DE19823682C1 - Circuit arrangement for speed detection of electronically commutated electric motors - Google Patents

Circuit arrangement for speed detection of electronically commutated electric motors

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Abstract

Eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlerfassung elektronisch kommutierter Elektromotoren (M), mit Mitteln zum Erfassen von Stromsteilheiten (TPV, C, OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) und maximalen Stromsteilheiten (SG, Cpk, SR) jeweils von durch den Elektromotor (M) auf seinen Stromversorgungsleitungen verursachten Stromschwankungen, und mit Mitteln zum Erzeugen eines Taktsignals (Mp), weist einen selbsteinstellenden Differentiator (OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) auf mit einer aus einer Widerstandkette (R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) und einer dazu parallel angeordneten Transistorkette (T2, T3, ..., Tn) bestehenden Rückkopplungsschleife, in der die Transistoren (Tn) der Transistorkette (T2, T3, ..., Tn) mit den Widerständen (Rnb, Rna) der Widerstandskette (R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) in der Weise miteinander verbunden sind, dass bis auf einen vereinzelten Basiswiderstand (z. B. R1) jeweils zwei Widerstände (z. B. Rnb, Rna) der Widerstandskette (R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) für einen Transistor (z. B. Tn) der Transistorkette (T2, T3, ..., Tn) als Kollektor-Basis- (z. B. Rnb) bzw. als Basis-Emitter-Widerstand (z. B. Rna) geschaltet sind.A circuit arrangement for speed detection of electronically commutated electric motors (M), with means for detecting current steepness (TPV, C, OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) and maximum current steepness (SG, Cpk, SR) each of current fluctuations caused by the electric motor (M) on its power supply lines, and with means for generating a clock signal (Mp), has a self-adjusting differentiator (OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) with one of a resistor chain (R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) and a transistor chain arranged in parallel ( T2, T3, ..., Tn) existing feedback loop in which the transistors (Tn) of the transistor chain (T2, T3, ..., Tn) with the resistors (Rnb, Rna) of the resistor chain (R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) are connected to each other in such a way that apart from a single base resistor (e.g. R1) two resistors (e.g. R nb, Rna) of the resistor chain (R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) for a transistor (e.g. B. Tn) of the transistor chain (T2, T3, ..., Tn) as a collector-base (z. B. Rnb) or as a base-emitter resistor (z. B. Rna) are connected.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Drehzahl­ erfassung elektronisch kommutierter Elektromotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a circuit arrangement for speed detection of electronically commutated electric motors according to the Preamble of claim 1.

Netzteile höherer Leistung brauchen zu ihrer Kühlung Lüfter, deren Elektromotor elektronisch kommutiert ist. Zur Kontrolle und zu Regelzwecken ist die Drehzahl des Elektromotors des Lüfters elektronisch zu erfassen.Power supplies of higher power need fans to cool them, whose electric motor is electronically commutated. For control and for control purposes the speed of the electric motor is To record the fan electronically.

Die elektronische Erfassung kann dabei schon innerhalb eines Speziallüfters erfolgen, der dann ein entsprechendes internes Taktsignal als Folge der elektronischen Kommutierung über eine zusätzliche Leitung nach außen führt (Papst-Katalog Gerätelüfter Equipment Fans, 94/95, Fa. Papst-Motoren GmbH & Co KG, Karl-Maier-Straße 1, D-78112 St. Georgen/Schwarzwald, Postfach 1435, Kapitel "Gerätelüfter für Gleichspannung" und "Varianten"). Der Nachteil dieser Speziallüfter ist, dass für sie ein höherer Preis bezahlt werden muss.The electronic recording can already be done within one Special fans are made, which then have a corresponding internal Clock signal as a result of electronic commutation via an additional line leads to the outside (Pope Catalog Equipment fans, 94/95, from Papst-Motoren GmbH & Co KG, Karl-Maier-Strasse 1, D-78112 St. Georgen / Black Forest, Postfach 1435, chapter "Device fan for DC voltage" and "Variants"). The disadvantage of this special fan is that for they have to pay a higher price.

