DE2000497C3 - Einrichtung zur selbsttätigen Drehzahlregelung eines batteriegespeisten Gleichstrommotors - Google Patents
Einrichtung zur selbsttätigen Drehzahlregelung eines batteriegespeisten GleichstrommotorsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur selbsttätigen Drehzahlregelung eines aus einer
Batterie über einen elektronischen Schalter gespeisten, mit einem Drehzahlistwertsignale abgebenden
Wechselspannungs-Hilfsgenerator gekuppelten Gleichstrommotors, mit einem zwischen dem Hilfsgenerator
und dem elektronischen Schalter angeordrieten Multivibrator, dessen eine Ausgangsklemme
mit dem Steueranschluß des elektronischen Schalters verbunden ist.
Bekannte Drchzahlregeleinrichtungen dieser Art (FR-PS 1518 520 und 1332 784, CH-PS 434 431)
ίο haben den Nachteil, daß die Impulsfrequenz des
Motorstromes von der Frequenz eines als Tachogenerator verwendeten, angekuppelten Wcchselstrom-Hilfsgenerators
abhängig ist und nur ein Bruchteil dieser Tachogeneratorfrequenz sein kann, die ihrerseits
aus konstruktiven Gründen begrenzt ist. Dieser Einwand gilt auch für eine Drehzahlrcgeleiririchttmg
nach der DT-AS 1 109 254, von der im Oberbegriff des Anspruches I ausgegangen ist, wo eine Wcchselspannungsquelle
als Frequenzgeber dient. Das Schwingverhalten der Wechselspannungsquelle wird dabei durch ein aus einem Soll-Istwertvergleich gewonnenes
Signal nicht verändert. Abhängig vom Soil-lstwertvergleich wird ein als Verstärker wirkender
Multivibrator angesteuert. Bei einer anderen Einrichtung nach der DT-AS 1021 025 ist zwar ein
astabilcr Multivibrator vorgesehen, doch dient dieser als Frequenzgeber und liegt nicht im direkten Wirkungskreis
zwischen einem Hilfsgenerator und einem Schalter. Erst das Ausgangssignal des astabilen Mulüvibrators
wird abhängig von dem SoIl-Istwertvergleich in einer nachfolgenden Verstärkerstufe verändert.
Es ist auch eine Drchzahlregeleinrichtung aus der US-PS 2 780 763 bekannt, die "einen astabilen Multivibrator
mit steuerbarem Tastverhältnis zur Einstellung der Drehzahl eines Gleichstrommotors aufweist.
Die US-Patentschrift gibt jedoch keinen Hinweis darauf, eine solche Anordnung zur Drehzahlregelung
zu benutzen. Die Einrichtungen werden mit einer Betriebsfrequenz von 1 bis 5 Hertz betrieben, was
für Regelzwecke viel zu niedrig wäre.
Drehzahlrcgeleinrichtungen, die zu einer Stromversorgung
des Motors mit relativ cnergiercichen Stromimpulsen führen, ergeben keinen gleichmäßigen,
stoßfreien Lauf des Motors, wie dies beispielsweise von Antriebsmolorcn für Tonbandgeräte gefordert
wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen,
die ohne die vorstehend genannten Nachteile ist, bei welcher also die Frequenz der Motorstromimpulse
von der Frequenz der Spannung des Tachogenerator unabhängig ist und einen einwandfrei ruckfreien Lauf
des Motors gewährleistet.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Multivibrator ein astabiler
Multivibrator verwendet ist, dessen Impulsbreite von einer Spannungsvergleichsstufe in Abhängigkeit von
der DifTerenzspannung einer Drehzahlsollwertspan-6c
nung und einer vom Wechselspannungs-IIilfsgenerator gelieferten Drehzahl-Istwertspannung gesteuert
wird, und daß der astabile Multivibrator für eine Grundfrequenz ausgelegt ist, die um ein Vielfaches
größer ist als die Nennfrequenz des Wcchselspannungs-Hilfsgcneratois.
