß R zum Empfang eines Rückstellsignales und schließlich zur Ausgabe eines Signales zur Steuerung des Motors vermittels eines am Ausgangsanschluß O erscheinenden Signales. Ferner enthält die Schaltung einen Motorschütz 20, welcher durch ein von der Steuereinrichtung 10 ausgegebenes Signal betätigt wird und seinerseits ein Signal für den Motorbetrieb liefert; weiter einen Motor M, der an einen Ausgangsanschluß des No torschütz 20 gelegt und in Abhängigkeit von einem Signal betrieben wird, das er von dem Motorschütz 20 erhält; des ferneren einen Umformer 60 zur Kompensation eines in dem Motor M fließenden Stromsignales durch Einstellung des Stromsignales in Abhängigkeit von einer Betriebstemperatur und zur Umformung dieses Signales in ein entsprechendes Spannungssignal; weiterhin einen Integrator 40 zum Ver gleich eines von dem Umformer 60 eingegebenen Signales mit einer Bezugsspannung, zum Feststellen von Überstrom und zur Integration des detektierten Wertes; und schließlich einen Überstromdetektor 50 zum Vergleich eines von dem Integrator 40 empfangenen Signales mit einer Bezugsspannung und zum Feststellen der Tatsache, daß Überstrom fließt, wenn das von dem Integrator 40 empfangene Signal kleiner als die Be zugsspannung ist, sowie zur Ausgabe eines entsprechenden Signales.

Der Motorschütz 20 enthält einen Transistor Q2, dessen Basisanschluß mit dem Ausgangsanschluß O der Mikro-Steuer einrichtung 10 verbunden ist und dessen Emitteranschluß ge erdet ist, ferner ein Relais RY mit einem ersten Anschluß, an den eine Leistungsquelle V_DC angeschlossen ist, sowie einen Signaleingangsanschluß, der mit einem Kollektoran schluß des Transistors Q2 verbunden ist.

Das Relais RY enthält einen Elektromagneten EM2 mit ei nem ersten Anschluß, der mit der Leistungsquelle V_DC ver bunden ist, und einem zweiten Anschluß, der Verbindung zu dem Kollektoranschluß des Transistors Q2 hat, einen Schal ter S2, dessen erster Anschluß mit einem ersten Anschluß des Elektromagneten EM2 verbunden ist, sowie mit einem zweiten Anschluß, der Verbindung zu einem ersten Anschluß des Motors M hat.

Der Umformer 60 enthält einen Widerstand Rs, dessen er ster Anschluß mit dem zweiten Anschluß des Motors M verbun den ist, und dessen zweiter Anschluß geerdet ist, ferner einen Thermistor NTC6, dessen erster Anschluß Verbindung zu einem ersten Anschluß des Widerstandes Rs hat, und ferner einen Widerstand R6, dessen ersten Anschluß Verbindung zu dem zweiten Anschluß des Thermistors NTC6 hat, während sein zweiter Anschluß geerdet ist.

Der Integrator 40 enthält einen Eingangswiderstand Rin, dessen erster Anschluß mit dem zweiten Anschluß des Thermi stors NTC6 innerhalb des Umformers 60 verbunden ist, ferner einen ersten Operationsverstärker OP4 mit einem invertie renden Eingangsanschluß, der zu dem zweiten Anschluß des Eingangswiderstandes Rin verbunden ist und mit einem nicht invertierenden Eingangsanschluß, an den eine erste Bezugs spannung Vref1 gelegt wird, weiterhin einen Kondensator Cin, dessen erster Anschluß mit dem zweiten Anschluß des Eingangswiderstandes Rin verbunden ist und dessen zweiter Anschluß Verbindung zu einem Ausgangsanschluß des ersten Operationsverstärkers OP4 hat.

Der Überstromdetektor 50 enthält einen Vergleicher OP5 mit einem invertierenden Eingangsanschluß, an den ein Aus gangssignal des ersten Operationsverstärkers OP4 des Inte grators 40 gelegt ist, sowie mit einem nicht-invertierenden Eingangsanschluß, an den eine zweite Bezugsspannung Vref2 gelegt wird.

Die Wirkungsweise der temperaturkompensierten Über strom-Wächterschaltung für einen Gleichstrommotor entspre chend diesem ersten Ausführungsbeispiel sei unter Bezug nahme auf die Zeichnungen nachfolgend erläutert.

Wenn ein Antriebs-Befehlssignal OS, wie es in Fig. 5A dargestellt ist, dem Signaleingangsanschluß I der Mikro- Steuereinrichtunq 10 zugeführt wird, so liefert die Mikro- Steuereinrichtung 10 am Ausgang ein Signal für den Motor schütz 20, wodurch der Transistor Q2 eingeschaltet wird. Dementsprechend wird das Relais RY eingeschaltet, der Schalter S2 wird geschlossen und die Leistungsquelle V_DC für den Motorantrieb wird mit dem Motor M verbunden, so daß des Motor M angetrieben wird.

Wenn der Motor M läuft, fließt der Motorstrom I_M und die Motorspannung Vs an dem anderen Anschluß des Motors M baut sich an dem Widerstand Rs des Umformers 60 auf, so daß bei Raumtemperatur die in Fig. 5B eingezeichnete Kurve AA festgestellt wird.

Die Motorspannung Vs erfährt eine Teilung durch den Spannungsteiler aus dem Widerstandswert des Thermistors NTC6 und dem Widerstand R6 und so erhält man eine modifi zierte Motorspannung Vs1.

Der Thermistor NTC6 ist ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten und enthält somit ein Element, des sen Widerstandswert sich vermindert, wenn die Temperatur ansteigt.

Der Integrator 40 empfängt die modifizierte Motorspan nung Vs1 über den Eingangswiderstand Rin, wobei diese Span nung dann an den invertierenden Eingangsanschluß weiterge geben wird.

