DE2126548A1 - Anordnung zur Regelung von elektrischen Antrieben - Google Patents

Anordnung zur Regelung von elektrischen Antrieben

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DE2126548A1 DE19712126548 DE2126548A DE2126548A1 DE 2126548 A1 DE2126548 A1 DE 2126548A1 DE 19712126548 DE19712126548 DE 19712126548 DE 2126548 A DE2126548 A DE 2126548A DE 2126548 A1 DE2126548 A1 DE 2126548A1
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Eduard 8011 Aschheim; Stenzenberger Volkmar Dipl.-Ing. Dr. 8025 Unterhaching Wagensonner
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    • Y10S388/91—Operational/differential amplifier

Description

AGFA-GEYAERT AKTIMGESBIiISCHAi1T München, den 26. Mai 1971 Leverkusen 10-vF-bu PU 50
Anordnung zur Regelung von elektrischen Antrieben
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung von gleichstromgespeisten elektrischen Antrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln Belastungsschwankungen des elektrischen Antriebes gedämpft bzw. ausgeglichen werden sollen und bei der beim Ausschalten der den Antrieb steuernden Spannung eine schnelle Stillsetzung des Antriebes erfolgen soll. Beim Einschalten der Steuerspannung bzw. bei plötzlichen Änderungen der Steuerspannung soll die Änderung der Bewegung des elektrischen Antriebes schwingungsfrei erfolgen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der An-
trieb in dem Ausgangskreis eines einen invertierenden und ·■ einen nicht-invertierenden Eingang aufweisenden Differenzverstärkers angeordnet ist, dessen invertierender Eingang über einen Rückkopplungszweig mit dem Antriebskreis derart
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verbunden ist, daß am invertierenden Eingang eine der am Antrieb vorhandenen Spannung proportionale Spannung auftritt, und dessen nicht-invertierender Eingang mit einem Steuerspannungsteil verbindbar ist. Die am nicht-invertierenden Eingang vorhandene Steuerspannung wird durch den Differenzverstärker verstärkt und tritt am Ausgang desselben mit gleicher Phase auf. Die vom elektrischen Antrieb auf den invertierenden Eingang zurückgeführte Spannung tritt am Ausgang des Differenzverstärkers mit umgekehrter Polarität auf und wirkt der verstärkten Steuerspannung entgegen. Ist die Differenz zwischen der Spannung am invertierenden Eingang und der Spannung am nicht-invertierenden Eingang gleich Null, so ist die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers ebenfalls gleich ITuIl, so daß der Antrieb still steht. Wird die Steuerspannung plötzlich eingeschaltet, so erfolgt eine rasche Beschleunigung des Antriebes. Wird nun die Steuerspannung plötzlich abgeschaltet, so wirkt am Ausgang des Differenzverstärkers nur noch die durch den elektrischen Antrieb erzeugte elektromotorische Kraft. Diese auf den invertierenden Eingang des Verstärkers zurückgeführte und anschließend verstärkte Induktionsspannung wirkt derart dämpfend auf den elektrischen Antrieb, daß dieser innerhalb kürzester Zeit stillgesetzt wird.
Gemäß weiterer Ausbildung besteht der Antriebskreis aus einem Gleichstrommotor und aus mindestens einem mit diesen in Reihe geschalteten Widerstand.
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In vorteilhafter Weise ist der invertierende Eingang des Differenzverstärkers über einen Rückkopplungswiderstand mit einem Abgriff zwischen dem Gleichstrommotor und den mit diesem in Reihe geschalteten Widerstand verbunden.
Sollen leistungsstarke Antriebe geregelt werden, so ist zweckmäßigerweise ein Leistungsverstärker vorgesehen, der im Ausgangskreis des Differenzverstärkers liegt'.
Zur Erzielung optimaler Verstärkungsverhältnisse ist der Differenzverstärker als Operationsverstärker ausgebildet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung ist die von der Steuerspannungsanordnung abgebbare Steuerspannung durch den elektrischen Antrieb beeinflußbar. Eine solche Anordnung regelt den Antrieb, nachdem durch ihn eine bestimmte Stellgröße eingestellt worden ist, auf die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl Null zurück, da zu diesem Zeitpunkt die Steuerspannung gleich Null ist.
