DE2109603C - Einrichtung zur Abgabe einer Re ferenzspannung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abgabe einer Referenzspannung in einer Steuer- bzw. Regeleinrichtung zur Beeinflussung der Drehzahl eines Elektromotors, insbesondere für e/nen Waschmaschinenantrieb.

Für den Antrieb der Waschtrommeln einer Haushaltswaschmaschine verwendet man heutzutage meistens einen polumschaltbaren Motor. Um den Mo;.or mit verschiedenen Drehzahlen zu betreiben, werc.en über Kontakte eines Programinschaltgerätes je nech gewünschter Drehzahl verschiedene Wicklungste.le an das elektrische Netz angeschlossen. Von dem Programmschaltgerät her muß dabei jede Drehzahl sepa rat geschaltet werden: hierbei ist für jede einzelne

ίο Drehzahl jeweils ein Programmkontakt notwendig, Bei den heute üblichen Waschmaschinen müssen sogar — abgesehen von den Kontakten für das Reversieren — für alle verschiedenen, aufeinanderfolgenden Drehzahlen getrennte Nocken eines IProgrammnocken

M piofils zur Verfugung stehen. Hinzu kommt außer dem der Nachteil, daß bei hochlaufendem Motor z.B. im Betriebszustand »SCHLEUDERN«, bei auf tretender Unwucht der Wäschetrommel und darm verbundenem kurzzeitigem Abschalten des Elektromc tors dieses Programm nicht in seiner vollen Länge wiederholt werden kann, da das Programmschalt veri nicht rückwärts laufen kann.

Weiterhin ist für einen Gleichstrommotor, der auch mit Halbwellen betrieben werden kann, eine Einrki tung Gegenstrnd einer älteren Anmeldur (P2109.645.7-32), bei der ebenfalls von einem Sckii, gerät her jede Drehzahl getrennt geschaltet wird, b. welcher aber die entsprechende Referenz- bzw. Steuer spannungsquelle jeweils ein elektronisches Verzcn.v

rungsglied enthält. Auch diese Einrichtung weist d :> oben beschriebenen Nachteile der aufwendigen K. -taktbetätigung auf und ist außerdem nicht in ds Lage, bei kurzzeitigem Abschalten des Motors weg. Unwucht in der Wäschetrommel, den betreffend.

J 5 Programmabschnitt zu wiederholen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung .. geregelte wechselstrom- odei gleichstrombetriebe;, Antriebe zu schaffen, bei der möglichst nur ain ein2 ger Programmkontakt notwendig ist, um nacheinar.

der verschiedene Drehzahlen eines Elektromotors eir, zuschalten. Dabei soll auch ein Bereich mit sehr schneller Drehzahlerhöhung durchlaufen werden kein nen. Bei kurzzeitiger Abschaltung des Elektromotors wegen einer Unwucht soll der betreffende Program m

abschnitt in seiner vollen Länge wiederholbar sein.

Erfindungsgemäß werden vorstehend genannte Auf gaben dadurch gelöst, daß am Ausgang (2) einer Triggerschaltung nach einer konstanten Ausgangs spannung ein ansteigender nacheinander drei ausge

prägte Spannungswerte aufweisender Spannungsver lauf dadurch herstellbar ist, daß durch Aufladen eines Kondensators die Ausgangsspannung, die zu gleich die Steuerspannung eines ersten Transistors ist, auf einen ersten Spannungswert ansteigt, bis beim 5 Durchschalten dieses und eines weiteren Transistors durch Rückkopplung ein Spannungssprung auf einen zweiten Spannungswert K₃ erzeugt wird, und daß ein dritter Spannungswert durch weitere Aufladung des Kondensators erreichbar ist.

Nach einer Ausbildung der Erfindung sind der Basiskreis des einen Transistors und der Kollektorkreis des anderen Transistors mit einem Speisespannung führenden Anschluß gemeinsam mittels eines Kondensators verbunden, der zeitweise durch Schließen eines

Kontaktes unwirksam gemacht wird.

Um bei ei em Waschmaschinenantrieb im Betriebs zustand »SCHLEUDERN« bei einer auftretenden Un wucht in der Wäschetrommel die hohe Geschwindig

2

fceii J« Elektromotors kurzzeitig herabzusetzen, ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung jeder der drei Spannungsverläufe durch kurzzeitiges Schließen eines Kontaktes auf den Wen der konstanten Ausiangsspannung zuruckführbar. unJ beginnt sofort -, nach Öffnung dei Kontaktes die Au^gangsspannuna wieder zu steigen.

W-itere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in «Jen Lnteransprüchen beschrieben.