Da vorliegend der Wert des Eingangswiderstandes Rin be deutend größer als die Werte des Widerstandes Rs, des Ther mistors NTC6 und des Widerstandes R6 ist, beeinflußt er nicht den Signalwert der modifizierten Motorspannung Vs1.

Der erste Operationsverstärker OP4 in dem Signalinte grator 40 vergleicht das eingegebene Signal mit der ersten Bezugsspannung Vref1, integriert den Wert und gibt die in tegrierte Spannung Vamp aus, wie sie in Fig. 5C aufgezeich net ist.

Der Überstromdetektor 50 empfängt die integrierte Span nung Vamp, die von dem Integrator 40 geliefert wird, über den invertierenden Eingangsanschluß, vergleicht die inte grierte Spannung Vamp mit der zweiten Bezugsspannung Vref2, und gibt zu der Steuereinrichtung 10 hin ein Rückstellsi gnal Rs ab, welches in Fig. 5D aufgezeichnet ist, wenn die integrierte Spannung Vamp kleiner als die zweite Bezugs spannung Vref2 ist.

Die Steuereinrichtung 10 empfängt das Rückstellsignal über den Rückstelleingang R und gibt ausgangsseitig ein Si gnal zur Abschaltung des Motors M ab, wenn das Rückstellsi gnal durch den Überstromdetektor 50 erzeugt wird.

Es sei nun Fig. 5B im einzelnen betrachtet. Wenn ein Antriebssignal OS der Schaltung zugeführt wird und eine An laufleistung anliegt, so resultiert der Anlauf in dem vor übergehenden Überstrom SS1. Wenn zu dieser Zeit die modifi zierte Motorspannung Vs1 mit der ersten Bezugsspannung Vref1 verglichen wird, ist die zu dieser Zeit festgestellte modifizierte Motorspannung Vs1 größer als die erste Bezugs spannung Vref1. Die Detektorschaltung sollte jedoch eine derartige Bedingung unterscheiden können und nicht durch Stillsetzung des Motors reagieren, wenn ein solcher Über strom festgestellt wird.

Es sei Fig. 5C betrachtet. Es wird also die Spannung Vamp, welche der integrierte Wert der modifizierten Motor spannung Vs1 ist, mit der zweiten Bezugsspannung Vref2 ver glichen.

Die Steuereinrichtung 10 gibt nicht das Rückstellsignal RS zur Stillsetzung des Betriebes des Motors aus, da Vamp größer als Vref ist, obwohl der Überstrom festgestellt wird, der durch den Anlauf in der oben erwähnten Ver gleichsphase verursacht ist.

Eine vorübergehende Belastung kann verursacht werden, wenn der Motor angetrieben wird und in einem solchen Falle auch der temporäre Überstrom SS2 entsteht.

Dieser Fall stellt jedoch auch eine Situation dar, wel che nicht eine Stillsetzung des Motorbetriebs erforderlich macht, obwohl die modifizierte Motorspannung Vs1 größer als die erste Bezugsspannung Vref1 ist.

Demgemäß wird das Rückstellsignal RS nicht abgegeben, da die zweite Bezugsspannung Vref2 größer als die inte grierte Spannung Vamp ist, wenn die integrierte Spannung Vamp erhalten wird und dieser Wert mit der zweiten Bezugs spannung Vref2 verglichen wird.

Ein wenn auch kleiner Überstrom SS3 kann entstehen, wenn die Reibung zwischen einem mechanischen Gerät und dem Motor über eine bestimmte Zeitdauer sich erhöht. Auch die ser Fall stellt nicht eine Situation dar, die das Anhalten des Motorbetriebs erfordert, da der Wert des Überstromes nicht so hoch ist, daß er dem Motor schadet.

Demgemäß wird das Rückstellsignal RS nicht abgegeben, da die zweite Bezugsspannung Vref2 kleiner als die inte grierte Spannung Vamp ist, wenn hier die integrierte Spa nnung Vamp erhalten wird und dieser Wert mit der zweiten Bezugsspannung Vref2 verglichen wird.

Wenn jedoch der Betrieb des mit der mechanischen Ein richtung verbundenen Motors zu Ende geht, zusammenbricht oder gehemmt wird und in einem Überstrom SS4 resultiert, so wird die modifizierte Motorspannung Vs1 größer als die er ste Bezugsspannung Vref1 und der Wert der integrierten Spa nnung Vamp wird kleiner als die zweite Bezugsspannung Vref2. In einem solchen Falle vermag der Operationsverstär ker OP5 innerhalb des Bauteils 50 das Rückstellsignal RS auszugeben. Die Steuereinrichtung empfängt das Rückstellsi gnal RS und gibt ein Signal zur Stillsetzung des Motors M ab.

Wenn in der Zwischenzeit die Betriebstemperatur des Mo tors M ansteigt, wird der Betriebsstrom des Motors M ent sprechend klein und die Motorspannung Vs wird bei Raumtem peratur klein. Wenn die Temperatur ansteigt, wird der Wi derstandswert des Thermistors NTC6 entsprechend dem Tempe raturanstieg vermindert, wodurch die modifizierte Motorspa nnung Vs1 ansteigt. Vs nimmt ab, kann aber kompensiert wer den, da Vs1 entsprechend dem Thermistor NTC ansteigt.

Wenn die Betriebstemperatur des Motors M abfällt, nimmt der Betriebsstrom des Motors M zu. Demgemäß ist die Motor spannung Vs größer als diejenige bei Raumtemperatur, wie in Fig. 5B bei BB angedeutet. Wenn die Temperatur abfällt, so erhöht sich der Widerstandswert des Thermistors NTC6 pro portional zu der gesunkenen Temperatur und die modifizierte Motorspannung Vs1 nimmt ab. Wie oben gesagt nimmt Vs zu, wenn die Temperatur abfällt, aber es tritt keine Fehlfunkt ion auf, da Vs1, welches dem Integrator 40 eingegeben wird, abnimmt und größer als Vref des Integrators wird.

