DE2058084A1 - Device for controlling a servomotor - Google Patents
Device for controlling a servomotorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eiae Einrichtung zum Steuern eines Stellmotors.The invention relates to a device for controlling a servomotor.
Die bisher bekannten Einrichtungen zum Steuern oder Regeln von Motoren, welche aus dem Drehstromnetz gespeist werden sollen, erfordern aufwendige Bauelemente, beispielsweise aufwendige Stromrichter und störanfällige sich drehen·· de Gleichstrommotoren. Das Drehmoment von Motoren, deren Drehzahl nach dem Phasenanschnittverfahren geregelt wird, sinkt mit kleiner werdender Drehzahl. Ein solcher DrehraoB«ntabfall darf nicht auftreten, wenn die Motore als Stellmotor· in Regelkreisen verwendet- werden. Damit auch bei kleinster Drehzahl das erforderliche Drehmoment abgegeben wird, nüssen deshalb solche Stellttiotore so ausgelegt werden, daß si· diese Bedingung erfüllen. Dementsprechend sind solche Stellmotore bet maximaler Drehzahl dann weit überdimensioniert. Das hat zur Folge, daß die Leistung und dementsprechend der Bauaufwand und die Kosten der Stellmotor« relativ hoch werden.The previously known devices for controlling or regulating motors, which are fed from the three-phase network require complex components, for example complex converters and fault-prone rotating de DC motors. The torque of engines whose Speed is controlled according to the phase control method, decreases with decreasing speed. Such a decrease in rotational speed must not occur if the motors are used as servomotors. used in control loops. So that the required torque is delivered even at the lowest speed, nuts therefore, such pre-assembled gates are laid out in such a way that they meet this condition. Accordingly, such servomotors are then far oversized at maximum speed. The consequence of this is that the performance and, accordingly, the construction effort and the costs of the servomotor are relatively high.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten Einrichtungen zum Steuern eines Stellmotors zu vermeiden und eine Steuereinrichtung zu schaffen, welch· The object of the invention is to avoid the disadvantages of the known devices for controlling a servomotor and to create a control device which
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BAD ORiGINALBAD ORiGINAL
10001 - 2 - 12. Nov. 197010001 - 2 - Nov. 12, 1970
einfach und zuverlässig ist und die selbst billige und einfache Stellmotor·, beispielsweise Drehstrommotor· sowie elektrohydraulisch» Stelleinheiten in ihrer Vorschubgeschwindigkeit regeln kann. Beispiele für solche zu steuernden Stellmotoren sind ein- oder mehrphasige Wechselstrommotoren und induktiv betätigte Magneten. Unter Stellmotoren sind all« Ar**» von Stellantrieben zu verstehen, welche rotatorische oder translatorisch· Stellbewegungen ausführen können.is simple and reliable and can even regulate cheap and simple servomotors, for example three-phase motors, as well as electrohydraulic actuators in their feed rate. Examples of such servomotors to be controlled are single or multi-phase AC motors and inductively operated magnets. Servomotors are to be understood as meaning all "Ar **" of servomotors which can perform rotary or translational positioning movements.
Diese Aufgabe wird nach dor Erfindung dadurch gelöst, daß einer Signal-Eingangsepannung eine positive und ein· negative Sägezahnspannung überlagert wird und die sich ergebende Gesamtspannung einen ersten Schalter geschlossen hält, während sie «inen negativen Wert aufweist, und einen »weiten Schalter geschlossen hält, während sie einen positiven Wert aufweist, wobei während der Schließstellung des einen Schalters dieser den Strom zum Motor für dessen Vorwärtslauf und während der Schließstellung des anderen Schalters dieser den Strom zum Motor für dessen Rückwärtalauf durchläßt»According to the invention, this object is achieved by that a signal input voltage has a positive and a negative sawtooth voltage is superimposed and the resulting total voltage keeps a first switch closed, while it has "one negative value and one" wide Keeps the switch closed while it has a positive value, and during the closed position of one switch, this switch supplies the current to the motor for its forward running and during the closed position of the other switch this den Current to the motor for its reverse running "
Bei einer solchen Steuerung bleibt das Abtriebsmoaient und/oder die Stellkraft der Stelleinheiten konstant. Man kommt deshalb mit kleineren und kostengünstigeren Stellmotoren aus. Die erfindungsgemäße Einrichtung hat den Vorteil, daß sie universell verwendbar ist. Wenn beispielsweise statt elektromechanischer Stellglieder elektro-hydraulische Stellglieder oder umgekehrt in Regelkreise eingebaut werden sollen, dann kann die erfindungsgemäße Einrichtung unverändert übernommen werden.With such a control, the output force remains and / or the actuating force of the actuating units is constant. Man therefore works with smaller and cheaper servomotors. The device according to the invention has the advantage that it can be used universally. If, for example, instead of electromechanical actuators, electro-hydraulic actuators or vice versa are to be installed in control loops, then the device according to the invention can be adopted unchanged.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Schalter mindestens ein dureh die Gesatntspannung einstellbares Halbleiterelement aufweist.It has proven to be expedient that the switch has at least one semiconductor element that can be adjusted by the total voltage.
