DE2044671C3

DE2044671C3 - Schaltanordnung zur Konstanthaltung der mittleren Winkelgeschwindigkeit eines kommutatorlosen Gleichstrommotors

Info

Publication number: DE2044671C3
Application number: DE2044671A
Authority: DE
Inventors: Tadao Hotta; Yutaka Inoue; Toshihiko Ito
Original assignee: AICHI CLOCK AND ELECTRIC IMPLEMENT Manufacturing Co Ltd NAGOYA (JAPAN)
Current assignee: AICHI CLOCK AND ELECTRIC IMPLEMENT Manufacturing Co Ltd NAGOYA (JAPAN)
Priority date: 1969-09-10
Filing date: 1970-09-09
Publication date: 1975-06-19
Also published as: JPS509202B1; DE2044671B2; DE2044671A1; US3699415A

Description

Relativbewegung des beweglichen Teils in der Meß- negativen Halbwelle der durch die Meßwicklung 4

wicklung 4 erzeugte Spannung zugeführt wird, die erzeugten Spannung der Kondensator 10 geladen,

größer ist als die Triggerspannung, d. h. größer als und die Spannung am Kondensator wird dann zu der

die Steuerspannung, welche für einen steilen Anstieg positiven Halbwelle der in der Meßwicklung 4 er-

des Ausgangsstroms ausreicht, fließt ein Strom durch 5 zeugten Spannung addiert Hierdurch steht an der

die Antriebswicklung 3, so daß die erwähnte Re'ativ- Vorstufe wieder eine der Relativgeschwindigkeit

bewegung beeinflußt wird. zwischen dem beweglichen Teil und der Meßwick-

Parallel zu der Meßwicklung 4 ist eine Reihen- lung 4 annähernd proportionale, gegenüber der in

schaltung eines Kondensators 10 und einer Diode 11 der Meßwicklung 4 erzeugten Spannung verstärkte

vorgesehen. Der Anschlußpunkt des Kondensators io Spannung zur Verfügung.

10 an die Meßwicklung 4 ist über einen Widerstand 8 Die drehzahlstabilisierende Wirkung der Schaltan die Basis des Transistors 1 geführt. Der Verbin- anordnungen nach den F i g. 2 und 3 wird auf foldungspunkt zwischen dem Kondensator 10 und der gende Weise erreicht. Die Meßwicklung 4 gibt eine Diode 11 liegt an der Basis eines Steuertransistors 6, der Relativgeschwindigkeit zwischen dem bewegdessen Kollektor mit der Basis des Leistungstran- 15 liehen Teil und der Meßwicklung 4 proportionale sisiors 1 und dessen Emitter mit dem Emitter des Spannung ab. Mit dieser Spannung wird die Vorstufe Leistungstransistors 1 und gleichzeitig mit dem zwei- in Form des Steuertransistors 6 oder der Steuerdiode ten Anschluß der Diode 11 sowie dem zweiten An- 6' angesteuert. Eine vergrößerte Spannung im Einschluß der Meßwicklung 4 verbunden ist. Der Steuer- gang der Vorstufe entsprechend einer vergrößerten transistor 6 bildet eine Vorstufe für den Leistungs- ao Relativgeschwindigkeit führt zu einem vergrößerten transistor 1. Strom in dem Widerstand 8. Hierdurch steigt, wenn