DlT Anmeldungsgegenstand weist der, Vorteil auf. i,> daß -vM TT einem einzigen Programmkontakt nacheinander \ -schiedene Motordrehzahler; erreicht werden können. Soiae die Stromzufuhr des Elektromotors oei einer Unwucht der Trommel kurzzeitig unterbrochen werden, so kann das Hochlaufpro;,. amm wie- π derh'υ werden. Weiterhin kann ohne Vervendung _zus;;:.· !icher Kontakte ein bestimmter Drehzahlberek' -clativ schnell durchlaufen werden.

Γ·=■ Erfindung wird anhand von Ausführangsbei spu ·· mit Hilfe von Zeichnungen beschrieben. In _'n der 'eichnungen zeigen:

\ £. 1 ein Spannungs Zeitdiagramm der vom An me; ngsgegenstand gelieferten Referenzspannung,

r ■ i 2 ein Prinzipschaltbild der Verwendung des Ar· .'!Jungsgegenstandes in einer Anordnung zur 2! p.- /ahlregelung,

: j. 3 den Stromlauf eines Ausführungsbeispieles d-- i.nmeldungsgegenstandes,

; g. 4 den Stromlauf eines anderen Ausführungsb·.· :eles des Anmeldungsgegenstandes.

■ . g. 5 den Stromlauf eines weiteren Ausführungsb· * ieles mit einem zusätzlichen Kondensator,

• . g. 6 den Stromlauf eines weiteren Ausführungsb-,iieles des Anmeidungsgegenstandes.

oll ein Elektromotor mit verschiedenen Drehzah- 3 Ic . betrieben werden, so muß eine Einrichtung, z. B. π elektronische Einrichtung, verschiedene, den ein-7( cn D ehzahlen entsprechende Referenzspannunge liefern. Diese elektronische Einrichtung wird im (ν .'nden als Referenzspannungserzeugfr bezeichnet.

\us dem Spannungs Zeitdiagramm der Fig. 1 gtt hervor, welche verschiedenen Referenzspannunp;i. zum Betrieb eines Elektromotors notwendig sind, ti· ■ in einer Waschmaschine eine Wäschetrommel anreiben soll. Die verschiedenen Referenzspannungen 4! κ. bis U₄ entsprechen verschiedenen Drehzahlen des Elektromotors. Im Bereich von 0 bis z, muß die Referenzspannung u, konstant sein, d.h. der Motor dreht sich mit konstanter Waschdrehzahl. Soll von der Waschdrehzahl zur Schleuderdrehzahl übergegangen werden, so ist folgender Referenzspannungsverlauf' und damit Drehzah]verlauf am zweckmäßigsten: Im Bereich /, bis Z₂ soll sich die Drehzahl ca. 20 see. lang erhöhen, damit sich die Wäsche verteilen kann. In dem anschließenden Drehzahlbereich zwischen /₂ '5 und Z₃, der von den Referenzspannungen M₂ und u₃ eingeschlossen wird, liegt die kritische Drehzahl, bei welcher der Motor und eventuell auch der gesamte Antriebsmechanismus Resonanzstellen aufweisen. Dieser Bereich sollte also möglichst schnell durchlaufen werden können, weshalb sich die Referenzspannung von U₂ nach U₁ sehr schnell ändert, d. h. der Zeitraum zwischen z, und Z₃ sollte möglichst klein sein. Ist die Drehzahl, die der Reierenzspannung V₁ entspricht, er reicht, so kann der Motor in einem relativ iangsamen fti Anstieg mit Hilfe eines entsprechend Iangsamen An sticges der Referenzspannung auf U₄ zur vollen Schleuderdrehzahl übergehen. Die Länge des Zeitrau 603

mes zwischen /, und i_t spielt also keine allzu große Rolle.

Soll das Hochlaufprogramm bei einer Unwucht wiederholt werden, so fällt die Referenzspannung auf den ursprünglichen Wert U₁ zurück, wie dies am Spannungsverlauf zum Zeitpunkt Z₅ ersichtlich ist.

Anhand der Fig. 2 wird die Anwendung des Reie renzspannungserzeugers 20 in einer Anordnung zur Regelung der Drehzahl eines Elektromotors erläutert. Dieser Referenzspannungserzeuger 20 wird über seine Anschlüsse 23 und 24 mit Strom versorgt. An seinem Anschluß 2 gibt er — je nach gewünschter Drehzahl des Motors 17 — eine Referenzspannung ab. Diese wird mit der gleichgerichteten Spannung eines Tachogenerators 22 verglichen. Die Differenz beider Spannungen liegt am Eingang einer Phasenanschnittsteuerung 19, die ihrerseits Zündimpulse an einen elektronischen Schalter 16 liefert, der einen Elektromotor 17 schaltet. ⁿ;r Einfachheit halber wird in folgendem aber nur -.on Drehzahlsteuerung gesprochen.