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Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist das Halbleiterelement ein Thyristor.According to a further characteristic of the invention, this is Semiconductor element a thyristor.
Halbleiterelemente sind inzwischen betriebssichere und billig· Bauelemente, welche ihre Schaltfunktionen trägheitslo· und absolut zuverlässig ausführen.Semiconductor elements are meanwhile reliable and cheap components which perform their switching functions without inertia and absolutely reliably.
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist es auch möglich, daß der Schalter ein Relais ist. .-· ·■According to a further proposal of the invention it is also possible that the switch is a relay. .- · · ■
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung liegt die Gesamtspannung jeweils über einen Komparator an jeweils einem Relais für die Einstellung des Steuerstroms eines jeden Thyristors an*In an expedient embodiment of the invention, the total voltage is applied in each case via a comparator one relay each for setting the control current of each thyristor at *
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist die Frequenz der Sägezahnspannungen einstellbar. Diese Eineteilbarkeit erlaubt die Anpassung der erfindungsgemäßen Einrichtung an verschiedene Stellglieder.According to a further proposal of the invention, the frequency of the sawtooth voltages can be adjusted. This divisibility allows the device according to the invention to be adapted to different actuators.
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungeformen der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. Show it:
spannungen in Abhängigkeit von der Zeit undtensions as a function of time and
die zugehörigen Tast- und Pausenzeiten für Vorwärts- und Rückwärts-the associated scanning and pause times for forward and reverse
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lüOOl - k - 12. Nov. 1970lüOOl - k - Nov. 12, 1970
Zunächst zu Fig. 1: Eine Gleichspannung U£, dje einer Regelabweichung, also der Differenz zwischen einem Soll- und einem [stiert proportional ist, gelangt über die Widerstände 1 und an üo Vergleichsstellen 3 und 4. Die Gleichspannung U„ bildet also eine Signal-Eingangsspannung. Dieser Signal-Eingangsspannung werden eine positive Sägezahnspannung l6 und eine negative Sägezahnspannung 17 überlagert. Die positive Sägezahnspannung l6 wird über den Widerstand 5 an die Vergleichsstelle 3 und die negative Sägezahnspannung 17 über den Widerstand 6 an die VergleichestelJe 4 geführt. An den Vergleichsstellen findet eine Addition der Signaleingcngsspannung und der Säge?ahnspannungen statt. Wenn U negativ ist,, dann ist die Summe der an der Vergleiches teile 1I anliegenden beiden Spannungen ebenfalls negativ. Der nachgeschaltete Komparator verstärkt nur positive Spannungen, so daß das Relais 10 in der Ruhelage bleibt und den Kontakt 12 des Steuerstromkreises des Thyristors l4 geöffnet hält. Die negative Spannung U_ gelangt ebenfalls an die Vergleichsstelle 3· In der Zeit von TQ bis T (vgl. Fig. d) ist während der ersten Sägezahnperiode die an der Vergleichsstelle 3 anliegende Spannung negativ. In diesem Zeitintervall T_ bis T1 wird, wie in sämtlichen Zeiten, in denen bei negativem U der Absolutwert von U„ größer als die Sägezahnspannung 16 ist, die an dem Komparator 7 anliegende Differenzspannung verstärkt. Eine solche Differenzspannungsverstärkung tritt also auf während der Zeitintervalle T_ bis Ίο bis T3 und T^ bis T5 (vgl. Fig. 4).First to Fig. 1: A direct voltage U £ , dje a control deviation, ie the difference between a target and a [stiert is proportional, passes through the resistors 1 and to comparison points 3 and 4. The direct voltage U “thus forms a signal -Input voltage. A positive sawtooth voltage 16 and a negative sawtooth voltage 17 are superimposed on this signal input voltage. The positive sawtooth voltage l6 is fed via the resistor 5 to the comparison point 3 and the negative sawtooth voltage 17 via the resistor 6 to the comparison point 4. The signal input voltage and the saw-tooth voltages are added at the comparison points. If U is negative, then the sum of the two voltages applied to the comparison part 1 I is also negative. The downstream comparator only amplifies positive voltages, so that the relay 10 remains in the rest position and keeps the contact 12 of the control circuit of the thyristor l4 open. The negative voltage U_ also reaches the comparison point 3. In the time from T Q to T (cf. FIG. D), the voltage applied to the comparison point 3 is negative during the first sawtooth period. In this time interval T_ to T 1 , as in all times in which with negative U the absolute value of U "is greater than the sawtooth voltage 16, the differential voltage applied to the comparator 7 is amplified. Such a differential voltage amplification therefore occurs during the time intervals T_ to Ί ο to T 3 and T ^ to T 5 (cf. FIG. 4).