Wie oben beschrieben kann der Motor M vor Überstrom ge schützt werden, da der vorübergehende Überstrom SS1, der durch die Anlaufbelastung verursacht ist, ferner der vor übergehende Überstrom SS2, der während des Betriebes auf treten kann, und der kleine Überstrom SS3 aufgrund der Er höhung der mechanischen Reibung von dem Überstrom SS4, SS5 und SS6 unterschieden wird, der von einer tatsächlichen Hemmung des Motors verursacht wird und welcher unterschied lich behandelt wird, selbst wenn die Betriebstemperatur des Motors M sich geändert hat.

Nachfolgend sei ein zweites Ausführungsbeispiel der Schaltung der vorliegenden Art unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Hierzu sei auf Fig. 6 Bezug genommen. Sie zeigt eine temperaturkompensierte Überstrom-Wächterschaltung für einen Gleichstrommotor gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel, welches eine Steuereinrichtung 10 zum Empfang von Signalen über einen Signaleingangsanschluß I für den Motorbetrieb und einen Rückstellanschluß R für die Aufnahme eines Rück stellsignales enthält und ein Signal zur Steuerung des Mo tors an einem Signalausgangsanschluß O abgibt. Weiter ist ein Motorschütz 20 vorgesehen, der entsprechend einem von der Steuereinrichtung 10 aus gegebenen Signal betätigt wird und ein Signal zum Betrieb des Motors abgibt. Ein Motor M ist an einen Ausgangsanschluß des Motorschütz 20 ange schlossen und wird entsprechend einem von dem Motorschütz 20 her eingegebenen Signal betrieben. Ein Umformer 30 dient zur Kompensation eines in den Motor M fließenden Stromsi gnales und zur Einstellung des Signales entsprechend einer Betriebstemperatur sowie zur Umformung des eingestellten Signales in ein entsprechendes Spannungssignal. Desferneren ist ein Integrator 70 zum Vergleich eines von dem Umformer 30 her empfangengen Signales mit einer Bezugsspannung zur Detektierung von Überstrom und zur Integration des detek tierten Wertes vorgesehen. Schließlich dient ein Überstrom detektor 50 zum Vergleich eines von dem Integrator 70 emp fangengen Signales mit einer Bezugsspannung, zur Bestim mung, daß Überstrom fließt, wenn das eingegebene Signal des Intergrators 70 kleiner als die Bezugsspannung ist, und zur Ausgabe eines entsprechenden Signales.

Der Motorschütz 20 und der Überstromdetektor 50 haben denselben Aufbau wie die entsprechenden Teile gemäß der er sten Ausführungsform, so daß sich die Beschreibung des Mo torschütz und des Überstromdetektors 50 hier erübrigen.

Der Umformer 30 enthält einen Widerstand RS mit einem ersten Anschluß, der an den zweiten Anschluß des Motors M gelegt ist und dessen zweiter Anschluß geerdet ist.

Der Integrator 70 enthält einen Eingangswiderstand Rin, dessen erster Anschluß mit einem ersten Anschluß des Wider standes Rs des Umformers 30 verbunden ist, weiter einen Thermistor NTC7 mit einem ersten Anschluß, an den eine Treiberspannung Vcc gelegt ist, einen Widerstand R7 mit ei nem ersten Anschluß, der an den zweiten Anschluß des Ther mistors NTC7 gelegt ist, und einem zweiten Anschluß, der mit dem zweiten Anschluß des Eingangswiderstandes Rin ver bunden ist, weiterhin einen ersten Operationsverstärker OP7 mit einem invertierenden Eingangsanschluß, der zu dem zweiten Anschluß des Eingangswiderstandes Rin verbunden ist, und einem nichtinvertierenden Eingangsanschluß, an den eine erste Bezugsspannung Vref1 geführt ist, und schließ lich einen Kondensator Cin, dessen erster Anschluß mit dem zweiten Anschluß des Eingangswiderstandes Rin verbunden ist und dessen zweiter Anschluß an einen Ausgangsanschluß des ersten Operationsverstärkers OP7 gelegt ist.

Die Wirkungsweise der temperaturkompensierten Über strom-Wächterschaltung für einen Gleichstrommotor entspre chend diesem zweiten Ausführungsbeispiel sei nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Wenn ein Antriebssignal OS entsprechend der Darstellung von Fig. 5A dem Signaleingangsanschluß I der Mikro-Steuer einrichtung 10 zugeführt wird, so liefert die Steuerein richtung 10 am Ausgang ein Signal an den Motorschütz 20, wodurch der Transistor Q2 eingeschaltet wird. Demgemäß wird auch das Relais RY eingeschaltet, der Schalter S2 wird ge schlossen, die Motorantriebsleistung V_DC wird an den Motor M gelegt und der Motor M geht in Betrieb.

Der Motorstrom I_M fließt, wenn der Motor M angetrieben wird, die Motorspannung Vs am zweiten Anschluß des Motors M baut sich aufgrund des Widerstandes Rs des Umformers 30 auf und eine Kurve AA, wie sie in Fig. 5B eingezeichnet ist, wird bei Raumtemperatur festgestellt.

Der Integrator 70 empfängt die Motorspannung Vs über den Eingangswiderstand Rin, welcher diese Spannung an den invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers weitergibt.

Der erste Operationsverstärker OP7 in dem Signalinte grator 70 vergleicht das eingegebene Signal mit der ersten Bezugsspannung Vref1, integriert den erhaltenen Wert und gibt die integrierte Spannung Vamp ausgangsseitig ab, wie dies in Fig. 5C dargestellt ist.