Die Drehzahlregeleinrichtung gemäß der Erfindung liefert energiearme Motorstroinimpulse hoher
Frequenz und arbeitet besonders geräuscharm. Durch
(f
die hohe Grundfrequenz des Multivibrators wird erreicht,
daß in den meist sein kleinen und wenig Schwungmasse aufweisenden Motoren infolge der
impulsweisen Speisung keine Stoßv/irkung auftritt, weiche die geforderte hohe Gleichmäßigkeit der
Ankerumdrehungen beeinflussen könnte. Die Drehzahlregeleinrichtung
eignet sich d.-her insbesondere für Gleichstrommotoren, die wahlweise mit verschiedener
Drehzahl umlaufen sollen und dabei in jedem Falle eine sehr genaue Einhaltung der jeweiligen m
Solldrehzahl bei gleichmäßigem Motorlauf gewährleisten müssen. Solche Forderungen werden beispielsweise
an Gleichstromkleinmotorcn für batteriebetriebene Tonbandgeräte gestellt, bei denen ein
relativ großer Drehzahlbereich vorhanden ist, in welchem Drchzahlverhältnisse von beispielsweise 1:4
zwischen ein einzelnen Solldrchzahlcn auftreten.
Außerdem kann mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Regeleinrichtung bei Tonbandantriebsmotoren
gewährleistet werden, daß von der Regcleinrichtung und vom Motor her keine Störgeräusche in der
Tonschaltung auftreten, denn die Grundfrequenz des astabilen Multivibrators läßt sich beliebig wählen
und speziellen Anwendungsverhältnissen anpassen.
Eine Einrichtung gemäß der Erfindung erlaubt auch eine gute Ausnutzung der in der Batterie gespeicherten
Energie bei kleinem Aufwand an Regelleistungen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung an Hand
der Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt die Ankerwicklung 10 eines konstant erregten Gleichstrommotors, einen in nicht
dargestellter Weise mit der Motorwelle gekuppelten Wcchsclspamiungs-Hilfsgenerator II und die Plusklemme
12 sowie die Minusklemme 13 einer nicht dargestellten Batterie. Die Ankerwicklung 10 des
Motors ist über einen l.eistungslransistor 14. dem ein
Vortransislor 15 in Treiberschaltung zugeordnet ist. an die Klemmen 12 und 13 der Batterie gelegt.
Kernstück der Schalteinrichtung ist ein mit strichpimktierteii
Linien umrahmter astabiler Multivibrator 16 üblicher Bauart mit zwei Transistoren 17 und
18. Diesem astabilen Multivibrator 16 ist eine einen
Regeltransislor 19 aufweisende Verslärkerstufe vorlyschaltel.
die ihrerseits \on einer Spaiinungs1 eruleielisstufe
für den Soll- und istweit gesteuert wird, die mit dem I lilfsgeneralor 11 in Verbindung steht
und einen i>leiehzeilig zur Gleichrichtung und /.ur
Verstärkung dienenden Transistor 20 enthält. Die Spannungsvergleichsstufe weist außerdem ein an den
I lillsgenerator angeschlossenes Potentiometer eine zwischen den verstellbaren Schleifer 211 dieses
Potentiometers und die Basis des Transistors 20 geschaltete /.enerdiode 22 sowie einen aus zwei in
Reihe /wischen die Klemmen 12 und 13 gelegter ohmschen Widerstünden 23 und 24 bestehenden
Spannungsteiler auf, dessen SpaniHingsabgrilTspiinkt
25 über einen Widerstand 26 mit der Basis des Transistors
20 verbunden i:.t.
Die r-'mitter-Kolk-kU.rstiecke des Transistors
ist in einer Scrienschaltung /wischen zwei Widerständen
27 und 28 an die Batterie gelegt. Außerdem ist zur Absiebimg der Hilfsgeneratorfrequenz zwischen
den Kollektor des Transistors 20 und die Plusklemme 12 der Batterie parallel zum Widerstand
28 ein Kondensator 29 gelegt.