In besonders vorteilhafter Weise läßt sich die erfindungsgemäße Anordnung auch auf dem fotografischen Gebiet anwenden, insbesondere zur Einstellung von Blendenöffnungen. Der Anwendungsbereich erstreckt sich sowohl auf Stehbildkameras als auch auf Laufbildkameras. Zweckmäßigerweise umfaßt dann die Steuerf5pfinnung.'jq.uelle ein lichtempfindliches Steuerteil, dessen licht-
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empfindlicher Empfänger hinter einer durch den Antrieb steuerbaren Blende angeordnet ist. Als Antrieb kann sowohl ein Gleichstrommotor als auch ein Drehspulmeßwerk verwendet werden. Selbstverständlich ist es auch denkbar als elektrischen Antrieb ein Tauchspulsystem bzw. ein Tauchmagnetsystem zu verwenden.
Gemäß weiterer Ausbildung weist das lichtempfindliche Steuerteil einen weiteren Differenzverstärker auf, dessen einer Eingang mit einem den lichtempfindlichen Empfänger aufweisenden und dessen anderer Eingang mit einem Belichtungsfaktoren, wie z.B. Filmempfindlichkeit usw., berücksichtigen den Spannungsteiler verbunden ist, wobei der Ausgang des weiteren Differenzverstärkers mit dem nicht-invertierenden Eingang des ersten Differenzverstärkers verbunden ist-
Im folgendem wird 'die Erfindung anhand von drei in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 die erfindungsgemäße Anordnung mit einem Operationsverstärker,
Figur 2 die erfindungsgemäße Anordnung mit einem Operationsverstärker und einem Leistungsverstärker und
Figur 3 die erfindungsgemäße Anordnung in Verbindung mit einem lichtempfindlichen Steuerteil zur Einstellung von Blendenöffnungen in fotografischen Kameras.
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_ 5 —
Gemäß Figur 1 ist mit 1 ein Operationsverstärker "bezeichnet} der einen invertierenden Eingang 2 und einen nicht-invertierenden Eingang 3 aufweist. Der Ausgang des Operationsverstärkers ist mit 4 bezeichnet. Am Eingang 2 des Operationsverstärkers 1 liegt eine Steuerspannung U2 an. Die Ausgangsspannung ist mit TJ4 bezeichnet. Im Ausgangskreis des Operationsverstärkers 1 liegt ein Widerstand 5» der in der Reihe mit einem Gleichstrommotor 6 geschaltet ist. Die am Gleichstrommotor 6 auftretende Spannung ist mit TJ6 bezeichnet und setzt sich einerseits aus der am Anker abfallenden Spannung und andererseits aus der induzierten Spannung zusammen.
Yon der Anschlußstelle zwischen dem Widerstand 5 und dem Gleichstrommotor 6 führt über einen Widerstand 7 eine Rückkopplungs-Verbindung zum nicht-invertierenden Eingang 3 des Operationsverstärkers 1. Des weiteren ist der nicht-invertierende Eingang 3 des Operationsverstärkers 1 über einen Widerstand 8 mit dem Ausgang 4 des Operationsverstärkers 1 verbunden. Über den Widerstand wird die am Motor 6 vorhandene Spannung auf nicht-invertierenden Eingang rückgekoppelt.
Die Funktionsweise ist nun folgende:
Es wird angenommen, daß am Eingang 2 des Operationsverstärkers 1 eine S teuer spannung 112 plötzlich eingeschaltet wird. Diese Spannung tritt gleichphasig verstärkt am Ausgang 4 des Operationsverstärkers 1 auf und verursacht einen Stromfluß durch den
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PU 50 W
Widerstand 5 und den Anker des Gleichstrommotors 6. Der Anker des Gleichstrommotors beginnt sich zu drehen und erzeugt eine Induktionsspannung, die mit zunehmender Drehzahl ansteigt. Die am Gleichstrommotor 6 vorhandene Spannung U6 wird über den Widerstand 7 auf den Eingang 3 rückgekoppelt. Sie wirkt am Ausgang 4 des Operationsverstärkers 1 der verstärkten Spannung U2 entgegen. Demzufolge weist die am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers vorhandene Spannung am Ausgang desselben eine umgekehrte Polarität auf. Nach einer bestimmten Zeit hat der Gleichstrommotor seine Enddrehzahl erreicht, die u.a. bestimmt ist durch das Verhältnis zwischen dem Widerstand 5 und dem Innenwiderstand des Gleichstrommotors 6 sowie durch das Verhältnis zwischen dem Widerstand und dem Widerstand 8.