Die integrierte Spannung Vamp wird durch den Kondensa torstrom Ic beeinflußt, wobei der Kondensatorstrom Ic durch den Kompensationsstrom It entsprechend dem Widerstandswert des Thermistors NTC7 und des Widerstandes R7 bestimmt ist.

Das bedeutet, daß die integrierte Spannung Vamp sich durch die Motorspannung Vs und den Thermistors NTC7 be stimmt.

Der Thermistor NTC7 ist ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten wie bei dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel und besitzt ein Bauteil, für welches der Widerstandswert kleiner wird, wenn die Temperatur an steigt.

Der Überstromdetektor 50 empfängt die von dem Integra tor 70 gelieferte integrierte Spannung Vamp über den inver tierenden Eingangsanschluß, vergleicht die integrierte Spa nnung Vamp mit der zweiten Bezugsspannung Vref2 und gibt ausgangsseitig ein Rückstellsignal RS an die Steuereinrich tung 10 ab, wie dies aus Fig. 5D zu ersehen ist, wenn die integrierte Spannung Vamp kleiner als die zweite Bezugsspa nnung Vref2 ist.

Die Steuereinrichtung 10 empfängt das Rückstellsignal an dem Rückstellanschluß R und gibt ein Signal zur Aus schaltung des Motors M ab, wenn das von dem Überstromdetek tor 50 ausgegebene Rückstellsignal auftritt.

Wenn ein Anlaufsignal OS zugeführt wird, so entsteht, wie aus Fig. 5B ersichtlich, ein vorübergehender Überstrom SS1 aufgrund der Last, die aus dem Anlaufbetrieb des Motors resultiert. Zu dieser Zeit ist, wenn die Motorspannung Vs mit der ersten Bezugsspannung Vref1 verglichen wird, diese Motorspannung, welche zu dieser Zeit detektiert wird, grö ßer als die erste Bezugsspannung Vref1. Wenn jedoch eine solche Situation detektiert wird, soll der Motor durch die Feststellung des Auftretens eines solchen Überstromes nicht stillgesetzt werden.

Gemäß Fig. 5C wird also die Spannung Vamp, welche der intergrierte Wert der Motorspannung Vs ist, mit der zweiten Bezugsspannung Vref2 verglichen.

Die Steuereinrichtung 10 gibt nicht das Rückstellsignal RS zur Stillsetzung des Motorbetriebes ab, da Vamp größer als Vref2 ist, obwohl der Überstrom detektiert wird, der durch die Anlaufphase während des oben beschriebenen Ver gleichsvorganges auftritt.

Eine vorübergehende Hemmung kann verursacht werden, während der Motor angetrieben wird und in diesem Falle wird der temporäre Überstrom SS2 verursacht.

Dieser Fall stellt jedoch nicht eine Situation dar, bei welcher der Betrieb des Motors angehalten werden soll, selbst wenn beobachtet wird, daß die Motorspannung Vs grö ßer als die erste Bezugsspannung Vref1 ist.

Dementsprechend wird das Rückstellsignal RS nicht aus gegeben, da die zweite Bezugsspannung Vref kleiner als die integrierte Spannung Vamp ist, wenn die integrierte Spa nnung Vamp erhalten und dieser Wert mit der zweiten Bezugs spannung Vref2 verglichen wird.

Der wenn auch kleine Überstrom SS3 kann auftreten, wenn die Reibung zwischen einer mechanischen Einrichtung und dem Motor sich über eine bestimmte Zeitdauer erhöht. Auch die ser Fall stellt nicht eine Situation dar, welche die Been digung des Betriebes des Motors rechtfertigt, da der Wert des Überstromes nicht so groß ist, daß er dem Motor scha det.

Demgemäß wird das Rückstellsignal RS nicht ausgegeben, da die zweite Bezugsspannung Vref2 kleiner als die inte grierte Spannung Vamp bleibt, wenn die integrierte Spannung Vamp erhalten wird und dieser Wert mit der zweiten Bezugs spannung Vref2 verglichen wird.

Wenn jedoch der Betrieb des an die mechanische Einrich tung angeschlossenen Motors zu Ende kommt, zusammenbricht oder gehemmt wird und in einem Überstrom SS4 resultiert, so ist die Motorspannung Vs kleiner als die erste Bezugsspa nnung Vref1 und der Wert der integrierten Spannung Vamp ist größer als die zweite Bezugsspannung Vref2. Bei einer sol chen Feststellung liefert der Operationsverstärker 50 am Ausgang das Rückstellsignal RS. Die Steuereinrichtung 10 empfängt das Rückstellsignal RS und gibt ein Signal zur Stillsetzung des Motors M aus. Wenn in der Zwischenzeit die Betriebstemperatur des Motors M ansteigt, wird der Be triebsstrom des Motors M entsprechend kleiner und die Mo torspannung Vs wird kleiner als bei Raumtemperatur. Wenn die Temperatur ansteigt, wird der Widerstandswert des Ther mistors NTC7 innerhalb des Integrators 70 proportional zu dem Temperaturanstieg vermindert, so daß er eine solche Be dingung kompensieren kann und das Stromsignal entsprechend einstellt. Wenn der Temperaturwert abfällt, erhöht sich der Widerstandswert. Entsprechend wird der Kondensatorstrom Ic vergrößert.

Wenn die Betriebstemperatur des Motors M abfällt, er höht sich der Betriebsstrom des Motors M. Demgemäß ist die Motorspannung Vs größer als diejenige bei Raumtemperatur. Wenn die Temperatur abfällt, erhöht sich der Widerstands wert des Thermistors NTC7 im Integrator 70 proportional zu der abgefallenen Temperatur, wodurch der Kompensierungs strom vermindert wird. Dementsprechend vermindert sich der Kondensatorstrom Ic.