Neben den Speziallüftern ist es möglich, die Drehzahl elek­ tronisch durch eine Drehzahlerfassungsschaltung zu erfassen, indem die vom Lüfter auf seinen Zuleitungen verursachten Stromschwankungen unter Verwendung von Strommesswiderständen ermittelt und anschließend durch einen Hochpass ausgekoppelt werden. Das erhaltene Signal wird dann über einen Impulsfor­ mer geleitet, der ein Impulssignal mit einer der Drehzahl des Lüfters multipliziert mit der Anzahl der Schaltvorgänge pro Umdrehung entsprechenden Anzahl von Impulsen pro Zeiteinheit erzeugt. Der Nachteil dieser Methode ist, dass die Amplitude und die Form der Stromschwankungen von Lüfter zu Lüfter stark unterschiedlich ist. Es ist daher jeweils eine Anpassung an den jeweils verwendeten Lüfter notwendig, um jeweils ein richtiges Impulssignal zu erzeugen. In addition to the special fans, it is possible to elect the speed to be recorded tronically by a speed detection circuit, by causing the fan on its supply lines Current fluctuations using current measuring resistors determined and then decoupled by a high pass become. The signal obtained is then over a Impulsfor mer passed, the a pulse signal with a the speed of the Fan multiplied by the number of switching operations per Revolution corresponding number of pulses per unit of time generated. The disadvantage of this method is that the amplitude and the shape of the current fluctuations from fan to fan greatly is different. It is therefore an adjustment to each  the fan used in each case is necessary to one to generate the correct pulse signal.  

Die Anpassung zur Erzeugung eines jeweils richtigen Impuls­ signals kann bei einer oben erwähnten Schaltungsanordnung zur Drehzahlerfassung elektronisch kommutierter Elektromotoren automatisch erfolgen. Die Anpassung erfolgt automatisch, wenn ein bei der Erzeugung des Impulssignals benötigter Differen­ tiator selbsteinstellend realisiert ist. Eine solche Reali­ sierung ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 198 07 253.8 beschrieben.The adjustment to generate a correct impulse signals can be used in a circuit arrangement mentioned above Speed detection of electronically commutated electric motors done automatically. The adjustment is done automatically when a difference required in the generation of the pulse signal tiator is realized self-adjusting. Such a reality Sation is, for example, in the German patent application with the official file number 198 07 253.8.

Beispiele für Drehzahlerfassungsschaltungen sind aus DE ­ 32 10 134 A1 und DD 254 254 A1 bekannt.Examples of speed detection circuits are from DE 32 10 134 A1 and DD 254 254 A1 known.

Ein Problem besteht, wenn die Schaltungsanordnung zur Dreh­ zahlerfassung in einem IC-Baustein integriert und die Anzahl der Bauelemente möglichst klein sein soll.A problem arises when the circuit arrangement for rotation Number acquisition integrated in an IC module and the number the components should be as small as possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schal­ tungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die mit möglichst wenigen monolithisch integrierbaren Bauelementen realisierbar ist.The object of the present invention is therefore a scarf to specify the arrangement of the type mentioned at the beginning, as few monolithic components as possible is feasible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of the An spell 1 solved.