Durch die Relativbewegung des beweglichen Teils die Relativgeschwindigkeit über einem vorgegebewird in der Meßwicklung eine Spannung wechselnder nen Wert liegt, der Spannungsabfall an dem WiderPolarität erzeugt, wie sie in Fig. 1 a dargestellt ist. stand an,so daß die Eingangsspannung des Leistungs-Die Diode 11 ist so geschaltet, daß durch die nega- as transistors 1 unter die Triggerspannung absinkt und tive Halbwelle der in der Meßwicklung 4 erzeugten der Strom im Ausgang des Leistungstransistors 1 Spannung, welche für die Vorstufe in Form des ebenfalls schnell absinkt. Hierdurch geht der Strom Steuertransistors 6 unwirksam ist, der Kondensator in der Antriebswicklung 3 zurück, und die Relativ-10 geladen wird. Hierdurch ergibt sich eine Span- geschwindigkeit des beweglichen Teils gegenüber der nung am Kondensator, wie sie in F i g. 1 b dargestellt 30 Meßwicklung 4 und der Antriebswicklung 3 wird auf ist. Während der positiven Halbwelle der in der den Sollwert zurückgeführt. Bei einem Absinken der Meßwicklung 4 erzeugten Spannung wird der Vor- Relativgeschwindigkeit unter einem vorgegebenen stufe die Summe der positiven Halbwelle und der Wert ergibt sich ein Vorgang in genau umgekehrter Kondensatorspannung zugeführt. Die der Vorstufe Richtung, so daß die Relativgeschwindigkeit wiederzugeführte Spannung ist in F i g. 1 c dargestellt. 35 um auf ihren Sollwert zurückgeführt wird.
Diese Spannungskurve entspricht also der Summe Bei entsprechender Auslegung der Schaltanordder Kondensatorspannung und der positiven Halb- nungen der F i g. 2 und 3 wird die Relativbewegung wellen der in der Meßwicklung 4 erzeugten Span- des beweglichen Teils auf den vorgegebenen Wert nung. Die der Vorstufe zugeführte Spannung ist da- zurückgeführt, wenn die Summe der induzierten bei annähernd proportional der Relativgeschwindig- 40 Spannung der Meßwicklung 4 und die Klemmenspankeit des beweglichen Teils in bezug auf die Meß- nung des Kondensators 10 die Triggerspannung der wicklung 4. Durch diese Schaltung ist eine Meß- Vorstufe überschreitet, wobei jedoch ein Teil der wicklung 4 verwendbar, welche als solche nur eine Ladung über die Diode 11 während der kurzen Zeitgeringe Spannung erzeugt. dauer von der Ladung des Kondensators 10 bis zu

Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltung wird 45 seiner Entladung abfließt und die Klemmenspannung

also der Kondensator 10 während der in für die des Kondensators 10 allmählich entsprechend der

Vorstufe unwirksamer Richtung anliegenden Span- ausgezogenen Linie in F i g. 1 b zurückgeht. Die

nungshalbwelle geladen. Die gespeicherte elektrische Klemmenspannung des Kondensators 10 geht je-

Ladung wird während der in für die Vorrufe wirk- doch entsprechend der gestrichelten Linie in F i g. 1 b

samer Richtung anliegenden Spannungshalbwelle 50 zurück, wenn der Ableitwiderstand der Diode 11 mit

entladen, so daß die gesamte der Vorstufe zugeführte steigender Temperatur kleiner wird, so daß die Ein-

Spannung erhöht wird. gangsklemmenspannung der Vorstufe gemäß der ge-

Ergänzend ist zu bemerken, daß der Widerstand 8 strichelten Linie in F i g. 1 c verringert wird. Hier-

beispielsweise durch den Innenwiderstand der Schal- durch wird auch die Zeit bis zum Erreichen der Trig-

tung dargestellt sein kann. 55 gerspannung der Vorstufe verringert, und die Ge-

In der in Fig. 3 dargestellten Schaltanordnung schwindigkeit der Relativbewegung steigt infolge der ist statt des Steuertransistors 6 eine Steuerdiode 6' verringerten Zeit der Stromführung der Antriebszwischen den Verbindungspunkt zwischen Konden- wicklung 3. Ein gewisser Nachteil besteht somit sator 10 und Diode 11 und die Basis des Leistungs- darin, daß man zwar die Winkelgeschwindigkeit bei transistors 1 geschaltet. Die Diode 11 liegt mit ihrem 60 Spannungsänderungen der Spannungsquelle oder Bczweiten Anschluß an dem Widerstand 8, der seiner- lastungsändcrungen konstant halten kann, daß jedoch seits wieder an der Basis des Leistungstransistors 1 bei Temperaturschwankungen ein Betrieb mit konangeschlossen ist. stanter mittlerer Winkelgeschwindigkeit nicht mehr

Die Wirkungsweise der Schaltanordnung der ausreichend gewährleistet ist.

F i g. 3 ist ähnlich der im Zusammenhang mit den 65 Zur Vermeidung dieses Nachteils ist, wie in F i g. 4

Fig. 1 und 2 beschriebenen Wirkungsweise. Die gezeigt, ein Temperaturkompensationswiderstand 13

Steuerdiode 6' arbeitet hier als Vorstufe für den oder 13', dessen Widerstandswert r im Vergleich zu

Leistungslransistor 1. Auch hier wird während der dem Ableitwiderstand R der Diode 11 relativ klein

ist, parallel zu dem Kondensator 10 oder der Diode Die Kurven b und d in F i g. 5 zeigen den Unter·