Wie oben beschrieben kann der Motor M vor Überstrom aufgrund tatsächlicher Hemmungen des Motors geschützt wer den, da der temporäre Überstrom SS1 beim Anlauf, der tempo räre Überstrom SS2, wie er während des Betriebes auftritt, und der kleine Überstrom SS3 aufgrund einer Erhöhung der mechanischen Reibung von dem Überstrom SS4, SS5 und SS6 un terschieden wird, der durch eine tatsächliche Hemmung des Motors verursacht ist. Die Feststellungen solcher Über ströme werden voneinander unterschieden und gesondert ge handelt, selbst wenn sich die Betriebstemperatur des Motors M geändert hat.

Nachfolgend sei eine dritte Ausführungsform unter Be zugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Es sei auf Fig. 7. Bezug genommen. Eine temperaturkom pensierte Überstrom-Wächterschaltung für einen Gleichstrom motor gemäß der dritten Ausführungsform enthält folgendes:
eine Steuereinrichtung 10 zur Aufnahme von Signalen über einen Signaleingangsanschluß I für den Antrieb eines Motors, zum Empfang eines Rückstellsignales über einen Rückstelleingang R und zur Ausgabe eines Signales zur Steuerung des Motors über einen Signalausgangsanschluß O; ferner einen Motorschütz 20, der entsprechend einem von der Mikro-Steuereinrichtung 10 aus gegebenen Signal betätigt wird und zur Ausgabe eines zum Antrieb des Motors dienenden Signales ausgebildet ist; ferner einen Motor M, der an ei nen Ausgangsanschluß des Motorschütz 20 angeschlossen ist und entsprechend einem von dem Motorschütz 20 eingegebenen Signal betrieben wird; weiter einen Umformer 30 zur Kompen sation eines in dem Motor M fließenden Stromsignales entsp rechend einer Betriebstemperatur durch Einstellung des be obachteten Signals entsprechend der Temperatur und Umwand lung des Signales in ein entsprechendes Spannungssignal; des ferneren einen Integrator 80 zum Vergleich eines von dem Umformer 30 her eingegebenen Signales mit einer Bezugs spannung, Detektieren von Überstrom und Integrieren des de tektierten Wertes; und schließlich einen Überstromdetektor 50 zum Vergleich eines von dem Integrator 80 empfangenen Signales mit einer Bezugsspannung, Feststellung, daß Über strom fließt, wenn das von dem Integrator 60 her eingege bene Signal kleiner als die Bezugsspannung ist, und Ausgabe eines entsprechenden Signales.

Der Motorschütz 20 und der Überstromdetektor 50 haben denselben Aufbau wie diese Teile im ersten Ausführungsbei spiel, so daß sich die Beschreibung des Motorschütz 20 und des Überstromdetektors 50 hier erübrigt.

Der Umformer 30 hat denselben Aufbau wie dieses Teil im zweiten Ausführungsbeispiel, so daß auch auf die Beschrei bung des Umformers 30 hier verzichtet werden kann.

Der Integrator 80 enthält einen Eingangswiderstand Rin mit einem ersten Anschluß, der mit einem ersten Anschluß des Widerstandes Rs des Umformers 30 verbunden ist, einen Widerstand R8 mit einem ersten Anschluß, an den eine Trei berspannung Vcc gelegt ist, einen Thermistor NTC8 mit einem ersten Anschluß, der mit dem zweiten Anschluß des Wider standes R8 verbunden ist, und mit einem zweiten Anschluß, der geerdet ist, ferner einen ersten Operationsverstärker OP7 mit einem invertierenden Eingangsanschluß, der mit dem anderen Anschluß des Eingangswiderstandes Rin Verbindung hat, und mit einem nicht-invertierenden Eingangsanschluß, der mit einem ersten Anschluß des Thermistors NTC8 verbun den ist, und schließlich einen Kondensator mit einem ersten Anschluß, der Verbindung zu dem zweiten Anschluß des Ein gangswiderstandes Rin hat und einen zweiten Anschluß auf weist, der mit einem Ausgangsanschluß des ersten Operati onsverstärkers OP8 verbunden ist.

Die Wirkungsweise der temperaturkompensierten Über strom-Wächterschaltung gemäß dieser dritten Ausführungsform sei unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen nach folgend erklärt.

Wenn ein Antriebssignal OS, wie es in Fig. 5A aufge zeichnet ist, an den Signaleingangsanschluß I der Mikro- Steuereinrichtung 10 gelegt wird, so gibt die Steuerein richtung 10 an ihrem Ausgang ein Signal an den Motorschütz 20 ab, so daß der Transistor Q2 eingeschaltet wird. Demge mäß wird auch das Relais RY eingeschaltet, der Schalter S2 wird geschlossen, die Motorantriebsleistung V_DC wird an den Motor M gelegt und der Motor M läuft.

Der Motorstrom I_M fließt, wenn der Motor M angetrieben wird und es baut sich am anderen Anschluß des Motors M durch Abfall an dem Widerstand Rs des Umformers 30 die Mo torspannung Vs auf. Bei Raumtemperatur kann die Kurve AA detektiert werden, wie sie in Fig. 5B eingezeichnet ist.

Der Integrator 80 empfängt die modifizierte Motorspa nnung Vs1 über den Eingangswiderstand Rin, der sie an den invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers weitergibt.

Da der Wert des Eingangswiderstandes Rin bedeutend grö ßer als der Widerstandswert des Widerstandes Rs ist, beein flußt er den Signalwert der Motorspannung Vs1 nicht.

Der erste Operationsverstärker OP8 in dem Signalinte grator 80 vergleicht das eingegebene Signal mit der ersten Bezugsspannung Vref1, integriert den Wert und gibt die in tegrierte Spannung Vamp ausgangsseitig ab, wie sie in Fig. 5c aufgezeigt ist.