Danach weist die Schaltungsanordnung einen in Bezug auf seine Verstärkung automatisch einstellenden Differentiator auf, zu dessen automatischer Verstärkungseinstellung eine aus einer Widerstandskette und einer dazu parallel angeordneten Tran­ sistorkette bestehende Rückkopplungsschleife vorgesehen ist, in der die Transistoren der Transistorkette mit den Wider­ ständen der Widerstandskette in der Weise verbunden sind, dass bis auf einen Basiswiderstand jeweils zwei Widerstände der Widerstandskette für einen Transistor der Transistorkette als Kollektor-Basis- bzw. als Basis-Emitter-Widerstand ge­ schaltet sind. Die Rückkopplungsschleife ist damit auf einfa­ che Weise realisiert, so dass nur wenige Bauelemente, nämlich einige Transistoren und Widerstände, benötigt sind. Auf diese Weise kann in einem IC-Baustein Chipfläche eingespart werden.Thereafter, the circuit arrangement has one with respect to its Gain automatically setting differentiator on, too whose automatic gain adjustment is one of a Resistance chain and a tran arranged parallel to it existing feedback loop is provided, in which the transistors of the transistor chain with the cons the resistance chain are connected in such a way that apart from a base resistor two resistors each the resistor chain for a transistor of the transistor chain as a collector-base or as a base-emitter resistor ge are switched. The feedback loop is thus simple che realized so that only a few components, namely  some transistors and resistors are needed. To this In this way, chip area can be saved in an IC chip.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. Danach sind nur Schaltungselemente ver­ wendet, die in einem IC-Baustein integrierbar sind. Für die Spannungsreduktionsmittel können Bauelemente der Rückkopp­ lungsschleife verwendet sein, indem für eine entsprechende Verschaltung an entsprechenden Stellen der Rückkopplungs­ schleife Abgriffsmöglichkeiten realisiert sind. Dies hat ins­ besondere den Vorteil, dass innerhalb der Schaltungsanordnung ein wichtiger Gleichlauf erhalten wird, der ansonsten mögli­ cherweise gestört ist, wenn für die Realisierung der Span­ nungsreduktionsmittel unterschiedliche Bauelemente verwendet sind. Insgesamt läßt sich mit den Merkmalen der Unteransprü­ che eine Schaltungsanordnung realisieren, mit der die Dreh­ zahl eines Elektromotors elektronisch erfasst werden kann.Advantageous embodiments of the invention are the subject of subclaims. After that, only circuit elements are ver uses that can be integrated into an IC chip. For the  Voltage reducing agents can feedback components loop can be used by for a corresponding Interconnection at appropriate points in the feedback loop taps are realized. This has ins special the advantage that within the circuit arrangement an important synchronization is obtained, which is otherwise possible is disturbed if for the realization of the chip tion reducing agent used different components are. Overall, with the characteristics of the subclaims che implement a circuit arrangement with which the rotation number of an electric motor can be recorded electronically.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigenAn exemplary embodiment of the invention is described below a drawing explained in more detail. Show in it

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung in Prinzipdarstellung, und Fig. 1 shows a circuit arrangement according to the invention in a schematic representation, and

Fig. 2 eine beispielhafte Arbeitskennlinie des in der Fig. 1 verwendeten Differentiators. FIG. 2 shows an exemplary working characteristic of the differentiator used in FIG. 1.

Fig. 1 zeigt einen Elektromotor M, der ein Motor eines Lüf­ ters zur Kühlung eines elektrischen Gerätes sein kann. Das elektrische Gerät wiederum kann beispielsweise ein Personal Computer oder eine Stromversorgung für den Personal Computer sein. Fig. 1 shows an electric motor M, which can be a motor of a fan for cooling an electrical device. The electrical device in turn can be, for example, a personal computer or a power supply for the personal computer.

Der Elektromotor M ist in einem Pfad zwischen einer positiven Motorversorgungsspannung +UM und einem Masseanschluss ange­ ordnet, wobei zwischen dem Elektromotor M und dem Massean­ schluss ein Strommesswiderstand RS angeordnet ist.The electric motor M is arranged in a path between a positive motor supply voltage + U M and a ground connection, a current measuring resistor R S being arranged between the electric motor M and the ground connection.

An einem Mittelabgriff zwischen dem Elektromotor M und dem Strommesswiderstand RS ist ein Tiefpassfilter und Verstärker TPV angeschlossen, der für einen nachfolgenden Schaltungsteil eine Eingangsspannung Uin liefert. A low-pass filter and amplifier TPV is connected to a center tap between the electric motor M and the current measuring resistor R S and supplies an input voltage Uin for a subsequent circuit part.

Der nachfolgende Schaltungsteil weist einen Eingangskondensa­ tor C auf, der ausgangsseitig mit einem negativen Eingang ei­ nes Operationsverstärkers OP, mit einer Anode einer Über­ brückungsdiode D und mit einem Basiswiderstand R1 verbunden ist.The following circuit part has an input capacitor gate C on the output side with a negative input egg nes operational amplifier OP, with an anode of an over bridge diode D and connected to a base resistor R1 is.

Der Operationsverstärker OP ist mit einem positiven Eingang mit einer Referenzspannung Uref verbunden. Er ist mit einem Ausgang weiter mit einer Kathode der Überbrückungsdiode D, mit einem Eingang eines Spitzenwertgleichrichters SG und mit einer Schaltungskonfiguration verbunden, die für den Operati­ onsverstärker OP eine Rückkopplungsschleife ist.The operational amplifier OP has a positive input connected to a reference voltage Uref. He is with one Output further with a cathode of the bridging diode D, with an input of a peak value rectifier SG and with a circuit configuration connected for the Operati ons amplifier OP is a feedback loop.

