DE2130533A1

DE2130533A1 - Stromregelungsschaltung fuer mehrere Lasten

Info

Publication number: DE2130533A1
Application number: DE19712130533
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Igarashi; Kazutsugu Kobayashi; Hisayuki Matsumoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1970-06-26
Filing date: 1971-06-16
Publication date: 1972-02-17
Also published as: US3751676A; GB1359737A; FR2099962A5; CA963083A; DE2130533B2; NL7108742A; NL170207C; NL170207B

Description

M 2989

PATENTANWÄLTE o HANS RUSCHKt DipWnfl. HJINZ AGULAR

BERiIN 33 Aufwta-Viktorto-Stn·« ··

Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, Japan

Stromregelungsschaltung für mehrere Lasten

Zusammenfassung " ^:

Es wird eine elektronische Schaltung beschrieben, die den durch > mehrere Lasten fliessenden Strom so schaltet und regelt, dass er proportional einem Bezugssignal 1st, unabhängig von einer Un-, glelchheit und einer Veränderung der iw,-Werte stroaveretärkenderί Transistoren, wobei ein Stroradetektor einen durch die Lasten ; fliessenden Gesamtstrom ermittelt und das Ausgangssignal des Detektors als ein Rückkopplungssignal verwendet wird. V/enn die Schaltung zur Steuerung eines elektronisch kommutierten Motors verwendet w^rd, wird leicht ein Motor erzielt, der ein glätes und konstantes Drehmoment erzeugt.

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung zur Regelung des durch mehrere Lasten fliessenden Stromes, und insbesondere eine elektronische Schaltung, die den Strom für jede Last so ; schaltet, und regelt, dass er einem Bezugssignal proportional ist*

Um die Geschwindigkeit oder das erzeugende Drehmoment des Gleichstrommotors zu regeln, kann der Ankerstrom des Motors geregelt werden. Bei einem herkömmlichen Gleichstrommotor mit Bürsten und Kommutatoren wird der Ankerstrom gewöhnlich durch einen mit dem Anker in Reihe geschalteten Transistor geregelt.

Vor kurzer Zeit wurden sogenannte bürstenlose Gleichstrommotore oder-Motore mit elektronischem Kommutator, die weder mechanische Bürsten noch Kommutatoren aufweisen, sondern kontaktlose elektronische Kommutatoren besitzen, entwickelt und hergestellt, um eine ^! hohe Zuverlässigkeit von Gleichstrommotoren zu erzielen. Der Ankerstrom eines solchen Motors mit elektronischem Kommutator . kann auch durch einen Reihentransistor gesteuert werden. In diesem Fall werden die kommutierenden Transistoren als elektronische Kommutatoren in der EIN-AUS-Betriebsart betrieben, und ein zusätzlicher Leistungstransistor ist als Reihenregler notwendig.

Die kommutierenden Transistiren können dazu verwendet werden, die , Grosse des Stromes in den Stfinderwicklungen im nichtgesättigten | ] Betrieb zu steuern. Der Ankers tr oa wird indirekt geregelt durch · ■■ Regelung der Baals ströme der kommutierenden Transistoren. Der

durch jede Ständerwicklung fliessende Strom verändert sich in ■ , Abhängigkeit von hp_E (Vorwärts-Stromübertragungsverhältnis) jedes , kommutierenden TransistzVjs. Es ist deshalb unvermeidlich, dass eint

durch die Ständerwicklungih messender desamtstrom eine Wellig- , j kelt aufweist. Sin extern erregter Gleichstrommotor erzeugt ein ; Drehmoment, welches im wesentlichen proportional einen Ankerstrora _; ist. Deshalb bewirkt eine Ungleichheit oder ein Unterschied τοη , hp« der komautierenden Transistoren eine Welligkeit des «rseugten , Drehmomentes. ·-.-.·

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Um diese Art von Drehmomentenwelligkeit herabzusetzen, sollten Transistoren mit gleichen iw,-Werten als kommutierende Transistc ren verwendet werden. Bei der praktischen Herstellung ist dies sehr schwierig. Selbst wenn die kommutierenden Transistoren glei-

, ehe hpg-Werte besitzen, so ändern sich diese Werte auch in Abhängigkeit von der Betriebsspannung, die an die Transistoren angelegt wird. Die Betriebsspannung verändert sich gemäss der Geschwindigkeit des Motors, da der Motor eine Gegen-EMK erzeugt,

. die proportional der Motorgesehwindigkeit ist. Infolgedessen verändert, sich ein erzeugendes Drehmoment gemäss der Änderung der Motorgesehwindigkeit.