Die erste Bezugsspannung Vref1 wird durch den Wider standswert des Widerstandes R8 und des Thermistors NTC8 be stimmt, wobei der Thermistor NTC8 ein Widerstand mit nega tivem Temperaturkoeffizienten ist, wie dies auch bei der ersten Ausführungsform der Fall war, wobei er ein Element aufweist, für welches der Widerstandswert sich bei steigen der Temperatur vermindert.

Dies bedeutet, daß die integrierte Spannung Vamp sich durch die Motorspannung Vs und den Widerstandswert des Thermistors NTC8 bestimmt.

Der Überstromdetektor 50 empfängt die von dem Integra tor 80 abgegebene integrierte Spannung Vamp über seinen in vertierenden Eingangsanschluß, vergleicht die integrierte Spannung Vamp mit der zweiten Bezugsspannung Vref2 und gibt ausgangsseitig ein Rückstellsignal Rs an die Steuereinrich tung 10 ab, welches in Fig. 5D dargestellt ist, wenn die integrierte Spannung Vamp kleiner als die zweite Bezugsspan nung Vref2 ist.

Die Steuereinrichtung 10 empfängt das Rückstellsignal über ihren Rückstellanschluß R und gibt ausgangsseitig ein Signal zum Abschalten des Motors M ab, wenn das Rückstell signal von dem Überstromdetektor 50 abgegeben wird.

Es sei Fig. 5B betrachtet. Wenn ein den Anlauf befeh lendes Antriebssignal OS angelegt wird, so wird ein vor übergehender Überstrom SS1 durch den Anlauf des Motors ver ursacht. Wenn zu dieser Zeit die Motorspannung Vs mit der ersten Bezugsspannung Vref1 verglichen wird, so ist die zu dieser Zeit festgestellte Motorspannung Vs1 größer als die erste Bezugsspannung Vref2. Es soll jedoch eine solche Si tuation detektiert und unterschiedlich behandelt werden, mit dem Ergebnis, daß der Motor bei Beobachtung eines sol chen Überstromes nicht stillgesetzt wird.

Hierzu wird, wie aus Fig. 5C zu erkennen, die inte grierte Spannung Vamp, welche den integrierten Wert der Mo torspannung Vs darstellt, mit der zweiten Bezugsspannung Vref2 verglichen.

Die Steuereinrichtung 10 gibt nicht das Rückstellsignal Rs zur Stillsetzung des Motorbetriebes ab, da Vamp größer als Vref2 ist, obwohl der Überstrom durch den Anlauf beim oben beschriebenen Vergleichsvorgang verursacht ist.

Eine zeitweise Hemmung kann verursacht werden, während der Motor in Betrieb ist und in diesem Falle entsteht auch der vorübergehende Überstrom SS2.

Diese Situation ist aber ebenfalls nicht eine solche, welche in der Stillsetzung des Motorbetriebes resultieren sollte, selbst wenn die beobachtete Motorspannung Vs größer als die erste Bezugsspannung Vref1 ist.

Dementsprechend wird das Rückstellsignal Rs nicht aus gegeben, da die zweite Bezugsspannung Vref2 größer als die integrierte Spannung Vamp ist, wenn diese erhalten wird und ihr Wert mit der zweiten Bezugsspannung Vref2 verglichen wird.

Der wenn auch kleine Überstrom SS3 kann auftreten, wenn die Reibung zwischen einem mechanischen Gerät und dem Motor über eine bestimmte Zeitdauer erhöht ist. Wiederum ist die ser Fall nicht eine Situation, welche die Stillsetzung des Betriebes des Motors notwendig macht, da der Wert des Über stromes nicht so hoch ist, daß er dem Motor schaden könnte.

Dementsprechend wird das Rückstellsignal Rs nicht aus gegeben, da die zweite Bezugsspannung Vref2 kleiner als die integrierte Spannung Vamp ist, wenn diese integrierte Spa nnung erhalten wird und ihr Wert mit der zweiten Bezugs spannung Vref2 verglichen wird.

Wenn jedoch der Betrieb des Motors, der an die mechani sche Einrichtung angeschlossen ist, endet, zusammenbricht oder gehemmt wird und in einem Überstrom SS4 resultiert, ist die Motorspannung Vs größer als die erste Bezugsspan nung Vref1 und der Wert der integrierten Spannung Vamp ist kleiner als die zweite Bezugsspannung Vref2. Aus diesem Grunde gibt der Operationsverstärker 50 ausgangsseitig das Rückstellsignal Rs ab. Die Steuereinrichtung 10 empfängt das Rückstellsignal Rs und gibt am Ausgang ein Signal zur Stillsetzung des Motors M ab.

Wenn zwischenzeitlich die Betriebstemperatur des Motors M ansteigt, so wird der Betriebsstrom des Motors M kleiner und demgemäß wird die Motorspannung Vs gegenüber derjenigen bei Raumtemperatur kleiner. Wenn die Temperatur ansteigt, so wird der Widerstandswert des Thermistors NTC8 innerhalb des Integrators 80 proportional zu der erhöhten Temperatur vermindert, so daß der Wert der ersten Bezugsspannung Vref1 proportional reduziert wird und die erhöhte Temperatur kom pensiert.

Wenn Vs abnimmt und Vref fest bleibt, während sich die Temperatur erhöht, wird der Unterschied zwischen den beiden vorgenannten Werten groß.

Wenn die Betriebstemperatur des Motors M abfällt, er höht sich der Betriebsstrom des Motors M. Demgemäß wird die Motorspannung Vs größer als diejenige, welche man bei Raum temperatur festgestellt hätte. Wenn daher die Temperatur abfällt, erhöht sich der Widerstandswert des Thermistors NTC8 des Integrators 80 direkt proportional zu dem Tempera turabfall, so daß der Wert der ersten Bezugsspannung Vref1 um einen Betrag erhöht wird, der proportional zur Tempera turänderung ist.