Am besagten Ausgang liefert der Operationsverstärker OP eine Ausgangsspannung Udiff.The operational amplifier OP delivers one at said output Output voltage Udiff.

Der Spitzenwertgleichrichter SG ist einerseits mit einem Speicherkondensator Cpk und ausgangsseitig mit Spannungsre­ duktionsmittel SR verbunden. Die Spannungsreduktionsmittel SR weisen dabei mit einer positiven Seite zum Spitzenwertgleich­ richter SR.The peak value rectifier SG is on the one hand with a Storage capacitor Cpk and on the output side with voltage re detergent SR connected. The voltage reducing agent SR point to a peak value match with a positive side judge SR.

Eine negative Seite der Spannungsreduktionsmittel SR ist mit einem negativen Eingang eines Komparators K verbunden. Ein positiver Eingang des Komparators K ist mit dem Ausgang des Operationsverstärkers OP verbunden. Ein Ausgang des Kompara­ tors K ist mit einem Impulsformer IF verbunden, der einen Ausgang aufweist, an dem ein Impulssignal Mp erzeugt ist.A negative side of the voltage reduction means SR is with a negative input of a comparator K connected. On positive input of the comparator K is with the output of the Operational amplifier OP connected. An exit of the Kompara tors K is connected to a pulse former IF Output, at which a pulse signal Mp is generated.

Das Impulssignal Mp hat pro Zeiteinheit eine Anzahl von Ein­ zelimpulsen, die der momentanen Drehzahl des Elektromotors M multipliziert mit der Anzahl von Schaltvorgängen pro Umdrehung entspricht. Dieses Signal kann an eine Steuer- und Regelschaltung geführt sein, die die Versorgungsspannung +UM des Elektromotors M in Abhängigkeit der Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit des Impulssignals Mp zur weiteren Einstellung seiner Drehzahl steuert. The pulse signal Mp has a number of on per time unit individual pulses that correspond to the current speed of the electric motor M multiplied by the number of switching operations per Revolution corresponds. This signal can be sent to a control and Control circuit to be performed, the supply voltage + UM of the electric motor M depending on the number of pulses per time unit of the pulse signal Mp for further adjustment controls its speed.  

In der Rückkopplungsschleife des Operationsverstärkers OP ist eine Widerstandskette R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna und parallel dazu eine Transistorkette T2, T3, ..., Tn ent­ halten. Die Transistoren Tn der Transistorkette T2, T3, ..., Tn und die Widerstände Rn der Widerstandskette R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna sind in der Weise miteinander verbun­ den, dass bis auf den vereinzelten Basiswiderstand R1 jeweils zwei Widerstände z. B. Rnb, Rna der Widerstandskette R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna für einen Transistor z. B. Tn der Transistorkette T2, T3, ..., Tn als Kollektor-Basis- z. B. Rna bzw. als Basis-Emitter-Widerstand z. B. Rnb geschaltet sind.In the feedback loop of the operational amplifier OP is a resistor chain R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna and in parallel a transistor chain T2, T3, ..., Tn ent hold. The transistors Tn of the transistor chain T2, T3, ..., Tn and the resistors Rn of the resistor chain R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna are connected to each other in this way that, except for the occasional base resistance R1 two resistors z. B. Rnb, Rna of the resistor chain R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna for a transistor z. B. Tn the Transistor chain T2, T3, ..., Tn as collector base z. B. Rna or as a base-emitter resistor z. B. Rnb are switched.

In einer anderen Sichtweise sind in der vorliegenden Schal­ tungsanordnung unter anderem Mittel zum Erfassen von Strom­ steilheiten TPV, C, OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn, Mittel zum Erfassen von maximalen Stromsteil­ heiten SG, Cpk, SR und ein selbsteinstellender Differentiator OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn enthal­ ten.In another view, the present scarf device arrangement, inter alia, means for detecting current slopes TPV, C, OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn, means for detecting maximum current part units SG, Cpk, SR and a self-adjusting differentiator OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn included ten.

In der nachfolgenden Betrachtung sei angenommen, dass es sich bei dem Elektromotor um den Elektromotor eines Lüfters han­ delt. Es wird daher auch kurz von Lüfter gesprochen.In the following consideration it is assumed that it is in the electric motor around the electric motor of a fan delt. It is therefore briefly referred to as a fan.