Die Koppelung der den Transistor 20 aulweisenden Spannungsvergleichsstute mit der durch den
Regeltransistor 19 gebildeten Verstärkerstufe erfolgt über einen zwischen den Kollektoi des Transistors 20
und die Basis des Regeltransistors 19 gelegten Widerstand 30. Auch die Emitter-Kollektorstrecke des
liegeltransistors 19 ist in einer Reihenschaltung zwischen zwei Widerständen 31 und 32 an die Klemmen
12 und 13 gelegt. Wählend der Kollektor des Regel-Iransislors
19 über einen Widerstand 33 mit dem einen Eingang des astabilen Multivibrators 16. nämlich
mit der Basis des Transistors 17 verbunden ist. steh; der zweite Eingang des Multivibrators, also die
Basis <les Transistors 18. über einen Widerstand 34 mit dem Emitter des Regeltransisiors 19 in Verbindung.
Die beiden Ausginge des astabilen Multivibrators
16 stehen mit dem Kollektor von jeweils einem der beiden 'transistoren 17 und 18 in Verbindung
und sind über Widerslände 35 und 36 an die I'liisklemnie 12 der Batterie gelegt. Einer der Ausgänge
des astabilen Mu:tivibralors, nämlich der KoI-lekw.i"
des Transistors 17. ist über einen Kopplungswiderstand 37 mit der Basis des Vortransisiors 15
für den Leistungstransistor 14 verbunden.
Parallel zur Ankerwicklung 10 des Gleichstrommotors
ist in bekannter Weise eine Freilaufdiode 38 geschaltet, welche bei der impulsweiscn Speisung der
Ankerwicklung eine abrupte Unterbrechung des Ankerstromes und Maniit das Auftreten von Induk
tionsspar.nungsspitzen νerhindert.
Die Wirkungsweise der Schalteinrichtung ist folgende: An der Basis des Transistors 20 der Spannungsveruleiehsstufe
wird das an dem verstellbaren Schleifer 211 liegende Potential abzüglich einer durch die Zenerdiode 22 verursachten PoieiUialdiflerenz
wirksam, sobald das am Schleifer 211 liegende Potential oder die zwischen dem Schleiler 211 und
der Minusklemme 13 der Batterie liegende Spannung
die Zenerspannung der Zenerdiode 22 übersteigt. Vorher ist dagegen an der Basis des Transistors
ein von der Batteriespannimg abhängiges P'Ucnlial
wirksam, das dem Potential am Schaltungspunkt abzüglich der durch den Basisstrom des Transistors
20 am Widerstand 26 auftretenden PotentialdilTeren/ einspricht. Nach Überschreiten der Zenerspannung
ist also an der Basis des Transistors 20 in erster Linie das aiii Schleifer 211 auftretende und vom
Wechselspannungs-Hilfsgenerator 11 gelieferte drehzahlabhängige Potential wirksam. In Abhängigkeit
von diesem Potential steuert der Transistor 20 den Regeltransistor 19. der den für eine bestimmte
Grinulfrequen/ ausgeleeten astabilen Multivibrator
16 in seinem Tastverhältnis steuert. Dabei wird das Tastverhältnis des Multivibrators in Abhängigkeit
von der Größe ties vom Transistor 20 gelieferten
Regelsignals verändert.
Zur Steuerung des Leistungstransistorsl4 wird nur
ein Ausgangssignal des Multivibrators verwendet. Bei der Änderung des Tastverhältnisses des Multivibrators
mit Hilfe des Ausgangssignals des Regeltransistors 19 wird bei einer Schaltdauervergrößcrung des
einen Transistors 17 die Schaltdauer des zweiten Transistors 18 entsprechend verkürzi und umgekehrt. Über
den Widerstand 37 gelangen dalier an die Basis des Vortransistors 15 Spannungsinipulse wechselnder
Breite, die die F.inschaltdauer und die Sperrdauer des Leistungstransistors 14 entsprechend variieren
und dadurch die Drehzahl des Gleichstrommotors regeln.