An einem Stromlauf eines Schaltungsbeispieles (Fig. 3) wird eine Einrichtung zur Steuerung verschieder ;r Drehzahlen eines Elektromotors erläutert. Über die auch in der Fig. 2 dargestellten elektrischen Anschlüsse 23 und 24 wird der Referenzspannungser zeuger 20 mit Strom versorgt. Im wesentlichen stellt der Referenzspannungserzeuger 20 einen an sich be kannten, aus einem npn-Transistor 9 und einem pnp-Transistor 12 bestehenden Trigger dar. Nachdem ein Programmkontakt 7 geschlossen ist, wird die Referenzspannung u am Anschluß 2 durch das Wider Standsverhältnis zweier Widerstände 4 und 5 bestimmt. Dieser Zustand entspricht im Diagramm (Fig. 1) dem Bereich zwischen 0 und /,, also der Waschdrehzahl. Zum Zeitpunkt J₁ wird der Pro grammkontakt 7 eines Programmschaltwerkes (in den Zeichnungen nicht dargestellt) geöffnet. Von jetzt an kann sich ein Kondensator 6 aufladen, wobei die Zeit konstante von dessen Kapazität und von den Wider standswerten der beiden Widerstände 4 und 5 abhängt. Die Referenzspannung u am Anschluß 2 steigt langsam an, was inn Diagramm der Fig. 1 im Be reich zwischen Z₁ und Z₂ entspricht.

Hat die Basis des Transistors 9, dessen Emitterspannung vom Teilverhältnis zweier Widerstände 10 und 11 abhängt, ihren Schwellwert erreicht, so öffnet dieser Transistor. Sein Kollektor ist galvanisch mit der Basis des zweiten Transistors 12 verbunden, öffnet der eine Transistor 9, so öffnet auch der Transistor 12. Dieses öffnen geschieht schlagartig, da der Kollektorstrom durch einen Widerstand 13 am Widerstand 5 eine Rückkopplungsspannung erzeugt. Die Referenzspannung u am Anschluß 2 führt also einen Sprung aus, was während der Zeitdauer zwischen Z₂ und Z₃ (Fie. Ο geschieht. Hierbei erhöht sich die Drehzahl des Motors 17 entsprechend schnell.

Die Höhe des beschriebenen Sprungs entspricht dem Widerstandsverhältnis der briden Widerstände 5 und 13. Sobald der Zeitpunkt I₃ überschritten ist, lädt sich der Kondensator 6 weiter auf, da beide Transistoren geöffnet bleiben. Die Zeitkonstante ist jetzt aber durch die Parallelschaltung der beiden Wider stände 4 und 13 bestimmt; die weitere Aufladung des Kondensators 6 entspricht der Änderung der Motor drehzahl bis zur Schleuderdrehzahl, umfaßt also den Zeitraum von Z₃ bis Z₄ im Diagramm der Fig. 1.

Dem Programmkontakt 7 liegt ein zweiter Schalter

kontakt 7' parallel, der zu einem sogenannten Un wuchtschalter gehört. Der Unwuchtschalter wird dann geschlossen, wenn ungleichmäßige Wäschevertei lung in der Trommel eine Unwucht derselben verursacht. Beim Schließen des Kontaktes 7' wird der ι Kondensator 6 schlagartig entladen, die Referenzspannung u fällt auf den Wert u, zurück.