Ein Ziel der Erfindung ist deshalb eine elektronische Schaltung, die den geschalteten Strom für jede Last so regelt, dass er, unabhängig von Ungleichheiten der h_pE-Werte der Schalttransistoren, konstant bleibt.

' Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine elektronische Schaltung, die bei einem elektronisch kommutieiten Motor anwendbar ist, um i ein glattes Drehmoment zu erzeugen. ^!

. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine elektronische Schaltung zur Regelung des elektronisch koranutierten Motors, damit dieser ein konstantes Drehmoment unabhängig von der Motorgesehwindigkeit erzeugt.

dieser Bfindung Der erfinderische Bereich/Ist ein Regelungssystem zur Regelung des durch mehrere Lasten fliessenden Laststromes, und es umfasst mehrere Stromverstärker, die jeweils einen Laststrom an eine der Lasten liefern, ein Stromdetektor, der die Grosse des durch die Lasten fliessenden Stromes ermittelt, eine Bezugssignalquelle, " die ein Bfjzugssignal erzeugt, ein Komparator, dessen Ausgangs- ! signal gleich der Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Strom- ; detektors und dem Bezugssignal ist, ein Verstärker, der das Aus- \ gangs signal des !Comparators verstärkt, und mehrere S ehalt vorrieh tungen, die wahlweise einen 'Weg für das Ausgangssignal des Verstärkers zu den mehreren Stromverstärkern herstelle-η, ue den ent

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sprechenden Stromverstärker zu betreiben, wodurch die Lasten wahlweise von einem Strom erregt werden, der dem Bezugssignal proportional ist.

Der Bereich der Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen deutlich werden, in denen

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Systems ist, das eine Ausführungsform dieser Erfindung zeigt,

Fig. 2 ein Schaltbild einer andern Ausführungsform dieser Erfindung zeigt-,

Fig. 3 ein Sehaltbild einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung zeigt,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines elektronisch komrnutierten Motors ist, die einen Abbchnitt von Rotor und Stator und der Stellungsermittlungsvorriehtung zeigt, um die Erfindung zu erklären.

Fig. 5 ist ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Er- ■ findung zur Regelung des in· Fig. 4 dargestellten elektronisch komrnutierten Motors.

Fig. 6 ist ein Diagramm der Geschwindigkeit-Drehmoment-Kennlinien des Motors der Fig. k, der durch die Schaltung der Fig. 5 ι geregelt wird.

Ein elektronisches Syste» zur Regelung des Laststroats wird Jtfczt unter Bezugnahme auf die Flg. 1 beschrieben. Jeder der Stromverstärker 11, 12 und 13 liefert einen Laststrom an die Lasten 1, 2 bzw. 3. Ein Stronsdetektor 60 ermittelt die Grosse des dureh dies« Laaten 1, 2 und 3 fliessenden Stroms« Eine Bezugsquelle SO er-· zeugt ein Bezugssignal. Der Komparator 40 vergleicht dae Ausgaoe** signal des Stromdetektors 60 mit dem Bezugssignal und liefert «ic*

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der Differenz proportionales Ausgangssignal. Ein Verstärker 30 ver stärkt dieses Ausgangssignal des Komparator^ 40. Das Ausgangssignal des Verstärkers j50 gelangt auf die Stromverstärker 11, 12 und 13 über Schalter 21, 22 bzw. 23, die wahlweise betätigt werden, um die entsprechenden Stromverstärker 11, 12 bzw. IJ zu betreiben«

Im Betrieb liefert die Bezugsquelle 50 einen Bezugsgleichstrom I « Gewöhnlich ist einer der Schalter 21, 22 und 23 geschlossen, um den Strom an die entsprechenden Lasten 1, 2 bzw. 5 ^zu liefern. Es wird jetzt angenommen, dass der Schalter 21 geschlossen ist, während die Schalter 22 und 2} offen sind. Der Stromverstärker liefert dann den Strom I an die Last 1. Der Stromdetektor 60 ermittelt den Strom I und liefert ein Ausgangssignal Iß, wobei 13 eine Konstante ist. Der Komparator vergleicht den Bezugsstrom I mit Iß vom Stromdetektor 60 und liefert die Differenz I =(I -Iß). Dieae wird vom Verstärker 3d verstärkt und ergibt ein Ausgangcl GL , wobei" G'eine Verstärkung des Verstärkers 30 angibt.