Wegen der im Vergleich zur Nennliequcn/ des
Hillsgenerators 11 hohen (irundirequen/ des astabilen
Multivibrators If» werden Betiiebsspaniiungsstölie
hei der iinpulsweisen Speisung des Motors verhindert,
die seine Dtchzahlkonstan/ beeinllussen würden. Außerdem sorgt die parallel zur Ankerwicklung
geschaltete l'reilauldioile tür einen gleichmäßigere
Lauf des Motors, indem auch während der Sperr/e des vorgeschalteten I.eistungstransislors 14 ein al
klingender Ankerstrom weiterllicl.len kann, mit wc
chem die in der Induktivität der Ankerwicklung gi
speichelte 1 nergie abgebaut uiril.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Einrichtung zur selbsttätigen Drehzahlregelung eines aus einer Batterie über einen elektronischen
Schalter gespeisten, mit einem Drehzahlislwertsignale
abgebenden Wechselspannungs-Hilfsgenerator gekuppelten Gleichstrommotors,
mit einem zwischen dem Hilfsgenerator und dem elektronischen Schalter angeordneten Multivibrator,
dessen eine Ausgangsklemme mit dem Steueranschluß des elektrorischen Schalters verbunden
ist, dadurch gekennzeichnet,
daß als Multivibrator ein astabiler Multivibrator (16) verwendet ist, dessen Impulsbreite von einer
Spannungsvergleichsstufc in Abhängigkeit von der Diftetenzspannung einer Drehzahlsollwertspannung
und einer vom Wechselspannungs-Hilfsgenerator (H) gelieferten Drehzahlistwcrtspannung
gesteuert wird, und daß der astabile Multivibrator (16) für eine Grundfrequenz ausgelegt
ist, die um ein Vielfaches größer ist als die Nennfrequenz ausgelegt ist, die um ein Vielfaches
größer ist als die Nennfrequenz des Wecliselspannungs-Hilfsgenerators (11).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Spannungsvergleichsstufc
und dem astabilen Multivibrator (16) eine Verstärkerstufe mit einem von der Differenzspannung gesteuerten Regeltransistor
(19) angeordnet ist, dessen Emiller-Kollektor-Strecke
in Reihe mit zwei Widerständen (31, 32) mit der Batterie verbunden ist und dessen Emitter
mit dem einen und dessen Kollektor mit den: anderen der beiden Eingänge des astabilen Multivibrators
(16) verbunden sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Rcgeltransistors
(I1)) mit dem Kollektor eines in der Spannungsvcrgieiehsstufe
angeordneten, eine kombinierte Gleichrichlungs- und Verstärkerstufe bildenden Transistors (20) verbunden ist, dessen Basis
einerseits über eine Zcncrdiode (22) mit dem Wechselspannungs-Hilfsgenerator (11) und andererseits
über einen Widerstand (26) mit einem an die Batterie angeschlossenen Spannungsteiler
(23, 24) oder direkt mit der Batterie verbunden ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode (22) mit dem
Schleifer (211) eines Potentiometers (21) verbunden ist, das an die Klemmen des Wechselspannungs-Hilfsgenerators
(11) gelegt ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die eine Aiisgangsklemme des
astabilen Multivibrators (16) mit der Basis eines in Treiberschaltung dem Leistungstransistor (14)
vorgeschalteten Vortransistors (15) verbunden ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ankerwicklung (10) des Gleichstrommotors eine Freilaufdiode (38) parallel
geschaltet ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702000497 DE2000497C3 (de) | 1970-01-07 | Einrichtung zur selbsttätigen Drehzahlregelung eines batteriegespeisten Gleichstrommotors | |
US00102010A US3812410A (en) | 1970-01-07 | 1970-12-28 | Circuit for regulating the speed of a direct current motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19702000497 DE2000497C3 (de) | 1970-01-07 | Einrichtung zur selbsttätigen Drehzahlregelung eines batteriegespeisten Gleichstrommotors |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2000497A1 DE2000497A1 (de) | 1971-07-15 |
DE2000497B2 DE2000497B2 (de) | 1973-04-12 |
DE2000497C3 true DE2000497C3 (de) | 1977-12-08 |
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