11 vorgesehen. Bei Vernachlässigung des Widerstan- schied der Klemmenspannung des Kondensators It des der Meßwicklung 4 und der Ableitung durch den für die Fälle, in denen ein Temperaturkompensations-Eingangswiderstand der Vorstufe ist die elektrische widerstand 13 oder 13' vorhanden ist oder nicht. Die Ableitung durch Widerstandskompensation des Kon- 5 gestrichelte Linie gilt für den Fall höherer Tempera· densators 10 gleich R, wenn kein Temperaturkom- tür. In diesen Fällen bewirkt der Temperaturkompenpensationswiderstand 13 oder 13' vorhanden ist, und sationswiderstand 13 oder 13' eine elektrische Entladung des Kondensators 10. Da die der Vorstufe zu-

·*· = geführte Spannung, welche die verstärkte Spannung

1 1 r' + r' ίο der in der Meßwicklung 4 erzeugten Spannung ist,

~j> ~~7 kleiner als die Triggerspannung der Vorstufe seir

wird, wenn die Spannung des Kondensators 10 gemäß

wenn ein Temperaturkompensationswiderstand 13 Kurve d klein bleibt, wird der Ausgangsstrom des oder 13' vorhanden ist. Die Änderung von Leistungstransistors 1 nicht gesteuert werden. Die Ge

ts schwindigkeit der Relativbewegung wird somit an-

R^ steigen und wird bei einer bestimmten höheren Ge-

jj _l_ _r schwindigkeit stabilisiert werden, so daß eine Neuein

stellung etwa durch Vergrößerung des Widerstandes 8

wird selbst dann gering sein, wenn sich R durch oder durch höhere Einstellung der erzeugten Span-Temperaturschwankungen ändert, und sie wird gleich ao nung in der Meßwicklung erforderlich wird.

Die Erfindung ermöglicht einen Betrieb mit kon-

Rr _ stanter mittlerer Winkelgeschwindigkeit auch für eine

jR _|_ _r kleine Antriebseinheit, deren in der Meßwicklung er

zeugte Spannung klein ist. Die Verwendung eines

werden, wenn r ausreichend klein gegen R ist, so daß as kleinen, drehzahlkonstanten kollektorlosen Gleichpraktisch keine Abhängigkeit von Temperaturände- Strommotors zum Antrieb eines Schwungradvibrators rangen besteht. kleiner Größe ist dadurch möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

ι 2 einer Antriebseinheit mit Schwungrad schwierig ist, Patentansprüche: eine ausreichend hohe Steuerspannung für die Vorstufe zu erhalten, wenn die Windungszahl einer für

1. Schaltanordnung zur Konstanthaltung der die Steuerung der Vorstufe verwendeten Meßwickmittleren Winkelgeschwindigkeit eines korn- 5 lung infolge von Platzbeschränkungen nicht vermutatorlosen Gleichstrommotors, bestehend aus größert werden kann.

einer Meßwicklung, in der durch den Rotor des Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Schalt-Gleichstrommotors ein von dessen Winkel- anordnung zu schaffen, weiche bei kleinen Antriebsgeschwindigkeit abhängiges Wechselstromsignal einheiten mit kommutatorlosem Gleichstrommotor induzierbar ist, und aus einer Antriebswicklung, io und mit geringer Ausgangsspannung einer für die die durch einen von den positiven Halbwellen Steuerung der Vorstufe verwendeten Meßwicklung des Wechselstromsignals über eine Vorstufe eine einwandfreie Konstanthaltung der mittleren gesteuerten Leistungstransistor an eine Gleich- Winkelgeschwindigkeit sicher gewährleistet
stromquelle schaltbar ist, dadurch gekenn- Diese Aufgabe wird bei einer Schaltanordnung der zeichnet, daß zwischen der Meßwicklung (4) 15 eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dauncl der den Leistungstransistor (1) steuernden durch gelöst, daß zwischen der Meßwicklung und Vorstufe die Reihenschaltung eines Konden- der den Leistungstransistor steuernden Vorstufe die sators (10) und einer Diode (11) derart ange- Reihenschaltung eines Kondensators und einer Diode ordnet ist, daß die negative Halbwelle des derart angeordnet ist, daß die negative Halbwelle Wechselstromsignals den Kondensator auflädt ao des Wechselstromsignals den Kondensator auflädt und der Vorstufe die Summe der positiven Halb- und der Vorstufe die Summe der positiven Halbwelle des Wechselstromsignals und der Span- welle des Wechselstromsignals und der Spannung nung des Kondensators zuführbar ist. des Kondensators zuführbar ist.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch Zweckmäßig ist parallel zu dem Kondensator oder gekennzeichnet, daß parallel zu dem Konden- as der Diode jeweils ein Temperaturkompensationssator (10) oder der Diode (11) jeweils ein Tem- widerstand vorgesehen. Die Vorstufe kann in an peraturkompensationswiderstand (13.. 13') vor- sich bekannter Weise aus einem Steuertransistor begesehen ist. stehen, dessen Kollektor mit der Basis des Lei-