Dier.es verstärkte Signal GI gelangt auf den Stromverstärker 11

ti

über den Schalter 21. Der Stromverstärker 11 verstärkt GI und liefert einen Ausgangsstrom A₁GI , der gleich dem durch die Last 1 fließenden Strom I ist, wobei A-, die Verstärkung dec Verstärker:; 11 kennzeichnet.

Dar au:: wird ate folgende Gleichung erhalten

I = A₁G(I₁₁-Iu) (I)

Aus der Gleichung (l) wird für I erhalten:

A₁G

(2)

Wenn der Schalter 21 geÖfJtet und der Schalter 22 oder 23 gescttlos· : sen 1st, wird der durch die Last 2 oder 3 fliessende Laststrom I auf gleiche Weise erhalten. Mit den Verstärkungen A₁, A₂ und A, der Stromverstärker 11, 12 und 13 in der allgemeinen Form A_n

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( n=l, 2 und 3 ) kann die Gleichung (2) in der folgenden allgemeinen Form geschrieben werden:

1+AOß

A_nG
S ι

Durch V/ahl von A Gß^l wird der Laststrom I beinahe unabhängig von den Verstärkungen A und kann als folgende Gleichung angegeben werden: . . ν

I - — I (4)

ß ^r

Es vmrde schon beschrieben, dass jede der Lasten 1, 2 und 3 wahlweise erregt wird durch einen konstanten Strom, der durch das Bezugssignal I_r bestimmt wird trotz der Ve^tärkungsunterschiede der Verstärker 11, 12 und I3. Mit anderen Worten werden die Verstärkungsunterschiede der Stromverstärker 11, 12 und I3 gemäss dieser Erfindung kompensiert.

Es ist festzustellen, dass das von der Bezugsquelle 50 erzeugte Bezugssignal nicht auf einen Gleichstrom beschränkt 1st, sondern " auoh eine Gleichspannung, eine Wechselspannung oder ein Wechsel-. strom sein kann.

In der Fig. 2 wird eine andere Auoführungsform dieserErfindung dargestellt. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen ähnliche Teile ' wie in der Fig* 1«,Jeder Kollektor der Stromverstärkungstransistoren 11, 12 uftd IJ ist mit einem Anschluss der Lasten 1, 2 bzw. 3 verbunden. Die Emitter der genannten Transistoren sind mit einer positiven Klemme einer Spannungsquelle 70 verbunden. Die jeweils anderen Klemmen der Lasten 1, 2 und 3 sind mit einer gemeinsamen Klemme 62 verbunden. Der Widerstand 61 liegt zwischen der Verbin- ^: ι dungsklemme 62 und der negativen Klemme 72 der Spannungsquelle ! Die Basiselektroden der stroraverstärkenden Transistoren 11, 12 und 13 sind mit den Kollektoren von Schalttransistoren 21, 22 bzw. 23

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verbunden. Die Emitter der Schfilttransistoren 21, 22 und 23 sind mit dem Verbindungspunkt 20 verbunden. Je eine der Schaltsteuersignalquellen 24, 25 und 26 liegt zwischen der Basis und dem Emiti ter der Schalttransistoren 21, 22 und 23, um diese zu steuern. Ein Emitter des Tran-sistors 42 liegt am Verbindungspunkt 62. Die Reihenschaltung eines Widerstandes 5I und eines veränderlichen Widerstandes 52 liegt zwischen der positiven Klemme 71 und der negativen Klemme 72 der Spannungsquelle TO. Ein Abgriff 53 am veränderlichen Widerstand 52 ist mit der Baäs des Transistors 42 verbunden.

Im Betrieb wird zwischen dem Abgriff 53 und der negativen Klemme 72 der Spannungsquelle 70 eine Bezugsεpannung E geliefert. Durch Signale von den Schaltsteuersignalquellen 24, 25 und 26 werden die Schalttransistoren 21, 22 und 23 in der EIN-AUS-Betriebsart betrieben. Ein Kollektorstrom I des Transistors 42 fliesst wahlweise durch den Emitter-Kollektor-Pfad einer der Schalttransistoren 21,

22 und 23.

