DE2109368C3 - Circuit arrangement for synchronizing a brushless direct current micromotor - Google Patents
Circuit arrangement for synchronizing a brushless direct current micromotorInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Synchronisierung eines kollektorlosen Gleichstrommikromotors, insbesondere als Uhrenantrieb, bestehend aus einem pernianentniagnetischen Läufer und einem mindestens eine Spule zur Erzeugung von Steuerimpulsen tragenden Ständer und einer Gleichstromquelle, an die die Spule in Abhängigkci! von externen Synchronisierimpulsen und den Steuerimpulsen durch einen Leistungstransistor schaltbar ist.The invention relates to a circuit arrangement for synchronizing a brushless DC micromotor, in particular as a clock drive, consisting of a pernianentniagnetic Rotor and at least one coil for generating control pulses carrying stator and one DC power source to which the coil depends on of external synchronization pulses and the control pulses can be switched by a power transistor.
Eine derartige Schaltungsanordnung zur Synchronisierung eines Gleichstrommikromotors ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 060 327 bekannt. Dabei handelt es sich um einen Uhrenantrieb mit einem elektronischen Schwingungserzeuger, dessen Drehzahl durch einen Rückkoppluniiszvveig in Form eines flC Gliedes festgelegt ist. Das relativ kleine Synchronisienmgssignal ist nur in der Lage, relativ k'.eine Abweichungen von der Solldrehzahfzu kompensieren.Such a circuit arrangement for synchronization a direct current micromotor is known from German Auslegeschrift 1 060 327. Included it is a clock drive with an electronic vibration generator whose speed is determined by a Rückkoppluniiszvveig in the form of a flC member. The relatively small synchronization signal is only able to compensate for relatively small deviations from the target speed.
Zwar ist bereits ein durch den Positionsimpuls des Motors gesteuertes Verzögerungsglied mit fester oder variabler Zeitkonstante vorgeschlagen worden (deutsche Offenlegungsschrift 2 052 695), das auch als monostabiler Kippschalter ausgebildet sein kann und zur Erzeugung von Impulsen bestimmter Dauer zur Steuerung des Einschaltwinkels der steuerbaren Schaltelemente zum Zwecke der Steuerung eines bürstenlosen Gleichstrommotors dient. Dieses Verzöge-There is already a delay element controlled by the position pulse of the motor with a fixed or variable time constant has been proposed (German Offenlegungsschrift 2 052 695), which is also called monostable toggle switch can be designed and used to generate pulses of a certain duration Control of the switch-on angle of the controllable switching elements for the purpose of controlling a brushless DC motor is used. This delay
Ein jirößevcs Synchronisierungssignal mit guter Wir- io rungsglied liefert jedoch im Gegensatz zur erfmdungs- ! :_i.» ...r j,-- . . gemäßen gesteuerten monostabilen Kippstute keineHowever, in contrast to the invention ! : _i. » ... r j, -. . according to controlled monostable tilt mare none
Impulse, deren Dauer von der Phasenlage des Rotors zu einem Synchronisierungsimpuls abhängig ist, sondern Impulse, deren Dauer und Verzögerung vonPulses, the duration of which depends on the phase position of the rotor in relation to a synchronization pulse, but rather Impulses, the duration and delay of
kun.i- kann nicht auf den Eingang gegeben werden, ue:i dann der Motor bei Gegenphase zwischen Eingangssignal und rückgekoppeltem Signal keine Energiezufuhr bekommt und möglicherweise stehenbleibt. ___., ,kun.i- cannot be given to the entrance, ue: i then the motor with antiphase between the input signal and the fed-back signal is not supplied with energy and may come to a standstill. ___.,,
Die üszillatorfrequenz muß hier relativ genau ein- 15 einer Gleichspannung abhängig ist, die über ein Vergeh J ten werden, um eine Synchronisation zu gewähr- knüpfungsnetzwerk und eine Gleichrichterschaltung Te-sen. gewonnen wird. Außerdem ist es möglich, z. B. drehThe oscillator frequency here must be relatively precisely dependent on a DC voltage, which over a period of time J th to ensure a synchronization network and a rectifier circuit Te-sen. is won. It is also possible, for. B. turn
zahl- oder drehmomentproportionale Spannungen in dieses Verknüpfungsnetzwerk einzuspeisen. Es ist aber keine Synchronisation möglich, da in der erzeugten Gleichspannung keine Phaseninformation mehr enthalten ist, und die Einrichtung dient auch nicht zur Synchronisation, sondern zur Drehzahlregelungto feed voltages proportional to the number or torque into this connection network. It is but synchronization is not possible because there is no more phase information in the DC voltage generated is included, and the device is not used for synchronization, but for speed control
und Stabilisierung und zur Beeinflussung der charak-and stabilization and to influence the character
emliußt.required.