Mit dem Strommesswiderstand RS wird der Lüfterstrom auf den Stromversorgungsleitungen des Lüfters erfasst. Im Tiefpass­ filter und Verstärker TPV werden hochfrequente Störungen aus dem erfassten Signal entfernt, ohne die auf den Stromversor­ gungsleitungen vom Lüfter verursachten Stromschwankungen aus­ zufiltern. Als Grenzfrequenz kann beispielsweise eine Fre­ quenz von 10 kHz festgelegt sein.The fan current on the power supply lines of the fan is detected with the current measuring resistor R S. In the low-pass filter and amplifier TPV, high-frequency interference is removed from the detected signal without filtering out the current fluctuations caused by the fan on the power supply lines. For example, a frequency of 10 kHz can be set as the limit frequency.

Nach dem Tiefpassfilter und Verstärker TPV wird im vorliegen­ den Ausführungsbeispiel die negative Stromsteilheit des Lüf­ terstroms mit C, OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn erfasst. After the low pass filter and amplifier TPV is in the present the embodiment the negative current steepness of the Lüf with C, OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn recorded.  

Mit R = (R1 + R2b + R2a + R3b + R3a + ... + Rnb + Rna) und stromlosen Tran­ sistoren T2, T3, ..., Tn ergibt sich allgemein folgende Aus­ gangsspannung Udiff des Operationsverstärkers OP:
With R = (R1 + R2b + R2a + R3b + R3a + ... + Rnb + Rna) and de-energized transistors T2, T3, ..., Tn, the following generally results from the output voltage Udiff of the operational amplifier OP:

Udiff = (-R . C . dUin/dt)
Udiff = (-R. C. DUin / dt)

Der Spitzenwert der Ausgangsspannung Udiff wird nachfolgend als Spitzenspannung Upk erfasst. Von der Spitzenspannung Upk wird ein fest eingestellter Spannungswert mittels der Span­ nungsreduktionsmittel SR abgezogen.The peak value of the output voltage Udiff is as follows recorded as peak voltage Upk. From the peak voltage Upk is a fixed voltage value using the Span SR reducing agent deducted.

In einem anderen Ausführungsbeispiel könnte dem Spitzenwert­ gleichrichter SG an Stelle eines Abzugs am Ausgang eingangs­ seitig gleich eine um einen entsprechenden Spannungswert ver­ minderte Eingangsspannung zugeführt werden.In another embodiment, the peak could rectifier SG instead of a deduction at the output input mutually equal to a corresponding voltage value reduced input voltage can be supplied.

Wenn am Eingang des Spitzenwertgleichrichters SG ein Spannungswert abgezogen wird, könnten für die für die Spannungsminderung benötigten Bauteile Bauteile aus der Rückkopplungsschleife des Operationsverstärkers OP verwendet werden, indem an entsprechenden Stellen in der Widerstandskette R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna Abgriffe vorgesehen sind, an denen eine entsprechend schon reduzierte Spannung abzweigbar ist.When on at the input of the peak value rectifier SG Voltage value could be subtracted for that for the Stress reduction required components from the Feedback loop of the operational amplifier OP used be made at appropriate points in the Resistor chain R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna Taps are provided, on which a correspondingly already reduced voltage can be branched off.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die um einen fes­ ten Betrag verminderte Ausgangsspannung Upk des Spitzenwert­ gleichrichters SG dem Komparator K als ein Vergleichswert zu­ geführt. Durch Vergleich mit der Ausgangsspannung Udiff des Operationsverstärkers Udiff werden die höchsten periodisch wiederkehrenden Stromsteilheiten zu einen Ausgangsimpuls füh­ ren, der durch den Impulsformer IF impulsgeformt wird. Die Summe der Ausgangsimpulse führen schließlich zu dem Impuls­ signal Mp. In the present embodiment, the one by a fixed th amount of reduced output voltage Upk of the peak value rectifier SG to the comparator K as a comparison value guided. By comparison with the output voltage Udiff des Operational amplifiers Udiff become the highest periodically recurring current steepness lead to an output pulse ren, which is pulse-shaped by the pulse shaper IF. The The sum of the output pulses ultimately leads to the pulse signal Mp.  