Wenn der S ehalt trans is tor 21 durch das Signal von der Quelle 24 '■ eingeschaltet 4**- wird und die anderen Schalttransistören 22 und

23 ausgeschaltet sind, gelangt der Kollektorstrom des Transistors 42 auf die Basis des Stromverstärkungstransistors 11 über den Collektor-Emitter-Pfad des Schalttransistors 21. Der Kollektorstrom I₁ des Stromvers tärkungs trans is tors 11 ist I «h-,,?,, wobei h_OT1 das Vorwärtsstromübertragungsverhältnis des Translators 11 ist. Dieser Kollektorstrom 1.^_13n., , derdureh die Last 1 fliesst.

und der Emitterstrom I des Transistors 42 fHessen durch den Widerstand 61 und liefern einen Spannungsabfall ( 1 + hy^)¹^ über dem 'Widerstand 61, wobei R die Grosse des Widerstandes 61 ist.

,Im allgemeinen 1st eine charakteristische Spannung an der Basls-Eüitter-Strecke des Transistors im wesentlichen konstant und beinahe unabhängig vom Kollektorstron unter normalen Betriebsbedlngütigen. Bei herkthnmlichen Siliziumtransistoren betr$£ diet* jnung etwa 0,65 V. Der Spannungsabfall ( 1 + iw^ )l_eR

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Widerstand 61 wird auf E -E, eingestellt, wobei E_be die, charakteristische Spannung an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 42 ist. Daraus ergeben sich die folgenden Gleichungenj

V^Ebe = ^

¹I ~ ¹C¹¹FEl

Aus den Gleichungen(5) und (6) wird die folgende Gleichung erhal ten:

V^Ebe

R ι+ _Α_

^hFEl

(7)

Da gewöhnlich Iw,, J^ 1, wird aus der Gleichung (7) deutlich, dass der Laststrom I₁ nicht von hp-,-, des Stromverstärkungstransistors 11 sondern vom Widerstandswert R des Widerstandes öl, der Bezugsspannung E und der charakteristischen Basis-Emitter-Spannung des Transistors 42 abhängt.

Wenn der Schalttransistor 21 ausgeschaltet ist und einer der Schalttransistoren 22 oder 2jü eingeschaltet ist, wird der Laststrom I auf die gleiche Weise, wie sie oben beschrieben wurde, erhalten, und der Laststrom ist nicht abhängig von I^-W,, der Stromverstärkungstransistoren 12 oder I3.

Selbst wenn zwei Sehalttransistoren, z.B. die Transistoren 21 und 22, gleichzeitig eingeschaltet sind, fliesst der folgende Gesamtstrom durch die Lasten, in diesem Fall durch aie Lasten 1 und 2:

(8)

D.h., dass der durch die Lasten fliessende Strom konstant bleibt

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Um den Laststrom zu ändern, wird vorzugsweise die Bezugsspannung E_r durch Änderung des Abgriffs am Widerstand 52 geändert, oder es wird auch bevorzugt, den Wert des Widerstandes R,_ d.h. des Widerstandes 61 zu ändern.

Es wird jetzt eine andere Ausführungsform in Verbindung mit der : Fig. 3 beschrieben. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen dabei ähnliche Bauelemente wie in den Figuren 1 und 2.

Die Kollektoren der Stromverstärkungstransistoren 11,· 12 und sind jeweils mit den Lasten 1, 2 und 3 verbunden. Die Emitter der Transistoren sind an einer Klemme 63 zusammengeführt. Der Widerstand 64 liegt zwischen der Klemme 63 und der positiven Klemme 71 der Spannungsquelle 70. Jeweils die anderen Klemmen der Lasten 1, 2 und 3 liegen gemeinsam an einer negativen Klemme der Spannungsquelle 70. Die Transistoren 21, 22 und 23, die Schaltsteuersignalquellen 24, 25 und 26, ein Widerstand 51 und ein veränderlicher Widerstand 52 sind in ähnlicher Weise wie in der Fig. 2 geschaltet. Die Basis eines Transistors 66 ist mit der Klemme 63 über eine in Durchlassrichtung vorgespannte Diode 67 verbunden. Kin Widerstand 68 liegt zwischen der negativen Klemme 72 der Spannungsquelle 70 und dem Verbindungspunkt der Diode mit der Basis des Transistors 66, um einen Vorstrom zu liefern. Der Emitter des Transistors 66 ist mit der positiven Klemme 71 der Spannungsquelle 70 über einen Widerstand 65 verbunden.