Andere bereits bekannte Synchronisierschaltungen für Gleichstrommotoren beziehen sich auf Atr.füh-Other already known synchronization circuits for DC motors refer to Atr.
Auch bei der aus der deutschen Offen.'egungsschrift 2Cf T 666 bekannten Schaltung wird ein Osziüator synchronisiert, so daß ähnliche Nachteile, wie genaues Einteilen der Öszillatorfrequenz, geringer Synchronisa· 'onsbereich, enge Toleranzen für Betriebsspannung und Drehmoment, bestehen. Überdies wird dabei durch die wechselnde mechanische Belastung des Also in the circuit known from the German Offen.'egungsschrift 2Cf T 666 an oscillator is synchronized, so that similar disadvantages such as precise division of the oscillator frequency, small synchronization range, narrow tolerances for operating voltage and torque exist. In addition, the changing mechanical load on the
Moors die Schwingfrequenz des elektromecha- 25 teristischen Eigenschaften eines gegebenen Motors. nischen Oszillators über der Rückkopplungszweig be- im Gegensatz zu dem aus der deutschen Auslcge-Moors the oscillation frequency of the electromechanical 25 stic properties of a given engine. in contrast to the one from the German Auslcge-
' ' " " schrift 1 060 327 und deutschen Offenlegungsschrift'' "" Schrift 1 060 327 and German Offenlegungsschrift
2Ü17 666 bekannten Stand der Technik wird in der erfindungsgemäßen Anordnung zur Synchronisation2Ü17 666 known prior art is in the arrangement according to the invention for synchronization
ringen mit Kollektor (deutsche Offenlegungsschrift 30 kein Oszillator, sondern eine monostabile Kippstufe 1 5 J8 464). Die Läuferstellung wird durch Kontakte verwendet, deren quasistabile Zeit abhängig von der ermittelt. Die Steuerung des Hauptstromkreises ge- Phasenlage des Synchronisierungsimpulses schiein über einen Kontakt, der von den Synchronisierimpulsen geschlossen und von einem die Läuferstellung kennzeichnenden Nocken geöffnet wird. In 35 einer weiteren Ausführung der genannten Offenlegungsschrift wird der den Hauptstromkreis steuernde Kontakt durch eine bistabile Kippstufe ersetzt. Die Nachteile bestehen darin, daß Steuerkontakte verwendet werden, was insbesondere für in der Uhrentechnik verwendbare Gleichstrom-Mikromotoren hinsichtlich Steuerungsverlusten, Geräusch und Materialabnutzung ungünstig ist. Außersynchrone Drehzahlen können bei diesen Ausführungen nicht vermieden werden.wrestle with collector (German Offenlegungsschrift 30 not an oscillator, but a monostable multivibrator 1 5 J8 464). The rotor position is used by contacts whose quasi-stable time depends on the determined. The control of the main circuit ge Phasing of the synchronization pulse apparently via a contact that is closed by the synchronization pulses and the rotor position by one characteristic cam is opened. In another embodiment of the above-mentioned patent application the contact controlling the main circuit is replaced by a bistable multivibrator. the Disadvantages are that control contacts are used, which is particularly important in watch technology usable DC micromotors with regard to control losses, noise and material wear is unfavorable. Out of sync speeds cannot be avoided with these designs will.
Aufgabe der Erfindung ist es, alle genannten Nachteile zu vermeiden und eine Schaltungsanordnung zur Synchronisierung für einen Gleichstrommikromotor 7v schaffen, die keine Bauteile aufweist, die genau eingestellt oder abgeglichen werden müssen. Außerdem soll der Motor bei geringem Stromverbrauch und niedriger zulässiger Betriebsspannung einen hohen Wirkungsgrad aufweisen.The object of the invention is to avoid all the disadvantages mentioned and to create a circuit arrangement for synchronization for a direct current micromotor 7v which does not have any components that have to be precisely adjusted or balanced. In addition, the motor should have a high degree of efficiency with low power consumption and a low permissible operating voltage.