Die verstärkte Spannung bringt das Relais 9 in Arbeitslage. Der Arbeitskontakt 11 schließt den Steuerstromkreis des Thyristor» 13» der seinerseits die Phase R durchschaltet, so daß die erforderliche Wechselspannung an den Motor 15 gelangt und der Motor 15 dadurch eine bestimmte Drehrichtung annimmt.*The increased voltage brings the relay 9 into working position. The normally open contact 11 closes the control circuit of the Thyristor "13" which in turn switches through phase R so that the required alternating voltage is supplied to motor 15 and the motor 15 thereby assumes a certain direction of rotation. *
Diesel- Vorgang wiederholt sich während der Zeitintervalle T_ • 2Diesel process is repeated during the time intervals T_ • 2
bis T_ und T. bis T_. Durch die Schaltung wird also die to T_ and T. to T_. The circuit thus becomes the
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;iOJ01 - 5 - 12. Nov. 1970; iOJ01-5-12 Nov. 1970
SteJJgrÖßenabweichung in hierzu proportionale Einschalt-Intt?rvall«2 für den Stellmotor umgesetzt.Control size deviation in the proportional switch-on interval «2 implemented for the servomotor.
Wenn die Signal-Eingangsspannung U_, positiv ist, dann ist die an die Vcrgleichasteile 3 gelangende, addierte Ges.iintsp.mnung aus U und Sägezahnspannung l6 positiv. Da der Komparator 7 nur negative Spannungen verstärkt, bleibt in diesem Fall das Relais 9 in Ruhelage. \n die Vergleichsstelli k gelangt aufler der positiven Signal-Eingangsspannung U£ die negative Sägezahnspannung 17 über den Widerstand 6. Während der Zeit-Intervalle, in denen der Absolutwert der positiven Signal-Eingangsspannung U größer ist als der Absolutwert «ler negativen Sägezahnspannung, also während der Zeitintervalle T6 bis T1 Tg bis T und T-o bis Τχι verstärkt der Komparator 8, die sich ergebende positive Gesamtspannung. In diesen Zeit-Intervallen schließt das Relais 10 den Arbeitskontakt 12 des Steuerstromkreises des Thyristors, der seinerseits die Phase R durchschaltet und Spannung an den Motor 15 · anlegt. Die in diesem Fall anliegende Spannung bzw. der sich hieraus ergebende Strom veranlaßt eine entgegengesetzte Drehrichtung. If the signal input voltage U_, is positive, then the added total voltage from U and the sawtooth voltage l6 reaching the comparison parts 3 is positive. Since the comparator 7 only amplifies negative voltages, the relay 9 remains in the rest position in this case. \ n the Vergleichsstelli k reaches aufler the positive signal input voltage U £ the negative sawtooth voltage 17 6 via the resistor during the time intervals in which the absolute value of the positive signal input voltage U is greater than the absolute value "ler negative sawtooth voltage, so During the time intervals T 6 to T 1, Tg to T and T o to Τ χι , the comparator 8 amplifies the resulting positive total voltage. In these time intervals the relay 10 closes the normally open contact 12 of the control circuit of the thyristor, which in turn switches through phase R and applies voltage to the motor 15. The voltage applied in this case or the current resulting therefrom causes an opposite direction of rotation.
Die Frequenz der beiden Sägezahnspannungen l6 und. 17 i«t innerhalb jedes gewünschten Bereiches, beispielsweise von 0,01 bis 10,0. Hz einstellbar. Diese Einstellbarkeit dient zur Anpassung der Steuereinrichtung an verschiedene Stellglieder. The frequency of the two sawtooth voltages l6 and. 17 i «t within any desired range, for example from 0.01 to 10.0. Hz adjustable. This adjustability is used for adapting the control device to various actuators.