Um das Problem zu lösen, dass von Hersteller zu Hersteller die Stromsteilheiten der Lüfter sehr stark unterschiedlich sind, ist der Differentiator OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn in der Weise ausgebildet, dass er eine Verstärkungseinstellung abhängig von der Ausgangsspannung Udiff des Operationsverstärkers OP durchführt. Die Variation der angesprochenen Stromsteilheiten kann im Extremfall den Faktor 1000 annehmen.To solve the problem that from manufacturer to manufacturer the current steepness of the fans varies greatly are the differentiators OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn in such a way that he is a Gain setting depending on the output voltage Udiff of the operational amplifier OP performs. The variation in extreme cases, the mentioned current steepness can Assume factor 1000.

Bei niedriger Ausgangsspannung Udiff des Operationsverstär­ kers OP (Udiff<Spannung Kollektor-Emitter von Tn) wirken alle Widerstände der Widerstandskette R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna verstärkungsbestimmend. Das heißt, es gilt:
With a low output voltage Udiff of the operational amplifier OP (Udiff <voltage collector-emitter of Tn), all resistances of the resistor chain R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna have a gain-determining effect. That means:

R = R1 + R2b + R2a + R3b + R3a + ... + Rnb + Rna.
R = R1 + R2b + R2a + R3b + R3a + ... + Rnb + Rna.

Bei etwas höherer Ausgangsspannung Udiff (Spannung Kollektor- Emitter von Tn und Tn - 1<Udiff<Spannung Kollektor-Emitter von Tn) wirkt nur noch der Widerstand
With a somewhat higher output voltage Udiff (voltage collector-emitter of Tn and Tn - 1 <Udiff <voltage collector-emitter of Tn) only the resistance is effective

R = R1 + R2b + R2a + R3b + R3a + ... + R(n - 1)b + R(n - 1)a
R = R1 + R2b + R2a + R3b + R3a + ... + R (n - 1) b + R (n - 1) a

verstärkungsbestimmend. Entsprechendes gilt für die folgenden Transistorstufen. Die Spannung Kollektor-Emitter des Transis­ tors Tn - x, mit x = 1, 2, 3, ..., wird jeweils durch die zugehö­ rigen Widerstände Ryb und Rya, mit y = n - x, festgelegt. Der Ba­ siswiderstand R1, der einem Eingang des Differentiators OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn am nächsten angeordnet ist, hat dabei einen relativ niedrigen Wert. Die Widerstände Rnb, Rna haben einen relativ hohen Wert. Die da­ zwischen angeordneten Widerstände haben jeweils von Wider­ stand zu Widerstand entsprechend proportional abgestufte Werte. Die Abstufung ist beispielsweise derart, dass sich ein beispielhafter Kennlinienverlauf ergibt, wie er in der Fig. 2 dargestellt ist. determining the gain. The same applies to the following transistor stages. The voltage collector-emitter of the transistor Tn - x, with x = 1, 2, 3, ..., is determined by the associated resistors Ryb and Rya, with y = n - x. The base resistor R1, which is arranged closest to an input of the differentiator OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn, has a relatively low value. The resistors Rnb, Rna have a relatively high value. The resistors arranged between each have correspondingly graded values from resistance to resistance. The gradation is, for example, such that an exemplary characteristic curve results, as shown in FIG. 2.

Die Verstärkung des Differentiators OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn berechnet sich dann wie folgt:
The gain of the differentiator OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn is then calculated as follows:

wobei gilt:
where:

t = Gesamtzahl der in Reihe geschalteten Transistoren
k = höchste Positionsnummer der nichtleitenden Transistoren
Rm = Gesamtwiderstand des zum Transistor m gehörenden Tei­ lers
Ucem = Spannung Kollektor-Emitter von Transistor m, wenn die­ ser leitet.
t = total number of transistors connected in series
k = highest position number of the non-conductive transistors
Rm = total resistance of the part belonging to transistor m
Uce m = voltage collector-emitter of transistor m when it is conducting.

Bei einem Lüfter mit niedriger Stromsteilheit wird die Spit­ zenspannung Upk sehr niedrig sein und bei einem Lüfter mit hoher Stromsteilheit wird die Spitzenspannung Upk sehr hoch sein. Werden die Verstärkungsfaktoren geeignet gewählt, so wird die Ausgangsspannung Udiff immer im optimalen Aussteuer­ bereich des Operationsverstärkers OP liegen.With a fan with low current steepness, the Spit voltage Upk be very low and with a fan high current steepness, the peak voltage Upk becomes very high his. If the gain factors are chosen appropriately, then the output voltage Udiff is always in the optimal level range of the operational amplifier OP.