Phasenlage desPhasing of the
Steuerimpuls (Phasenlage des Rotors) steuerbar ist. Dadurch kann die Drehzahl des nichtsynchronisierten Motors in sehr großen Grenzen (z. B. +20°/o) schwanken, ohne die Synchronisation zu gefährden. Außerdem bewirkt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bei sinkender Drehzahl ein stark steigendes Drehmoment und verhindert damit im Gegensatz zu der aus der deutschen Auslegeschrift 1 060 327 bekannten Motorschaltung ein Außertaktfallen bei erhöhtem Widerstandsmoment oder starken Drehstößen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Form des Synchronisierungsimpulses unkritisch ist;Control pulse (phase position of the rotor) is controllable. This can reduce the speed of the unsynchronized The motor can fluctuate within very large limits (e.g. + 20%) without endangering the synchronization. In addition, the circuit arrangement according to the invention causes a sharply increasing speed as the speed decreases Torque and thus prevents, in contrast to that from the German Auslegeschrift 1 060 327 known motor circuit a falling out of cycle with increased moment of resistance or strong torsional jolts. Another advantage is that the shape of the synchronization pulse is not critical;
insbesondere die Breite dieses Impulses kann in sehr weiten Grenzen schwanken.in particular the width of this pulse can vary within very wide limits.
Die Schaltungsanordnung ist für Batteriebetrieb so ausgelegt, daß geringe Leistungsaufnahme bei gutem Wirkungsgrad erreicht wird.The circuit arrangement is designed for battery operation so that low power consumption good efficiency is achieved.
Für die Anwendung in der Uhrentechnik ist es sehr vorteilhaft, daß bei der verwendeten Schaltungsanordnung Synchronisierungsimpulse und Motorschaltung nahezu vollständig entkoppelt sind. Also wird ein Frequenznormal, das den SynchronisierungsimpulsFor use in watch technology, it is very advantageous that in the circuit arrangement used Synchronization pulses and motor circuit are almost completely decoupled. So will a frequency standard that provides the synchronization pulse
Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung , . .This task is performed with a circuit arrangement. .
der eingangs genannten Art nach der Erfindung da- 55 erzeugt, von der Antriebsschaltung überhaupt nicht durch gelöst, daß zur Aussteuerung des Leistungs- beeinflußt.of the type mentioned at the outset according to the invention, not at all by the drive circuit solved by that for modulating the power influences.
transistors die Ausgargsspannung einer monostabilen Kippstufe dient, der die Synchronisierimpulse und die Steuerimpulse zuführbar sind, daß die quasistabile Zeit der monostabilcn Kippstufe abhängig von der Phasenlage des Synchronisierimpulscs zum Steuerimpuls veränderbar ist, so daß bei Voreilung des Synchronisierimpulses vor dem Steuerimpuls der Synchonisierimpuls den Leistungstransistor in den lei-Eine zwo '< mäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Synchronisierimpulse über eine erste Diode der Basis des ersten Transistors der monostabilen Kippstufe zuführbar sind.transistor, the output voltage of a monostable multivibrator is used, which the synchronization pulses and the control pulses can be supplied that the quasi-stable time of the monostable multivibrator depends on the Phase position of the synchronization pulse to the control pulse can be changed, so that when the synchronization pulse leads the control pulse, the synchronization pulse the power transistor in the lei-one two '< moderate embodiment of the invention is that the synchronization pulses via a first diode can be fed to the base of the first transistor of the monostable multivibrator.
Eine weitere besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß an die Pole der Gleichstromquelle die Reihenschaltung eines ersten Widerstandes und einer Zenerdiode gelegt ist,Another particularly useful embodiment of the invention is that on the poles the direct current source is connected in series with a first resistor and a zener diode,
tenden Zustand steuert, während der Leistungstransi- 65 deren Verbindungspunkt über einen zweiten Widerstor über die iiionostabile Kippstufe in Abhängigkeit stand mit der Basis des zweiten Transistors der monovon der Phasenlage des vom Läufer induzierten stabilen Kippstufe verbunden ist, und daß die Zener-Steuerimpulses sperrbar ist. diode und die Widerstände derart bemessen sind, daßcontrolled state, during the power transi- 65 their connection point via a second resistor The monovon was dependent on the base of the second transistor via the iiionostabile multivibrator the phase position of the stable trigger stage induced by the rotor is connected, and that the Zener control pulse is lockable. diode and the resistors are dimensioned such that
der Motor selbstgesteuert ohne Synchronisierimpuls auf eine von der Batteriespannung nahezu unabhängige, für die Synchronisierung günstige Drehzahl hochläuft. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Drehzahlabhängigkeit des selbstgesteuerten Motors von der Batteriespannung durch die Spannungsabhängigkeit der quasistabilen Zeit der monostabilen Kippstufe kompensiert wird.the motor is self-controlled without a synchronization pulse to a speed that is almost independent of the battery voltage and favorable for synchronization runs up. This advantageously ensures that the speed dependency of the self-controlled Motor depends on the battery voltage due to the voltage dependence of the quasi-stable time of the monostable multivibrator is compensated.