Wie oben beschrieben, kann der Motor M vor dem Über strom geschützt werden, da der Stromdetektor so ausgebildet ist, daß er den temporären Überstrom SS1 aufgrund des An laufs, den temporären Überstrom SS2, wie er während des Be triebes auftreten kann, und den kleinen Überstrom SS3 auf grund einer Vergrößerung der mechanischen Reibung von dem Überstrom SS4, SS5 und SS6 unterscheidet, der durch eine tatsächliche Hemmung des Motors verursacht wird. Diese Überstrombestimmungen werden unterschiedlich gehandhabt, selbst wenn sich die Betriebstemperatur des Motors M geän dert hat.

Es ist also charakteristisch für eine temperaturkompen sierte Überstrom-Wächterschaltung für Gleichstrommotoren der hier angegebenen Art, daß sie nicht mit einer vor schnellen, gewaltsamen Betätigung reagiert, wenn die mecha nische Einrichtung belastet wird. Eine solche Wächterschal tung gestattet es dem Motor, seinen Betrieb ordnungsgemäß auszuführen, ohne daß Fehlfunktionen aufgrund von kleineren Störungen oder vorübergehenden Überströmen auftreten. Die Schaltung verwendet einen Kondensator geringer Kapazität und kann den großen Überstrom aufgrund einer tatsächlichen Hemmung des Motors bei hoher Drehzahl wegschalten indem klar der temporäre Überstrom SS1 aufgrund des Anlaufs, der temporäre Überstrom SS2, der auftritt, selbst wenn der Gleichstrommotor ordnungsgemäß betrieben wird, und der schwache Überstrom SS3 aufgrund einer Erhöhung der mechani schen Reibung von demjenigen Überstrom SS4 unterschieden wird, der bei der tatsächlichen Hemmung des Motors auf tritt, und zwar ungeachtet der Temperatur, bei welcher der Gleichstrommotor betrieben wird, indem der in dem Gleich strommotor fließende Überstrom detektiert wird.

Dem Fachmann bieten sich unter Berücksichtigung der obigen Beschreibung verschiedene Ausführungsbeispiele wei terer Ausführungsformen zur Verwirklichung der hier angege benen Gedanken an, wie sie in den anliegenden Ansprüchen festgehalten sind.

Claims

1. Temperaturkompensierte Überstrom-Wächterschaltung für Gleichstrommotoren mit:

- einem zur Kompensation eines in einem Motor (M) fließenden Stromsignales dienenden Umformer (60), der so ausgebildet ist, daß er das Signal mit einem Betrag einstellt, der proportional zu einer Be triebstemperatur ist und das eingestellte Signal in ein entsprechendes Spannungssignal (Vs) umformt;
- einem Integrator (40) zum Vergleich eines von dem Umformer (60) her eingegebenen Signales mit einer Bezugsspannung (Vref1), zur Detektierung eines Überstroms und zur Integration des detektierten Wertes; und
- einem Überstromdetektor (50) zum Vergleichen eines von dem Integrator (40) her eingegebenen Signales (Vamp) mit einer Bezugsspannung (Vref2), zur Fest stellung, daß Überstrom fließt, wenn das von dem Integrator eingegebene Signal kleiner als die Be zugsspannung ist, und zur Ausgabe eines entspre chenden Signales (Rs).

2. Temperaturkompensierte Überstrom-Wächterschaltung für Gleichstrommotoren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Umformer (60) folgendes enthält:

- einen ersten Widerstand (Rs) mit einem an eine zweite Klemme des Motors (M) angeschlossenen ersten Anschluß und mit einem geerdeten zweiten Anschluß;
- einen Thermistor (NTC6) mit einem ersten Anschluß, der an den ersten Anschluß des ersten Widerstandes (Rs) gelegt ist; und
- einen zweiten Widerstand (R6) mit einem ersten An schluß, der an den zweiten Anschluß des Thermistors (NTC6) gelegt ist, und mit einem zweiten geerdeten Anschluß.

3. Temperaturkompensierte Überstrom-Wächterschaltung für Gleichstrommotoren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Integrator (40) folgendes enthält:

- einen Eingangswiderstand (Rin) mit einem ersten An schluß, der an einen zweiten Anschluß des Thermi stors (NTC6) des Umformers (60) gelegt ist;
- einen ersten Operationsverstärker (OP4) mit einem invertierenden Eingangsanschluß, der mit einem zweiten Anschluß des Eingangswiderstandes (Rin) verbunden ist, und einem nicht-invertierenden Eingangsanschluß, an den eine erste Bezugsspannung (Vref1) gelegt ist; und
- einen Kondensator (Cin) mit einem ersten Anschluß, der an einen zweiten Anschluß des Eingangswider standes (Rin) gelegt ist, und einem zweiten Anschluß, der mit einem Ausgangsanschluß des ersten Operationsverstärkers (OP4) verbunden ist.

4. Temperaturkompensierte Überstrom-Wächterschaltung für Gleichstrommotoren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Überstromdetektor (50) einen Verglei cher mit einem invertierenden Eingangsanschluß, an den ein Ausgangssignal des ersten Operationsverstärkers (OP7) des Integrators (40) gelegt ist, sowie einen nicht-invertierenden Eingangsanschluß aufweist, an den eine zweite Bezugsspannung (Vref2) gelegt ist.