Ein an der Basis des Transistors 9 angeschlossener Widerstand 8 dient lediglich zur Basisstrombegrenzung. Anstatt des Stromlaufes der Fig. 3 kann auch ein solcher nach F i g. 4 verwendet werden. Bei dieser Schaltung wird ein zusätzlicher Widerstand 14 verwendet. Der Kollektorwiderstand 13 des Transistors 12 liegt zwischen dem Widerstand 5 und einem zusätzlichen Widerstand 14. Wenn der Widerstand 14 π einigermaßen groß gegenüber dem Widerstand 5 ist, dann können Programmkontakt 7 und Unwuchtschalterkontakt 7' unmittelbar am Widerstand 13 angeschlossen werden, ohne daß sich die Funktion der Schaltung wesentlich ändert. Diese Lage der Kontakte erleichtert aber das Rückkippen, wenn die Kontakte 7 bzw. T geschlossen werden, denn die Span nung am Widerstand 5 kann bei spezieller Dimensionierung so groß sein, daß der Transistor 9 geöffnet bleibt, wenn einer der beiden Kontakte 7 bzw. T ge- 2 j schlossen wird. Die Anordnung nach F i g. 4 ist gegenüber der der Fig. 3 deshalb vorteilhafter, da durch die Verwendung des zusätzlichen Widerstandes 14 mehr Freiheit in der Wahl der Pegel besteht.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 5. Der Sprung der Refereuspannung zwischen den beiden Zeitpunkten I₂ und /, wird bei dieser Anordnung durch die schnelle Aufladung eines zusätzlichen Kondensators 25 dann erreicht, wenn der Transistor 12 öffnet. Das Rückkippen ist hierbei absolut sicher, wenn der Widerstand 5 hinreichend oder völlig überbrückt ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Anmeldungsgegenstandes wird anhand der F i g. 6 erläutert. Die Referenzspannung im Bereich von 0 bis /,, also ent sprechend der Waschdrehzahl, hängt von Teilerwi derständen S, 26, 27 und 28 ab. Die Aufladung des Kondensators 6 erfolgt über die Widerstände 5, 26. 27 und 28. Beim Kippen entsteht der Sprung der Referenzspannung im wesentlichen am Widerstand 26. Der Widerstand 5 braucht nur so groß zu sein, daß Rückkopplungsbedingungen erfüllt sind. Der Vor teil dieser Schaltung besteht darin, daß ein sehr sicheres Rückkippen erreicht wird. Der Widerstand 5 kann auch durch eine Brücke ersetzt werden, wo durch das Rückkippen dann absolut sicher erfolgt. Der Widerstand 10 muß dann aber am Emitter des Transistors 12 angeschlossen sein, und dieser Emitter muß dann über einen Widerstand (in der Zeichnung nicht dargestellt) mit dem Speisespannung führenden Anschluß 23 verbunden sein. Die Widerstände 27 und 23 können entfallen. Es muß dann ein Wider stand ?1 — wie in F i g. 6 mit unterbrochenen Linien dargestellt - verwendet werden.

Falls bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 3, 4, 5 und 6 die Basis des Transirtors 9 zu niederohmig ist, so kann in an sich bekannter Weise ein Emitter foiger vorgeschaltet oder ein Feldeffekttransistor an statt des npn-Transistors 9 verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Abgabe einer Referenzspannung in einer Steuer- bzw. Regeleinrichtung zur Beeinflussung der Drehzahl eines Elektromotors, insbesondere für einen Waschmaschinenantrieb. daduf¹· gekennzeichnet, daß am Ausgang (2) einer friggerschaltung nach einer konstanten Ausgangsspannung (U]) ein ansteigender nacheinander drei ausgeprägte Spannungswerte (U₂-UJ aufweisender Spannungsverlauf dadurch herstellbar ist. daß durch Aufladen eines Kondensators (6) die Ausgangsspannung, die zugleich die Steuerspannung eines ersten Transistors (91 ist. auf einen ersten Spannungswert (U₃) ansteigt, bis beim Durchschalten dieses und eines weiteren Transistors (9, 12) durch Rückkopplung ein Spannungssprung auf -inen zweiten Snannunaswert (U₁) erzeugt wird, und daß ein dritter Spanriungswert (U₃) durch weitere Aufladung des Kondensators (6) erreichbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Basiskreis des einen Transistors (9) und der Kollektorkreis des anderen Transistors (12) mit einem Speisespannung führenden Anschluß (24) gemeinsam mittels eines Kondensators (6) verbunden sind, der zeitweise durch Schließen eines Kontaktes (7,7') unwirksam gemacht wird.

3. Einrichtung nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Transistoren (9, 12) ein npn-Transistor, ehr andere ein pnp-Transistor ist.

4. Einrichtung nath den Ansprüchen J bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der sprunghafte Teil des Spannungsanstieges durch den Spannungsabfall eines Kollektorstromes an mindestens einem Widerstand (z. B. 5) erreicht wird.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der sprunghafte feil des Spannungsanstieges durch einen zusätzlichen Kondensator (25) erreicht wird, der parallel zu einem eine zweite Zeitkonstante bestimmenden Widerstand (13) liegt.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder S, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der drei Spannungsverläufe durch kurzzeitiges Schließen des einen Kontaktes (7^ auf den Wert der konstanten Ausgangsspannung zurückführbar ist und sofort nach öffnung des Kontaktes (T) die Ausgangsspannung wieder zu steigen beginnt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kontakt (T) bei Unwucht der getriebenen Elemente, z. B. einer Waschtrommel, schließbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Kontakt (7) programmabhängig betätigbar ist.