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestalti .ig der Erfindung besteht darin, daß parallel zu einem zwischen dem Kollektor des ersten Transistors der monostabilen Kippstufe und dem Minuspol der Gleichstromquelle geschalteten dritten Widerstand die Emitter-Kollektor-Strecke eines dritten Transistors geschaltet ist, dessen Emitter am Minuspol der Gleichstromquelle liegt und dessen Basis über die Parallelschaltung eines ein erstes /fC-Glied bildenden Widerstandes und eines Kondensators an den Kollektor des zweiten Transistors der monostabilen Kippstufe geschaltet ist, und daß das erste /?C-Glied, der dritte Widerstand und der dritte Transistor so bemessen sind, daß gleichzeitig mit dem Übergang des zweiten Transistors der monostabilen Kippstufe vom Sperrbereicii in den leitenden Bereich der dritte Widerstand kurzzeitig kurzgeschlossen ist. Dadurch erreicht man eine Verbesserung der monostabilen Kippstufe dahingehend, daß sie auch für die Synchronisation bei extrem kurzen Antriebsimpulsen geeignet ist.Another advantageous embodiment of the invention is that in parallel with one between the collector of the first transistor the monostable The third resistor connected to the flip-flop and the negative pole of the direct current source forms the emitter-collector path a third transistor is connected, the emitter of which is connected to the negative pole of the direct current source and its base via the parallel connection of a first / fC element forming resistor and a capacitor connected to the collector of the second transistor of the monostable multivibrator is, and that the first /? C element, the third resistor and the third transistor are so sized are that simultaneously with the transition of the second transistor of the monostable multivibrator from the Sperrbereicii the third resistor is briefly short-circuited in the conductive area. Achieved thereby one can improve the monostable multivibrator in such a way that it is also used for synchronization is suitable for extremely short drive pulses.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zur Erzielung eines Selbstanlaufes besieht darin, daß vom Kollektor des zweiten Transistors der monostabilen Kippstufe eine Parallelschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes zur Basis eines vierten Transistors geschaltet ist, dessen Emitter am Minuspol der Gleichstromquelle und dessen Kollcktcr an der Basis des Leistungstransistors liegt, und daß das von dem Kondensator und dem Widerstand gebildete zweite RC-GUed und der zweite und vierte Transistor sowie der Leistungstransistor derart bemessen sind, daß bei Stillstand des Motors des zweite Transistor der monostabilen Kippstufe leitet, der vierte Transistor und der Leistungstransistor sich im aktiven Bereich befinden und Selbstanlauf erfolgt, während im synchronisierten Betrieb an dem zweiten RC-Gl\ed sich eine mittlere Gleichspannung einstellt, die zur Sperung des vierten Transistors führt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß das Anlaufverhalten und die Synchronisiereigenschaften der Anordnung verbessert werden, weil beim Anlegen der Batteriespannung sowie auch bei starker Bremsung des Läufers über das zweite ÄC-Glied ein kurzzeitiges Durchschalten des vierten Transistors und des Leistungstransistors und damit ein starker Antriebsimpuls erfolgt, während durch die Kopplung der monostabilen Kippstufe mit der Steuer- und Antriebsspule des Leistungstransistors Bremsimpulse ausgeschlossen werden.A further advantageous embodiment of the invention for achieving a self-start is that from the collector of the second transistor of the monostable multivibrator a parallel connection of a capacitor and a resistor is connected to the base of a fourth transistor, the emitter of which is connected to the negative pole of the direct current source and whose collision is connected to the base of the Power transistor is located, and that the second RC-GUed formed by the capacitor and the resistor and the second and fourth transistor and the power transistor are dimensioned such that when the motor is stopped, the second transistor of the monostable multivibrator conducts, the fourth transistor and the power transistor are in the active range and self-start takes place, while in synchronized operation a mean DC voltage is set on the second RC element, which leads to the fourth transistor being blocked. This advantageously ensures that the start-up behavior and the synchronization properties of the arrangement are improved, because when the battery voltage is applied and the rotor is braked heavily via the second AC element, the fourth transistor and the power transistor are briefly switched on and thus a strong drive pulse is generated occurs, while the coupling of the monostable multivibrator with the control and drive coil of the power transistor excludes braking pulses.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung unter Verwendung nur einer Spule als Steuer- und Antriebsspule besteht darin, daß der erste Transistor der monostabilen Kippstufe über die Reihenschaltung einer vierten Diode und eines fünften Widerstandes mit der Basis eines fünften Transistors verbunden ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke parallel zu der Reihenschaltung einer fünften und einer sechsten Diode geschaltet ist, und daß der Emitter des fünften Transistors mit der Kathode der sechsten Diode verbunden ist. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß sowohl ein wirtschaftlich günstige Aufbau als auch eine optimale Ausnutzung de Wickelraumes erreicht wird.Another advantageous embodiment of the invention using only one coil as a control and drive coil consists in that the first transistor of the monostable multivibrator via the series circuit a fourth diode and a fifth resistor having the base of a fifth transistor is connected, the emitter-collector path in parallel to the series connection of a fifth and a sixth diode is connected, and that the emitter of the fifth transistor with the cathode of the sixth Diode is connected. This is achieved in an advantageous manner that both an economically favorable Structure as well as an optimal utilization of de changing space is achieved.