5. Temperaturkompensierte Überstrom-Wächterschaltung für Gleichstrommotoren, mit:

- einem Umformer (30) zur Umwandlung eines Wertes ei nes Stromsignales, welches in einem Motor (M) fließt, in eine Spannung (Vs);
- einem Integrator (70), welcher so ausgebildet ist, daß er ein von dem Umformer (30) eingegebenes Si gnal proportional zu einer Betriebstemperatur kom pensiert, das Signal mit einer Bezugsspannung (Vref1) vergleicht, Überstrom detektiert und einen integrierten Spannungswert (Vamp) erzeugt; und
- einem Überstromdetektor (50) zum Vergleich eines von dem Integrator (70) her eingegebenen Signales mit einer Bezugsspannung (Vref2) und zur Feststel lung, daß Überstrom fließt, wenn das vom Integrator her eingegebene Signal kleiner als die Bezugsspan nung (Vref2) ist.

6. Temperaturkompensierte Überstrom-Wächterschaltung für Gleichstrommotoren nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Umformer (30) einen weiteren Wider stand (Rs) enthält, der einen ersten Anschluß aufweist, welcher mit dem zweiten Anschluß des Motors (M) verbun den ist, und welcher einen zweiten Anschluß besitzt, der geerdet ist.

7. Temperaturkompensierte Überstrom-Wächterschaltung für Gleichstrommotoren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge kennzeichnet, daß der Integrator (70) folgendes ent hält:

- einen Eingangswiderstand (Rin) mit einem Anschluß, der mit einem Anschluß des weiteren Widerstandes (Rs) des Umformers (30) verbunden ist;
- einen Thermistor (NTC7) mit einem ersten Anschluß, an den eine Treiberspannung (Vcc) gelegt ist;
- einen zusätzlichen Widerstand (R7) mit einem ersten Anschluß, der mit einem zweiten Anschluß des Ther mistors (NTC7) verbunden ist, und einem zweiten An schluß, der an einen zweiten Anschluß des Eingangs widerstandes (Rin) gelegt ist;
- einen ersten Operationsverstärker (OP7) mit einem invertierenden Eingangsanschluß, der mit einem zweiten Anschluß des Eingangswiderstandes (Rin) verbunden ist, und mit einem nicht-invertierenden Eingangsanschluß, an den eine erste Bezugsspannung (Vref1) geführt ist; und
- einen Kondensator (Cin), welcher einen ersten An schluß aufweist, der an einen zweiten Anschluß des Eingangswiderstandes (Rin) angeschlossen ist und einen zweiten Anschluß aufweist, der mit einem Aus gangsanschluß des ersten Operationsverstärkers (OP7) verbunden ist.

8. Temperaturkompensierte Überstrom-Wächterschaltung für Gleichstrommotoren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Überstromdetektor (50) einen Vergleicher (OP5) enthält, der einen invertieren den Eingangsanschluß, an welchen ein Ausgangssignal des ersten Operationsverstärkers (OP7) des Integrators (70) gelegt ist, und einen nicht-invertierenden Eingangsan schluß aufweist, an den eine zweite Bezugsspannung (Vref2) angelegt ist.

9. Temperaturkompensierte Überstrom-Wächterschaltung für Gleichstrommotoren mit:

- einem Umformer (30) zur Umwandlung eines Wertes ei nes Stromsignales, welches in dem Motor fließt, in eine Spannung;
- einem Integrator (80), der ein von dem Umformer (30) eingegebenes Signal um einen Betrag proportio nal zu einer Betriebstemperatur kompensiert, das Signal mit einer Bezugsspannung (Vref1) vergleicht, einen Überstrom detektiert und den Wert integriert; und
- einem Überstromdetektor (50) für den Vergleich ei nes von dem Integrator (80) her eingegebenen Signa les mit einer Bezugsspannung (Vref2) und zur Be stimmung, daß Überstrom fließt, wenn das von dem Integrator (80) her eingegebene Signal kleiner als die Bezugsspannung (Vref2) ist.

10. Temperaturkompensierte Überstrom-Wächterschaltung für Gleichstrommotoren nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß der Umformer (30) einen Widerstand (Rs) enthält, der mit einem ersten Anschluß an einen zweiten Anschluß des Motors (M) gelegt ist und der mit einem zweiten Anschluß geerdet ist.

11. Temperaturkompensierte Überstrom-Wächterschaltung für Gleichstrommotoren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge kennzeichnet, daß der Integrator (80) einen Eingangswi derstand (Rin) enthält, der einen ersten Anschluß auf weist, der an einen ersten Anschluß des Widerstandes (Rs) des Umformers (30) angeschlossen ist, daß der In tegrator weiter einen zusätzlichen Widerstand (R8) auf weist, der mit einem ersten Anschluß an eine Treiber spannung (Vcc) gelegt ist;
daß der Integrator einen Thermistor (NTC8) aufweist, der mit einem ersten Anschluß an einen zweiten Anschluß des zusätzlichen Widerstandes (R8) gelegt ist und mit seinem zweiten Anschluß geerdet ist; daß der Integrator des ferneren einen ersten Operationsverstärker (OP8) enthält, der mit einem invertierenden Eingangsanschluß mit einem zweiten Anschluß des Eingangswiderstandes (Rin) verbunden ist und mit einem nicht-invertierenden Eingangsanschluß an den ersten Anschluß des Thermistors (NTC8) gelegt ist; und daß der Integrator schließlich einen Kondensator (Cin) enthält, dessen erster Anschluß mit einem zweiten Anschluß des Eingangswiderstandes (Rin) verbunden ist und dessen zweiter Anschluß mit ei nem Ausgangsanschluß des ersten Operationsverstärkers (OP8) verbunden ist.

12. Temperaturkompensierte Überstrom-Wächterschaltung für Gleichstrommotoren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Überstromdetektor (50) einen zweiten Operationsverstärker (OP5) enthält, wel cher einen invertierenden Eingangsanschluß, an den ein Ausgangssignal des ersten Operationsverstärkers (OP8) des Integrators (80) geführt ist, und einen nicht-in vertierenden Eingangsanschluß aufweist, an den eine zweite Bezugsspannung (Vref2) gelegt ist.