Der Emitter eines Verstärkungstransistors 30 ist mit dem Verbindungf: Punkt 20 verbunden, und der Kollektor liegt direkt an der negativen Ke^J^nme 72 der Spannungsquelle 70. Die Basis des Transistors 54 ist mit dem Abgriff 53 des veränderlichen Widerstandes 52 verbunden, und der Emitter dieses Transistors liegt an der negativen Klemme 72 der Spannungsquelle 70 über den Widerstand 55« Der Kollektor des Transistor.'-. 54 ist mit der Basis des Transistors 30 und mitäem Kollektor des Transistors 66 verbunden.

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Der Transistor ^k, der Widerstand 55 und der veränderliche Wider stand 52 bilden eine Bezugsquelle. Ein Kollektorstrom I de-s
Transistors 54 ist

χ ^Eb " ^Ebe ^hFEr " ^λ
^Rr .

wobei Eb eine Spannung zwischen dem Abgriff 53 und der negativen Klemme 72 der Spannungsquelle, E, - die charakteristissche Spannung

Ov

an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 54, R die" Grosse des Widerstandes 55* h_p„ das V4>rwärtsstromverstärkungsverhältnis des Transistors 54 ist. Der Kollektorstrora I des Transistors 54 dient als Bezugsstrom, der gleich der Summe aus dem Basisstrom I. des Transistors 30 und dem Kollektorstrom I_n, des Transistors 66 ist.

! Der Transistor 30 verstärkt den Basisstrom I, und liefert einen Emitterstrom der Grosse h„_,I, , wobei h_a_ das Vorwärtsstromübertragungsverhältnis des Transistors JO ist. Die Schaltsteuersignalquellen 24, 25 und 26 steuern die Transistoren 21, 22 bzw. 25.

Wenn einer der Schalttransistoren 21, 22 und 23 durch ein Signal von einer entsprechenden Schaltsignalquelle 24, 25 und 26 eingeschaltet worden ist, fliesst der Emitterstrom des Transistors jjö durch die Emitter-Kollektor-Strecke des ausgewählten Transistors 24, 25 oder 26 auf die Basis des entsprechenden Transistors 11,
12 oder 13. Die Kollektorströme„I^, und die EmitterstrßflKi
der Transistoren 11, 12 und,13 sind darzustellen als

¹Cn - ^hPC-¹¹¹^ ⁽¹

¹Kn "I¹⁺W-¹¹FC-¹I.-* it— ^+1)Io ^(U)

, wobei hpp (n=l, 2 und 3) die Vorwärtsstromübertragungsverhältnisqe der Transistoren 11, 12 und 13 angeben.

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Jeder Emitterstrom I„ fllesst durch einen Widerstand 64 und erzeugt einen Spannungsabfall IgR über dem Widerstand 64, dessen Grosse R ist. Eine Diode 67 erhält einen Vorstrom durch einen

ei

Widerstand 68, um eine Durchlass-Diodenspannung V~ zu ergeben, die nahezu gleich der Emitter-Basis-Spannung des Transistors ist. Dieser Vorstrom ist vernachlässigbar kleiner als der Emitberstrom des Transistors 11. Deshalb sind der Emitterstrom Ip, und der Kollektorstrom I_c, des Transistors 66 folgendermassen darzustellen:

_T En a D ~ BEd

t,d κ.

1 ₊

^hPEd

wobei V"„_Fd die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 66, R. die Orösse des Widerstandes 65, h^ _{das Vorifärtsstroniübertra}_ gungsverhältnis des Transistors 66 sind. Wenn V_D und V^g, gleich sind, wird I_,j zu

Der Kollektorstrom I~, des Transistors 66 ist proportional dem Laststrom, und Ra/R. entspricht 3, was in der Darstellung der

R
Fig. 1 erscheint. Wenn ⁿh>c*^hp"n* ^a >\ τ » dann ist der durch jede der Lasten 1, 2 und 3 flies- R^
sende Strom I:

ι ~-^
^Ra

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Wenn, wie oben beschrieben, V^ und ν_βΕ gleich sind, wird der Laststrom I proportional dem Bezugsstrom I .