Die Verstärkungsfaktoren können jeweils gleichmäßig unterein­ ander abgestuft sein. In diesem Fall wird nach dem Spannungs­ abzug durch die Spannungsreduktionsmittel SR von der Spitzen­ spannung Upk dem Komparator K ein Vergleichswert vorgegeben, der näherungsweise einem bestimmten Prozentsatz der maximalen Eingangsstromsteilheit entspricht. Durch Vergleich mit der Ausgangsspannung Udiff werden die höchsten periodisch wieder­ kehrenden Stromsteilheiten zu einem Ausgangsimpuls führen.The amplification factors can be evenly divided be different. In this case, after the tension deduction by the voltage reducing means SR from the tips voltage Upk, the comparator K is given a comparison value, the approximate percentage of the maximum Input current steepness corresponds. By comparison with the Output voltage Udiff will be the highest periodically again returning current steepness lead to an output pulse.

Die Überbrückungsdiode D stellt für positive Stromsteilheiten eine sehr niedrige Verstärkung ein.The bridging diode D represents positive current steepness a very low gain.

Der Impulsformer IF unterdrückt wegen fehlerhafter Kommutie­ rung des Lüfters eventuell hervorgerufene Doppelimpulse. The pulse shaper IF suppressed due to faulty commutation The fan may generate double impulses.  

In der Fig. 2 ist ein beispielhafter Kennlinienverlauf be­ züglich der Ausgangsspannung Udiff des Operationsverstärkers OP in Abhängigkeit von der momentanen negativen Stromsteil­ heit -SS angegeben. Die Ausgangsspannung Udiff ist dabei auf die Referenzspannung Uref normiert und in einem linearen Maß­ stab in Einerschritten angegeben. Die Stromsteilheit ist in einem linearen Maßstab bei 0 beginnend in Einerschritten an­ gegeben.In FIG. 2 is an exemplary characteristic curve of the output voltage Udiff be züglich of the operational amplifier OP in dependence on the instantaneous negative current slope -SS specified. The output voltage Udiff is normalized to the reference voltage Uref and specified on a linear scale in steps of one. The current steepness is given on a linear scale starting from 0 in steps of one.

Bei einer entsprechenden Abstimmung der Widerstände der Wi­ derstandskette R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna des Dif­ ferentiators OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn stellt sich beispielsweise die in der Fig. 2 darge­ stellte Kennlinie ein, d. h., die Verstärkung ändert sich bei­ spielsweise zischen den Stufen 2, 3, 4, 5 usw. für Udiff im Verhältnis 128, 64, 32, 16 usw.. Dabei gilt für die Verstärkungsabsenkung ▲V zwischen den Stufen 1 und 2, bzw. 2 und 3 usw. für Udiff:
With a corresponding coordination of the resistances of the resistor chain R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna of the dif ferentiator OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb , Rna, Tn, for example, is the characteristic curve shown in FIG. 2, ie the gain changes for example between stages 2 , 3 , 4 , 5 etc. for Udiff in a ratio of 128, 64, 32, 16, etc .. The following applies to the gain reduction ▲ V between levels 1 and 2 , or 2 and 3 etc. for Udiff:

Die Verstärkung nimmt ab, da bei steigender Steilheit immer weniger Transistoren stromlos sind und damit k in der Formel 1 immer kleiner wird.The gain decreases because with increasing steepness always fewer transistors are de-energized and therefore k in the formula 1 is getting smaller.

Claims (7)