Wird die Steuerspannung TJ2 abgeschaltet, so tritt am Ausgang des Operationsverstärkers 1 nur noch die durch den Motor 6 induzierte Spannung TJ6 mit umgekehrtem Vorzeichen auf. Da diese Spannung der zuvor vorhandenen Steuerspannung entgegen wirkt, wird der Gleichstrommotor 6 innerhalb kürzester Zeit stillgesetzt. Die induzierte Spannung U6 wirkt sich also auf den Motor 6 als Bremsspannung aus. In einfacher Weise wird die Massenträgheit des Gleichstrommotors 6 durch eine Gegenkraft überwunden.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 sind die den Teilen gemäß Figur 1 entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Unterschiedlich zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist das Vorsehen eines aus zwei Transistoren 9 und 10 bestehenden Leistungsverstärkers, .der zwischen dem Ausgangspunkt 4 des Operationsverstärkers 1 und dem Widerstand 5 vorgesehen ist. Je nach Drehrichtung des Motors 6 ist der eine oder andere der beiden Leistungstransistoren 9 und 10 aufgesteuert.
Auch beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 sind die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Steuerspannung U2 wird durch eine Steuerspannungsanordnung erzeugt, die eine Brückenschaltung bestehend aus einem Fotowiderstand 11 und Widerständen 12, 13 und 14 sowie einen weiteren Operationsverstärker 15 aufweist. Der nicht-invertierende Eingang dieses Operationsverstärkers 15 ist mit 16 und der invertierende Eingang" mit 17 bezeichnet. Der invertierende Eingang 17 ist über einen Widerstand 19 mit dem zwischen den beiden Widerständen 13 und 14 befindlichen Diagonalpunkt der Brückenschaltung verbunden, während der nicht-invertierende Eingang mit dem zwischen dem Fotowiderstand 11 und dem Widerstand 12 befindlichen Diagonalpunkt der Brückenschaltung verbunden ist.
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Eine Blende ist mit 20 bezeichnet und befindet sich. Tor dem Fotowiderstand 11»· Diese Blende 20 ist über eine mechanische Verbindung 21 an den Motor 6 angeschlossen. Mit 22 und 23 sind zwei Spannungsquellen bezeichnet.
Anstelle des Gleichstrommotors 6 kann auch. ein.Drehspulmeßwerk 24 verwendet werden. Mit 25 und 26 sind die Anschlußstellen des Motors 6 bzw. des Drehspulmeßwerkes 24 bezeichnet.
Die Funktionsweise ist nun folgende:
Mittels des Widerstandes 14 ist eine bestimmte Filmempfindlichkeit eingestellt worden. Es wird angenommen, daß die Brücke 11 bis 14 nicht abgeglichen ist. Demzufolge tritt zwischen den beiden Eingängen 17 und 16 des Operationsverstärkers 15 eine Spannung auf, die am Ausgang des Operationsverstärkers 15 als Spannung U2 auftritt. Diese Spannung TJ2 ist ein Maß für die Abweichung vom richtigen Belichtungswert., Die am Ausgang des Operationsverstärkers ' verstärkt auftretende Steuerspannung U2 veranlaßt eine·Stellbewegung des Motors 6 bzw. des Meßwerkes 24. Hierdurch wird die Blende 20 vor dem Fotowiderstand 11 verstellt. Gleichzeitig wird in nicht dargestellter Weise die Objektivblende verstellt. Bei Lichtmessung durch das Objektiv stellt die Blende 20 gleichzeitig auch die Objektivblende dar. Die Einstellbewegung erfolgt gedämpft und ohne Schwingungen, da die im Motor 6 induzierte Spannung einer Zu- oder Abnahme der Drehzahl dadurch entgegenwirkt, daß nämlich die induzierte Spannung am Ausgang 4 des
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Operationsverstärkers 1 mit umgekehrter Phase auftritt.
Ist das Brückengleichgewicht hergestellt, ist also die Spannung zwischen dem Eingang 16 und dem Eingang 17 des Operationsverstärkers 15 gleich Null, so ist auch .die Steuerspannung U2 gleich Null. Während der Verminderung der Steuerspannung TJ2 infolge der Einstellbewegung der Blende 20 nimmt auch die Winkelgeschwindigkeit des Motors 6 bzw. des Meßwerkes 24 ab. Die rückgekoppelte und phasengedrehte Motor-EMK wird in zunehmendem Maße wirksam, während die den Motor 6 treibende Spannung stetig abnimmt. Bei belichtungsgetreu eingestellter Blende ist der Motor 6 stillgesetzt. Ein Überschwingen ist durch die dämpfende Wirkung der Rückkopplung unterbunden.
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Claims (8)