Wenn Vp grosser als V_ßE .^ _dann _{kum a&r} _{Kollektorstrom des} Transistors 66 selbst dann nicht Null werden, wenn der Laststrom Null ist. Deshalb muss der Bezugsstrom I , diesen Strom als Vorstrom umfassen, und der Lasts brom ist proportional einem inkrementellen Teil dieses Vorstromes.

Wenn V_. kleiner ist als V₁-.^, oder wenn die Basis des Transistors 66 direkt mit dem Verbindungspunkt 65 verbunden ist, dann wird der Transistor 66 für den kleinen Laststrom abgeschaltet, und es wird keine Rückkopplungsschleife gebildet, bis der Laststrom einert Schwellenwert,überschreitet, bei dem der Transistor 66 arbeitet.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 wird jetzt beschrieben, ; wie diese Erfindung auf die Regelung des Stromes in Ankerwicklungen eines bürstenlosen Gleichstrommotors angewendet wird.

Fig. 4 zeigt ein schematisches Schaltbild eines bürstenlosen Motors mit einer Stellungsermittlungsvorrichtung. Ständerwicklungen 1, 2 und 3 sind auf einen Ständer 9 aufgebracht. Ein Rotormagnet und ein Stellungsermittlungsrotor 8 aus ferromagnetischem Material sind mechanisch miteinander gekoppelt. Der Stellungsermlttlungsrotor 8 koppelt magnetisch eine Primärspule 7 mit einer der Sekun-> · därspulen 4, 5 und 6.

Fig. 5 zeigt eine elektronische Schaltung zur Regelung des Motors der Fig. 4. Die Primärspule 7 ist mit einem Oszillator 75 verbunden, der ein relativ hochfrequentes V/echselspannungs signal erzeugt» Die ersten Enden der Sekundär spulen 4,5 uiui 6 hind miteinander und mit einem Punkt verbunden, an dem ein Widerstand 73 und ein Widerstand 74 miteinander verbunden sind. Die anderen Ansohlüsse :der Widerstände 7^3 und 74 liegen an der positiven Klemme 7I bzw. an der negativen Klemme 72 der Spannungsquelle 7O·

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Die anderen Enden der Sekundärspulen 4, 5 und 6 sind mit den Basiselektroden der Transistoren 21, 22 und 23 über in Durchlassrichtung geschaltete Dioden 31* 32 bzw. 35 verbunden.

Die Kapazitäten 3^> 35 und 36 liegen zwischen den Basiselektroden der Transistoren 21, 22 und 23 und den ersten Enden der Sekundärspulen 4, 5 bzw. 6 und Wide*stände 37, 38 und 39 sind den Kapazitäten 34, 35 bzw. 36 parallelgeschaltet. Jeder Kollektor der stromverstärkenden Transistoren 11, 12 und 13 ist mit je einem Ende einer der Ständerwicklungen 1, 2 und 3 verbunden. Di.e Emitter der stromverstä-rkenden Transistoren 11, 12 und I3 liegen zusammen an der positiven Klemme 7I der Spannungsquelle 70. Die anderen Klemmen der Ständerwicklungen 1, 2 und 3 Hegen gemeinsam am Punkt 62, von dem ein V/iderstand 61 zur negativen Klemme 72 der Spannungsquelle 70 führt. Die Basiselektroden der stromverstärkenden Transistoren 11, 12 und 13 sind mit Kollektoren der Schalttransistoren 21, 22 bzw. 23 verbunden, deren Emitter an einem Punkt 20 zusammengeführt sind. Der Kollektor ehes Transistors 42 ist über einen Strombegrenzungswiderstand 44 mit dem Verbindungspunkt 20 verbunden. Der Emitter des Transistors 42 liegt am Punkt 62. Die Reihenschaltung eines Widerstandes 51 mit einem veränderlichen Widerntand 52 liegt zwischen der positiven und der negativen Klemme der Spannungsquelle 70. Ein Abgriff 53 am Widerstand 52 ist mit der Basis des Transistors 42 verbunden^/ΐη Verbindung mit den Figuren 4 und 5 wird jetzt die Arbeitsweise beschrieben. Das Ausgangs signal des Oszillators 75 gelangt auf die Priraärspule 7· Der StellungseriBittlungsrotor 8 koppelt magnetisch die Primärspule 7 mit einer der Sekundärspulen 4, 5 und 6. Während der Drehung des Ctellungsermittlungi;rotors 8 werden amplitudenmodulierte Wechselspannungssignale an den Sekundärspulen 4, 5 und 6 erhalten.