Die Erfindung wird anschließend an Hand voi zwei Ausführungsbeispiclen näher erläutert. Es zeig Fig. 1 eine Synchronisieranordnung für cine An triebsschaltung mit zwei feststehenden Spulen um einem permanentmagnetischen Läufer, Fig. 2 eine Synchronisieranordnung für eine AnThe invention will then be explained in more detail with reference to two exemplary embodiments. Show it Fig. 1 shows a synchronizing arrangement for cine to drive circuit with two fixed coils a permanent magnet rotor, Fig. 2 a synchronizing arrangement for an An
ίο triebsschallung mit einer feststehenden Spule um einem permanentmagnetischen Läufer,ίο drift sound with a fixed coil a permanent magnet rotor,
Fig. 3 den zeitlichen Verlauf von Spannunger und Impulsen undFig. 3 shows the time course of voltages and pulses and
Fig. 4 den zeitlichen Verlauf der in der Steuer spule induzierten Spannung und die Lage der Synchronisierungs- und der Antriebsimpulse bei eineir übersynchronen Belriebsfall.Fig. 4 shows the timing of the tax coil induced voltage and the position of the synchronization and drive pulses at one oversynchronous use case.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispie! ist die Antriebsschaltung mit einem pnp-Leistungstransistor 3 aufgebaut, dessen Kollektor am Minuspol und dessen Emitter über eine Antriebsspule 1 am Pluspol einer Gleichstromquelle liegt, während zwischen Emitter und Basis eine Steuerspule 2 geschaltet ist. Zwischen der Basis des Leistungstransistors 3 und dem Pluspol liegt außerdem ein Kondensator 7 zur Verhinderung von Hochfrequenzschwingungen. Vom Emitter führt die Reihenschaltung eines Kondensators 4 und eines vierten Widerstandes 5 zum Pluspol. An der Verbindungsstelle des Kondensators 4 und des vierten Widerstandes 5 liegt die Anode einer zur Basis eines zweiten Transistors 10 führenden zweiten Diode 8 und die Kathode einer zur Basis des Leistungstransistors 3 führenden dritten Diode 6. Eine monostabile Kippstufe besteht aus einem ersten pnp-In the Ausführungsbeispie shown in Fig. 1! is the drive circuit with a pnp power transistor 3 built, its collector on the negative pole and its emitter via a drive coil 1 on The positive pole of a direct current source is located, while a control coil 2 is connected between the emitter and the base is. A capacitor 7 is also located between the base of the power transistor 3 and the positive pole Prevention of high frequency vibrations. A capacitor is connected in series from the emitter 4 and a fourth resistor 5 to the positive pole. At the junction of the capacitor 4 and of the fourth resistor 5 is the anode of a second leading to the base of a second transistor 10 Diode 8 and the cathode of a third diode 6 leading to the base of the power transistor 3 monostable multivibrator consists of a first pnp
Transistor 9 und dem pnp-Transistor 10, deren Emitter am Pluspol und deren Kollektoren über einen dritten Widerstand 11 bzw. einen weiteren Widerstand 16 am Minuspol liegen. Der Kollektor des ersten Transistors 9 ist über einen Kondensator 12 mit der Basis des zweiten Transistors 10 verbunden, während der Kollektor des zweiten Transistors 10 mit der Basis des ersten 1 ransistors 9 direkt verbunden ist. An der Basis des ersten Transistors 9 ist außerdem die Kathode einer eisten Diode 21 angeschlossen. Die Verbindungsstelle einer zwischen Plus- und Minuspol liegenden Reihenschaltung einer Zener-Diode 15 und eines ersten Widerstandes 13 ist über einen zweiten Widerstand 14 mit der Basis des zweiten Transistors 10 verbunden. Der Kollektor eines dritten npn-Transislors 22 liegt am Kollektor des ersten Transistors 9, während sein Emitter am Minuspol liegt. Seine Basis ist über die Parallelschaltung eines Widerstandes 23 und eines Kondensators 24 mit dem Kollektor des zweiten Transistors 10 verbunden. Vom Kollektor des zweiten Transistors 10 führt die Parallelschaltung eines Widerstandes 17 und eines Kondensators 18 zur Basis eines vierten Transistors 19, dessen Emitter am Minuspol und dessen Kollektor an der Basis des Leistungstransistors 3 liegt. Außer-Transistor 9 and the pnp transistor 10, their emitter at the positive pole and their collectors via a third resistor 11 or a further resistor 16 are connected to the negative pole. The collector of the first Transistor 9 is connected via a capacitor 12 to the base of the second transistor 10, while the collector of the second transistor 10 is connected to the base of the first transistor 9 directly. In addition, the cathode of a diode 21 is connected to the base of the first