1. Schaltungsanordnung zur Drehzahlerfassung elektronisch kommutierter Elektromotoren, mit einen selbsteinstellenden Differentiator aufweisenden Mitteln zum Erfassen von Strom­ steilheiten sowie im Anschluss daran mit Mitteln zum Erfassen von maximalen Stromsteilheiten jeweils von durch den Elek­ tromotor auf seinen Stromversorgungsleitungen verursachten Stromschwankungen, und mit Mitteln zum Erzeugen eines Taktsi­ gnals mit einer pro Zeiteinheit entsprechenden Anzahl von Taktimpulsen abhängig von der Drehzahl des Elektromotors im Anschluss an die Mittel zum Erfassen der Stromsteilheiten und der maximalen Stromsteilheiten, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der selbsteinstellende Differentiator (OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) eine aus einer Widerstandskette (R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) und einer dazu parallel angeordneten Transistorkette (T2, T3, ..., Tn) bestehende Rückkopplungsschleife aufweist, in der die Transistoren (Tn) der Transistorkette (T2, T3, ..., Tn) mit den Widerständen (Rnb, Rna) der Widerstandskette (R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) in der Weise miteinander verbunden sind, dass bis auf einen vereinzelten Basiswiderstand (z. B. R1) jeweils zwei Widerstände (z. B. Rnb, Rna) der Widerstandskette (R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) für einen Transistor (z. B. TP) der Transistorkette (T2, T3, ..., Tn) als Kollektor-Basis- (z. B. Rna) bzw. als Basis- Emitter-Widerstand (z. B. Rnb) geschaltet sind.1. Circuit arrangement for detecting the speed of electronically commutated electric motors, with a self-adjusting differentiator having means for detecting current steepnesses and subsequently with means for detecting maximum current steepnesses of current fluctuations caused by the electric motor on its power supply lines, and with means for generating a clock gnals with a corresponding number of clock pulses per unit of time depending on the speed of the electric motor following the means for detecting the current steepness and the maximum current steepness, characterized in that the self-adjusting differentiator (OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) one of a resistor chain (R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) and a transistor chain (T2, T3, ..., Tn) has an existing feedback loop in which the transistors (Tn) of the transistor chain (T2, T3 , ..., Tn) with the resistors (Rnb, Rna) of the resistor chain (R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) are connected to each other in such a way that apart from an isolated base resistance ( e.g. B. R1) two resistors (e.g. Rnb, Rna) of the resistor chain (R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) for a transistor (e.g. TP) of the transistor chain ( T2, T3, ..., Tn) are connected as collector-base (e.g. Rna) or as base-emitter resistance (e.g. Rnb). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der vereinzelte Basiswiderstand (R1) der Widerstandskette (R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) einem Eingang des Differentiators (OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn, am nächsten angeordnet ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized ge indicates that the isolated base resistance (R1) of the Resistor chain (R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) an input of the differentiator (OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn, is arranged closest. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Mittel zum Erfassen von maxima­ len Stromsteilheiten (SG Cpk, SR) im Anschluss an die Mittel zum Erfassen von Stromsteilheiten (TPV, C, OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) einen Spitzenwert­ gleichrichter (SG) umfassen.3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized ge indicates that the means for detecting maxima len current steepness (SG Cpk, SR) following the funds  for measuring current steepness (TPV, C, OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) a peak include rectifiers (SG). 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass im Anschluss an den Spitzenwert­ gleichrichter (SG) ein Spannungsreduktionsmittel (SR) vorge­ sehen ist.4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized ge indicates that following the peak rectifier (SG) a voltage reducing means (SR) pre see is. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass vor dem Spitzenwertgleichrichter (SG) ein Spannungsreduktionsmittel (SR) vorgesehen ist.5. Circuit arrangement according to claim 3, characterized ge indicates that before the peak rectifier (SG) a voltage reducing means (SR) is provided. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Spannungsreduktionsmittel (SR) durch Doppelverwendung von Bauelementen in der Rückkopplungs­ schleife des selbsteinstellenden Differentiators (OP, D, R1 R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) gebildet ist.6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized ge indicates that the voltage reducing agent (SR) by double use of components in the feedback loop of the self-adjusting differentiator (OP, D, R1 R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) is formed. 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeu­ gen eines Taktsignals (Mp) mit einer pro Zeiteinheit ent­ sprechenden Anzahl von Taktimpulsen abhängig von der Drehzahl des Elektromotors (M) einen Komparator (K) umfassen, der ein­ gangsseitig eine Verbindung zu dem Spitzenwertgleichrichter (SG) und dem Differentiator (OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) und ausgangsseitig eine Verbin­ dung zu einem Impulsformer (IF) aufweist.7. Circuit arrangement according to one of claims 4 to 6, characterized in that the means of production ent a clock signal (Mp) with one per unit time speaking number of clock pulses depending on the speed of the electric motor (M) comprise a comparator (K) which is a a connection to the peak value rectifier on the output side (SG) and the differentiator (OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) and a connection on the output side to form a pulse shaper (IF).
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