Die Dioden 3I, 32 und 33 richten die amplitudenmodulierte Wechselspannung an den Sekundärspulen 4, 5 und 6 gleich, und die Kapazitäten 34, 35 und 36 filtern die Trägerfrequenz aus, d.h. die von dem Oszillator 75 erzeugte Frequenz. Die Ausgangsspannungen an den Dioden werden auf die Basiselektroden der Transistoren 21, 22 bzw. 23 gegeben.

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Wenn die Stellung des Rotors 10 und des Stellungsermittlungsrotors 8 der in Pig. 4 entspricht, dann wird ein Wechselspannungssignal an der Sekundärspule 4 induziert und der Schalttransistor 21 leitet. Damit liefert der Stromverstärkungstransistor 11 einen Strom an die Ständerwicklung 1, um ein Drehmoment zu erzeugen in Verbin·* dung mit dem Rotormagnet 10.

' Es wird jetzt angenommen, dass sich der Motor im Uhrzeigersinn dreht. Nach einer Drehung um mehr als 60 Grad von der in Fig. 4 gezeigten Stellung koppelt der Stellungsermittlungsroter 8 die Primärspule J mit der Sekundärspule 5* und die Kopplung zwischen der Primärspule 7 und der Sekundärspule 4 wird loser. Dadurch wird

! ein Wechselstrom in der Sekundärspule 5 induziert, und das Signal ' an der Sekundärspule 4 nimmt auf einen kleinen Wert ab. Der Schalttransistor 21 wird gesperrt. Der Sehalttransistor 22 wird

: leitend, und der Transistor 12 liefert einen Strom an die Ständer- ! wicklung 2, so dass sich der Motor weiter im Uhrzeigersinn dreht.;

Auf die gleiche Weise wird nach einer Drehung um 120 ßrad des Rotors 10 ein Wechselstromsignal in der Sekundärspule 6 induziert, und der Schalttransistor 2j5 wird leitend, so dass der Transistor 15 einen Strom an die Ständerwicklung 5 liefert. Dadurch dreht sich der Rotormagnet 10 immer weiter.

Damit werden die Schalttransistoren 21, 22 und 23 der Reihe nach ■ , eingeschaltet, und die stromverstärkenden Transistoren 11, 12 und j 13 werden gesteuert, um Strom an die Ständerwicklungen 1, 2 und 3 '·■ zu liefern. Da die aus den Stroinverstärkungstransistoren 11, 12 und 13, den Ständerwicklungen 1, 2 und 3, dem StromermittAungs- j widerstand 61, dem Transistor 42 und den Transistoren 21, 22 und ■ 23 bestehende Schaltung der der Fig. 2 ähnelt, ist leicht ersichtlich, dass der durch die Ständerwicklungen fliessende Strom konstant geregelt wird in ähnlicher Weise, wie es in der Fig. 2 der Fall ist.

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Während der W-chselintervalle werden die in den Sekundärspulen induzierten Ströme gleich. Damit werden die beiden entsprechenden Schalttransistoren gleichermassen leitend, und in die Ständerwicklungen fliesst gleichzeitig Strom. Aber auch der Gesamtstrom wird auf einen konstanten Wert geregelt.

Der Unterschied des Iw, der stromverstärkenden Transistoren 11,

TU;

12 und 13 wird durch die obige Schaltung kompensiert, und es wird ein glattes Drehmoment ohne Welligkeit erhalten.

Selbst wenn die Geschwindigkeit des Motors ansteigt, wird das Drehmoment des Motors konstant gehalten, da der durch die Ständerwicklungen fliessende Strom auf einen konstanten Wert geregelt wird.

Deshalb zeigt der elektronisch kommutierte Motor gemäss Fig. 4, der durch eine Schaltung gemäss Fig. 5 angetrieben wird, eine Geschwindigkeit-Drehmoment-Kennlinie, wie sie in Fig. 6 gezeigt wird.

Es wurde schon ausgeführt, dass alle Arten von Änderungen des hu™ der stromverstärkenden Transistoren gemäss der Erfindung kompensiert werden, wie Ungleichheit des h_pE, Nichtlinearität des h„p, Änderung des h„p aufgrund der Temperatur.