transistor 9. the Connection point of a series connection of a Zener diode between the plus and minus pole 15 and a first resistor 13 is via a second resistor 14 to the base of the second Transistor 10 connected. The collector of a third npn transistor 22 is connected to the collector of the first Transistor 9, while its emitter is connected to the negative pole. Its basis is via the parallel connection of a Resistor 23 and a capacitor 24 connected to the collector of the second transistor 10. From the The collector of the second transistor 10 leads the parallel connection of a resistor 17 and a capacitor 18 to the base of a fourth transistor 19, its emitter at the negative pole and its collector is at the base of the power transistor 3. Except-
dem liegt am Kollektor des ersten Transistors 9 die Anode einer vierten Diode 20, die mit ihrer Kathode an der Basis des Leistungstransistors 3 liegt.which is at the collector of the first transistor 9, the anode of a fourth diode 20, which with its cathode is at the base of the power transistor 3.
Bei dem in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispie] stimmt die monostabile Kippstufe zusammen mit den Teilen links der gestrichelten Linie mit der entsprechenden Anordnung in F i g. 1 überein.In the case of the FIG. 2 shown Ausführungsbeispie] agrees the monostable multivibrator together with the Parts to the left of the dashed line with the corresponding arrangement in FIG. 1 match.
Der Anschluß C der F i g. 1 ist bei dem in F i g. 2 verwendeten selbstanlaufenden, einspuligen, elektro-Terminal C of FIG. 1 is in the case of FIG. 2 used self-starting, single-coil, electrical
nisch gesteuerten Motor überflüssig. Der Kollektor eines pnp-Transistors 28 ist direkt mit der Basis eines npn-Leistungstransistors 25 verbunden, dessen Emitter am Minuspol und dessen Kollektor über eine Antriebsspule 35 mit dem Pluspol und über einen Widerstand 27 mit der Basis des Transistors 28 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 28 ist über die Reihenschaltung eines Widerstandes 29 mit der Parallelschaltung eines Widerstandes 33 und eines Kondensators 34 mit dem Pluspol verbunden. Zwischen der Basis des Transistors 28 und dem Minuspol liegt ein Widerstand 26. Die Verbindungsstelle der Widerstände 29 und 33 ist über die Reihenschaltung einer fünften und sechsten Diode 31 und 32 mit dem Kollektor des Leistungstransistors 25 verbunden, wobei die Anode der fünften Diode 31 an der Verbindungsstelle der Widerstände 29 und 33 und die Kathode der sechsten Diode 32 am Kollektor des Leistungstransistors 25 liegt.nically controlled motor superfluous. The collector of a pnp transistor 28 is directly connected to the base of a npn power transistor 25 connected, its emitter at the negative pole and its collector via a Drive coil 35 is connected to the positive pole and via a resistor 27 to the base of transistor 28 is. The emitter of the transistor 28 is via the series connection of a resistor 29 with the Parallel connection of a resistor 33 and a capacitor 34 connected to the positive pole. Between the base of the transistor 28 and the negative pole is a resistor 26. The junction the resistors 29 and 33 is connected in series with a fifth and sixth diode 31 and 32 connected to the collector of the power transistor 25, with the anode of the fifth diode 31 at the junction of resistors 29 and 33 and the cathode of the sixth diode 32 at the collector of the Power transistor 25 is located.
Der Anschluß B liegt an der Anode einer vierten ao Diode 38, deren Kathode über einen fünften Widerstand 39 an die Basis eines fünften Transistors 30 führt, dessen Emitter am Kollektor des Leistungstransistors 25 und dessen Kollektor an der Verbindungsstelle der Widerstände 29 und 33 liegt. Vom Kollektor des Leistungstransistors 25 führt die Reihenschaltung eines Kondensators 36 und eines vierten Wiedrstandes 37 zum Pluspol, wobei an der Verbindungsstelle des Kondensators 36 und des vierten Widerstandes 37 der Anschluß D liegt.The connection B is at the anode of a fourth ao Diode 38, the cathode of which is connected to the base of a fifth transistor 30 via a fifth resistor 39 leads, the emitter of which is at the collector of the power transistor 25 and its collector at the junction of resistors 29 and 33 is located. From the collector of the power transistor 25 leads Series connection of a capacitor 36 and a fourth resistor 37 to the positive pole, with the Connection point of the capacitor 36 and the fourth resistor 37, the terminal D is located.