In Fig. k sind die beiden Sägezahnspannungen l6 und 17 und die Signal-Eingangsspannung U_ im oberen Diagramm gezeigt. Die verschiedenen Intervallzeiten, also die Tast-Pausenverhältnisse sind aus dem unteren Diagramm von Fig. k entnehmbar·In Fig. K , the two sawtooth voltages l6 and 17 and the signal input voltage U_ are shown in the upper diagram. The different interval times, so the scan-to-space ratios are from the lower diagram of Fig. Removably k ·
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;jie Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von tier in Fig. 1 rinrgestellten Ausf ührungsform dadurch, daß die durch die Relais 9 und 10 betätigten Arbeitskontakte unmittelbar in Stromkreis des Motors 15 liegen. Bei einem Schließen eines der beiden Arbeitskontakte wird also die Plinst· R unmittelbar durchgeschaltet.The embodiment according to FIG. 2 differs of tier in Fig. 1 embodiment in that the normally open contacts actuated by the relays 9 and 10 lie directly in the circuit of the motor 15. At a Closing one of the two working contacts will be the Plinst · R switched through immediately.
D ίο in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform entspricht den Ausführungsformon gemäß Fig. 1 und 2 lediglich bis asu d?n Koinparatoren 7 und 8. Die nus dem Komparator 7 kommende k Steuerspannung liegt über den aus den beiden Widerständen 22 und 2'l I ostehenden Spannungeteiler an der Oasis de· Transistors 28 an. Im geschlossenen Zustand des Transistors gelangt ein verstärkter Steuerstrom über den Vor-Widerstand 26, den Transistor 28 und den aus den beiden Widerständen 30 und 32 bestehenden Widerstandsteiler an die Basis des Transistors J>k. Der verstärkte Steuerstrom veranlaßt den Transistor 3^ auf Durchgang zu schalten, so daß über die Leitungen 36 und 37 die Betriebsspannung am Stellmotor 20 anliegt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Stellmotor ein translatorisch sich bewegender, induktiv betätigter Eisenkern.The embodiment shown in FIG. 3 corresponds to the embodiment according to FIGS. 1 and 2 only up to and including the comparators 7 and 8. The k control voltage coming from the comparator 7 is above that arising from the two resistors 22 and 21 Voltage divider at the oasis of the transistor 28. In the closed state of the transistor, an increased control current reaches the base of the transistor J> k via the pre-resistor 26, the transistor 28 and the resistor divider consisting of the two resistors 30 and 32. The increased control current causes the transistor 3 ^ to switch to continuity, so that the operating voltage is applied to the servomotor 20 via the lines 36 and 37. In the exemplary embodiment shown, the servomotor is a translationally moving, inductively operated iron core.
Der hinter dem Komparator 8 liegende Schaltungeteil entf spricht dem hinter dem Komparator 7 liegenden Schaltungsteil hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Wirkungsweise:The Schaltungeteil located behind the comparator 8 ent f speaks the circuit part located behind the comparator 7 in terms of its structure and mode of operation:
Dur vom Komparator 8 kommende Steuerstrom gelangt über den au« Ίυη beiden Widerständen 23 und 25 bestehenden Stromteiler an die Basis des Transistors 29. Im geschlosseneren Zustnni des Transistors 29 gelangt ein verstärkter Steuerstrom über den Vor-Widerstand 27» den Transistor 29 selbst und den aus den beiden Widerständen 31 und 33 bestehenden Stromteiler an die Basis des Transistors 35 und schaltet diesen Transistor 35 auf Durchgang. Im so geschalteten Zustand liegt am Stellmotor 21 Spannung über die Leitungen und 38 c\n. Major coming from the comparator 8 control flow passes the au "Ίυη two resistors 23 and 25 existing power divider to the base of the transistor 29. In the more closed Zustnni of the transistor 29, a reinforced control current through the on-resistance of 27 passes" the transistor 29 itself and from the two resistors 31 and 33 existing current divider to the base of the transistor 35 and switches this transistor 35 to continuity. In the state switched in this way, voltage is applied to the servomotor 21 via the lines and 38 c \ n.
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10(01 - Ψ - 12. Nqv, 197010 (01 - Ψ - 12. Nqv, 1970
Durch den ersten Stellmotor 20 wird eine Stellbewegung in (.'iüpr ersten Richtung ausgeführt, wh'hrend durch den Stellmotor 21 eine Stei I bewegung in einer zur ersten entgegengesetzten Richtung nusgefiihrt wird.The first servomotor 20 makes an actuating movement in the first direction, while by the servomotor 21 a steep movement in an opposite direction to the first Direction is used.
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
209824/0276209824/0276
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Claims (1)
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| DE19702058084 DE2058084A1 (en) | 1970-11-26 | 1970-11-26 | Device for controlling a servomotor |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19702058084 DE2058084A1 (en) | 1970-11-26 | 1970-11-26 | Device for controlling a servomotor |
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Family Applications (1)
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1970
- 1970-11-26 DE DE19702058084 patent/DE2058084A1/en active Pending
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1971
- 1971-11-26 FR FR7142406A patent/FR2116084A5/fr not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2116084A5 (en) | 1972-07-07 |
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