  1. AKTIENGESEILSoHAI1T 8 München, den 26. Mai 1971 Leverkusen 10-vF-bu PU 50
    Patentansprüche
    Anordnung zur Regelung von gleiehstromgespeisten elektrischen Antrieben., dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (6) im Ausgangskreis eines einen invertierenden und einen nicht-invertierenden Eingang (3 und 2) aufweisenden Differenzverstärkers (1) angeordnet ist, dessen invertierender Eingang (3) über einen Rückkopplungszweig (7) mit dem Antriebskreis (5,6) derart verbunden ist, daß am invertierenden Eingang (3) eine der am Antrieb (6) vorhandenen Spannung proportionale Spannung auftritt, und dessen nicht-invertierender Eingang (2) mit einer Steuerspannungsanordnung (U2) verbindbar ist.
  2. 2.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebskreis (5,6) aus einem Gleichstrommotor (6) und aus mindestens einen mit diesem in Reihe geschalteten Widerstand (5) besteht.
  3. 3.) Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der invertierende Eingang (3) des Differenzverstärkers (1) über einen Rückkopplungswiderstand (7) mit einem Abgriff zwischen dem Gleichstrommotor (6) und dem mit diesem in Reihe geschalteten Widerstand (5} verbunden ist.
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  4. 4.) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der im Ausgangskreis des Differenzverstärkers (1) liegende Antriebskreis einen leistungsverstärker (9, 10) aufweist.
  5. 5.) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker ein Operationsverstärker (l) ist.
  6. 6.) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Steuerspannungsanordnung abgebbare Steuerspannung (U2) durch den elektrischen Antrieb (6) beeinflußbar ist.
  7. 7.) Anordnung zur Regelung von Blendenöffnungen einstellenden Antrieben in fotografischen Kameras nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steursρannungsquelle ein lichtempfindliches Steuerteil (11 bis 18) umfaßt, dessen lichtempfindlicher Empfänger (11) hinter einer durch den Antrieb (6) steuerbaren Blende (20) angeordnet ist.
  8. 8.) Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Steuerteil einen weiteren Differenzverstärker (15) aufweist, dessen einer Eingang (16) mit einem den lichtempfindlichen Empfänger (11) aufweisenden Spannungsteiler (11,12) und dessen anderer Eingang (1) mit einem Belichtungsfaktoren, wie ZoB. Filmempfindlichkeit, berücksichtigenden Spannungsteiler (13,14) verbunden ist, und daß der Ausgang des weiteren Differenzverstärkers (15) mit dem nicht-i'nvertierenden Eingang (2) des ersten Differenzverstärkers (1) verbunden ist.
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    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
DE19712126548 1971-05-28 1971-05-28 Anordnung zur Regelung von elektrischen Antrieben Withdrawn DE2126548A1 (de)

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US00258032A US3808482A (en) 1971-05-28 1972-05-30 Motor with speed control circuit
US05/407,068 US3949287A (en) 1971-05-28 1973-10-17 Position-control servo system with speed-dependent damping action

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