Das in F i g. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel hat folgende, zusätzlich mit den Diagrammen nach Fi g. 3 erläuterte Wirkungsweise:The in Fig. 1 shown embodiment has the following, in addition to the diagrams according to Fi g. 3 explained mode of action:
Bei Drehung des Läufers werden in der Steuerspule 2 Spannungen l/, 2 induziert, die über den Leistungstransistor 3 in der Antriebsspule 1 in der richtigen Phasenlage einen Antriebsstrom iA ermöglichen, so daß die Drehung aufrechterhalten wird. Über das durch den Kondensator 3 und den vierten Widerstand 5 gebildete /?C-Glied und die zweite Diode 8 wird der zweite Transistor 10 der monostabilen Kippstufe nach Abbrechen des Antriebsimpulses gesperrt, wobei die Spannung UB, 10 an der Basis-Emitter-Strecke des zweiten Transistors 10 auch noch von den positiven Halbwellen der induzierten Spannung in der Steuerspule 2 über die dritte und die zweite Diode 6 und !J geformt wird. Wenn die induzierte Spannung l/, in der Steuerspule 2 negativ wird, bleibt der erste Transistor 9 noch leitend, bis der Kondr«^ satorl2 so weit entladen ist, daß der zweite Transistör 10 leitend oder der erste Transistor 9 durch ein positives Synchronisiersignal Usyn gesperrt wird. Solange der erste; Transistor 9 leitet, ist seine Kollektor-Emitter-Spann ang UCEg ungefähr 0 Volt, so daß über die vierte: Diode 20 die Basis des Leistungstransistors 3 positiv und damit ein Antriebsimpuls verhindert wird.When the rotor rotates, voltages 1 /, 2 are induced in the control coil 2, which enable a drive current i A in the correct phase position via the power transistor 3 in the drive coil 1, so that the rotation is maintained. Via the /? C element formed by the capacitor 3 and the fourth resistor 5 and the second diode 8, the second transistor 10 of the monostable multivibrator is blocked after the drive pulse has been interrupted, with the voltage U B , 10 at the base-emitter path of the second transistor 10 is also formed by the positive half-waves of the induced voltage in the control coil 2 via the third and second diodes 6 and! J. If the induced voltage I / in the control coil 2 is negative, the first transistor 9 remains conductive until the condenser «^ satorl2 is discharged so far that the second transistor 10 is conductive or the first transistor 9 by a positive synchronizing signal U syn is blocked. As long as the first; Transistor 9 conducts, its collector-emitter voltage ang U CEg is approximately 0 volts, so that via the fourth: Diode 20, the base of the power transistor 3 is positive and thus a drive pulse is prevented.
Bei stillstehendem Läufer ist der zweite Transistor 10 der monosi abilen Kippstufe leitend, und der vierte Transistor 19 und der Leistungstransistor 3 sind im aktiven Bereich. Durch Selbsterregung erfolgt nun Selbstanlauf. Solange die Drehzahl des Läufers klein ist, ist der Abstand zwischen zwei Antriebsimpulsen größer als die ijuasistabile Zeit der monostabilen Kippstufe. Die Länge der Antriebsimpulsc wird daher erst von der monostabilen Kippstufe begrenzt, wenn die Drehzahl des Läufers wenig kleiner als die synchrone Drehzahl ist. Die sich durch die quasistabile Zeit der monostabilen Kippstufe ergebende Pausenzeit zwischen zwei Antriebsimpulsen ist so eingestellt, daß sich ohne Zuführung der Synchronisierimpulse eine Drehzahl einstellt, die unterhalb der synchronen Drehzahl liegt. Schaltet man nun über die erste Diode 21 Synchronisierimpulse zu, so wird eine Relativbewegung auf der Zeitachse zwischen Antriebsimpulsen und Synchronisierimpulsen stattfinden.When the rotor is at a standstill, the second transistor 10 of the monosi abile multivibrator is conductive, and the fourth Transistor 19 and power transistor 3 are in the active area. Self-excitation now takes place Self-start. As long as the speed of the rotor is low, the distance between two drive pulses is greater than the ijuasistabile time of the monostable multivibrator. The length of the drive pulse therefore becomes only limited by the monostable multivibrator when the speed of the rotor is a little less than the synchronous speed Speed is. The pause time resulting from the quasi-stable time of the monostable multivibrator between two drive pulses is set in such a way that the synchronizing pulses sets a speed that is below the synchronous speed. Now you switch via the first diode 21 synchronization pulses, a relative movement on the time axis between drive pulses and synchronization pulses take place.