3. Schaltanordnung nach Anspruch 1 oder 2, stungstransistors verbunden ist.

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorstufe aus 30 Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird der

einem Steuertransistor (6) besteht, dessen KoI- Kondensator während der Zeit geladen, während

lcktor mit der Basis des Leistungstransistors (1) welcher keine Eingangsspannung aufsteuernder Po-

verbunden ist. larität an der Vorstufe liegt, und er wird entladen,

wenn eine Spannung in umgekehrter, also auf-

35 steuernder Polarität an der Vorstufe liegt. An der

Vorstufe liegt dann die Summe der Kondensator-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanord- spannung und der in der Meßwicklung induzierten nung zur Konstanthaltung der mittleren Winkel- Spannung, welche sich proportional der Winkelgeschwindigkeit eines kommutatorlosen Gleich- geschwindigkeit des Rotors des Gleichstrommotors strommotors, bestehend aus einer Meßwicklung, in _4O ändert. Die erfindungsgemäße Schaltanordnung ist der durch den Rotor des Gleichstrommotors ein _ai_so für die Verwendung einer Meßwicklung mit von dessen Winkelgeschwindigkeit abhängiges kleiner Spannungsabgabe gut geeignet.
Wechselstromsignal induzierbar ist, und aus einer Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Antriebswicklung, die durch einen von den positiven Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden Halbwellen des Wechselstromsignals über eine Vor- ₄₅ näher beschrieben.

stufe gesteuerten Leistungstransistor an eine Gleich- Fig. la, Ib und Ic zeigen eine zeitliche Darstromquelle schaltbar ist. stellung von Spannungen an verschiedenen Punkten

Eine derartige Schaltanordnung zur Drehzahl- der erfindungsgemäßen Anordnung, wobei in Fig. la

konstanthaltung eines kommutatorlosen Gleich- die Spannung an der Meßwicklung, in Fig. Ib die

strommotors ist aus der DT-AS 1244283 bekannt. ₅o Spannung am Kondensator und in Fig. Ic die der

Bei dieser bekannten Schaltanordnung bilden Kon- Vorstufe zugeführte Spannung gezeigt ist;

densatoren mit Dioden und Widerständen Detektor- F i g. 2 bis 4 sind Schaltbilder für verschiedene

kreise vor den Vorstufen. Eine Erhöhung der Steuer · Ausführungsbeispiele der Erfindung, und

tpannung der Vorstufen erfolgt durch diese Konden- ρ ig. 5 zeigt eine andere graphische Darstellung

satoren jedoch nicht. ₅₅ der Kondensatorspannung.

Es ist weiterhin bekannt, bei einem kontaktlosen Die F i g. 2 zeigt den Aufbau einer Schaltanord-Antriebs- und Steuersystem für ein zeithaltendes nung zur Konstanthaltung der mittleren Winkelelektrisches Gerät, insbesondere eine Uhr, einen geschwindigkeit eines kommutatorlosen Gleichstrom-Kondensator in Reihe mit einer Meßwicklung und motors, der z. B. einen Schwungradvibrator antreibt, einer Gleichstromquelle in den Steuerkreis eines 60 Darin sind eine Gleichstromquelle 2 und eine AnTransistors zu schalten, so daß dieser Kondensator triebswicklung 3 im Ausgangskreis eines Leistungsdurch seine Kapazität die Steuerimpulse beeinflußt transistors 1, eine Meßwicklung 4, als welche auch (DT-AS 1 074 506). Von der Bemessung dieses Kon- die Antriebswicklung 3 ganz oder teilweise verwendensators hängt die Dauer und die Amplitude der det werden kann, im Eingangskreis des- Leistungsscharfen und zeitlich präzisen Antriebsiinpulse ab. 65 transistors 1 und ein nicht gezeigtes, relativ zur An-Eine Vorstufe ist dabei nicht vorgesehen. triebswicklung 2 und der Meßwicklung 4 drehbeweg-

Bekannte Schaltanordnungen der vorgenannten liches Teil vorgesehen. Wenn der Basis-Emitter-Art haben den Nachteil, daß es beispielsweise bei Strecke des Leistungstransistors 1 eine durch die