Treffen zu einem Zeitpunkt Synchronisierimpulse ein, da die induzierte Spannung in Steuerspule 2 negativ und die monostabile Kippstufe im quasistabilen Zustand ist, so wird diese in den stabilen Zustand zurückgesetzt; d. h. die Pausenzeit zwischen zwei Antriebsimpulsen wird verkleinert, und die Motordrehzahl steigt, bis die synchrone Drehzahl erreicht ist. Wäre ein Rücksetzen der monostabilen Kippstufe in den stabilen Bereich auch im Bereich einer positiven Halbwelle der induzierten Spannung in Steuerspule 2 möglich, dann könnten, in durch die Belastung bedingten Spezialfällen, übersynchrone Drehzahlen auftreten, wie dies in F i g. 4 gezeigt ist. Dies wird bei der gezeigten Ausführung nach F i g. 1 und 3 w rhindert, weil die Spannung UBE J0 mit der induzierten Spannung l//2 über die dritte und die zweite Diode 6 und 8 so gekoppelt ist, daß ein Rücksetzen der monostabilen Kippstufe in den stabilen Zustand in diese τι Zeitbereich unmöglich ist.If synchronization pulses arrive at a point in time when the induced voltage in control coil 2 is negative and the monostable multivibrator is in the quasi-stable state, it is reset to the stable state; ie the pause time between two drive pulses is reduced and the motor speed increases until the synchronous speed is reached. If the monostable multivibrator could also be reset to the stable range in the range of a positive half-wave of the induced voltage in control coil 2, then oversynchronous speeds could occur in special cases caused by the load, as shown in FIG. 4 is shown. This is shown in the embodiment shown in FIG. 1 and 3 w r prevents because the voltage U BE J0 is coupled with the induced voltage l / / 2 via the third and second diodes 6 and 8 that resetting the monostable multivibrator to the stable state in this time range is impossible is.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Antriebsschaltung h" einen einspuligen Motor ergibt sich durch die in Emitter- bzw. Kollektorschaltung betriebenen komplementären Transistoren 25 und 28 zwischen dem Kollektor des Leistungstransistors 25 und dem Piu. pol ein negativer Widerstand. Diesem parallel licpi die Antriebsspule 35, die als Antriebs- und Steuerspule dient. Beim Stillstand des Motors sind die Transistoren 28 und 25 im aktiven Bereich, wodurd; Selbstanlauf durch Selbsterregung erfolgt. Der Widerstand 33 und der Kondensator 34 zusammen mit den Dioden 31, 32 sowie das Verhältnis der Widerstände 26 und 27 und die Transistoren 25 und 28 bestimmen maßgebend den Antriebsimpuls und damit die Drehzahl des nicht synchronisierten Motors.In the drive circuit shown in Fig. 2 h " a single-coil motor results from the in Emitter or collector circuit operated complementary transistors 25 and 28 between the Collector of the power transistor 25 and the Piu. pol a negative resistance. This parallel licpi the drive coil 35, which serves as a drive and control coil. When the engine is at a standstill, the transistors are 28 and 25 in the active area, wodurd; Self-start takes place through self-excitation. The resistance 33 and the capacitor 34 together with the diodes 31, 32 and the ratio of the resistances 26 and 27 and the transistors 25 and 28 largely determine the drive pulse and thus the speed of the unsynchronized motor.
Das durch den Kondensator 36 und den vierten Widerstand 37 gebildete RC-Glied in Fig. 2 hat dieselbe Wirkung wie das durch den Kondensator 4 und den fünften Widerstand 5 gebildete RC-Glied in Fig. 1.The RC element formed by the capacitor 36 and the fourth resistor 37 in FIG. 2 has the same Effect like the RC element formed by the capacitor 4 and the fifth resistor 5 in Fig. 1.
Ebenso übernimmt die vierte Diode 38 und der fünfte Widerstand 39 mit dem der fünften und der sechsten Diode 31 und 32 parallelgeschalteten fünften Transistor 30 in F i g. 2 die Aufgabe der vierten Diode 20 in F i g. 1.Likewise, the fourth diode 38 and the fifth resistor 39 take over with that of the fifth and the sixth diode 31 and 32 parallel-connected fifth transistor 30 in FIG. 2 the task of the fourth Diode 20 in FIG. 1.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
409629/309409629/309
Claims (9)
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Applications Claiming Priority (1)
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