Obwohl die Beschreibung der Ausführungsform eine Schaltung mit drei Lasten betrifft, ist f estzustellen, dass die Erfindung für jede Anzahl von Lasten gilt.

- Patentansprüche -

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Claims

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Patentansprüche :

Elektronische Schaltung zur Regelung des durch mehrere Lasten fliessenden Laststromes, gekennzeichnet durch mehrere Stromverstärker, die jeweils einen Laststrom an eine der Lasten liefern, einen Stromdetektor, der die Grosse eines durch die Lasten fliesaenden Stromes ermittelt, eine Bezugssignalquelle, die ein Bezugssignal erzeugt, einen Komparator, der ein Ausgangssignal liefert, welches gleich der Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Stromdetektors und dem Bezugssignal ist, einen Verstärker, der das Ausgangssignal des Komparators verstärkt, und mehrere Schaltvorrichtungen, die wahlweise einen Weg für das Ausgangssignal des Verstärkers zu den mehreren Stromverstärkers herstellen, um die entsprechenden Stromverstärker zu betreiben, wodurch die Lasten wahlweise von einem Strom erregt werden, der propoz'tional dem Bezugssignal Ist.

2. Elektronische Schaltung zur Regelung des durch mehrere Lasten fliessenden Luc; ts tromes, gekennzeichnet durch mehrere stromverstärkende Transistoren mit Bias, Emitter und Kollektor, wobei jede Emitter-Kollektor-Strecke der stromverstärkenden Transistoren mit je einer der Lasten in Reihe geschaltet i^t und diese Reihenschaltungen zueinander parallel liegen, durch eine Spannungsquelle, einen Stromdetektor, der zwischen der

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BAD ORfGfNAU

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Spannungsquelle und der Parallelschaltung liegt und eine Ausgangsklemme aufweist, eine Bezugssignalquelle, die ein , Bezugssignal erzeugt, einen Komparator, der mit dem Stromdetektor und der Bezugssignalquelle gekoppelt ist und ein Ausgangssignal liefert, welches gleich der Differenz zwischen dem Ausgangesignal des Detektors und dem ßezugssignal ist, einen Verstärker, der das Ausgangssignal des Komparators verstärkt, und durch mehrere Schaltvorrichtungen, die wahlweise einen tfeg für das Ausgangssignal des Verstärkers zu den Basiselektroden der stromverstärkenden Transistoren herstellen, um die entsprechenden stromverstärkenden Transistoren zu betreiben, wodurch die mehreren Lasten wahlweise von einem Strom erregt werden, der proportional dem Bezugssignal ist.

j5. Elektronische Schaltung zur Regelung des durch mehrere Lasten fliessenden Laststromes nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor einen Widerstand enthält.

4. Elektronische Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor einen ersten, zwischen einer Klemme der .üpcjinungf.Versorgung und einem gemeinsamen Punkt der Parallelschaltung der mehreren Reihenschaltungen liegenden Wider- : t^nd, einen zweiten Widerstand und einen Transistor mit Basis. Emitter und Kollektor enthält, wobei die Basis an dem gemeinsamen Punkt und der Emitter über den zweiten Widerstand an der Klemme der Spannungsversorgung liegen und der Kollektor als Ausgang des Detektors dient.

5. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasten die Ständerwicklungen eines Gleichstrommotors mit einem magnetischen Rotor sind.

6. Elektronische Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass uie Lasten die Ständerwicklungen eines Gleichstrommotors mit einem magnetischen Rotor sind.

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BAD ORIGINAL

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7. Elektronische Schaltung nach Anspruch 5, weiterhin gekennzeichnet durch Stellungsermittlungsvorrichtungen, die einen Satz Stellungssignale erzeugen, um die Drehstellung des Rotors relativ zu den Ständerwicklungen anzuzeigen, und die mit den Schaltvorrichtungen gekoppelt sind, so dass wahlweise eine dieser Schaltvorrichtungen eingeschaltet ist.

8. Elektronische Schaltung nach Anspruch 6, weiterhin gekennzeichnet durch Stellungserraittlungsvorrichtungen, die einen Satz Stellungssignale erzeugen, um die Drehsteilung.des Rotors relativ zu den Ständerwicklungen anzuzeigen, und die mit den Sehaltvorrichtungen gekoppelt sind, so dass wahlweise eine dieser Schaltvorrichtungen eingeschaltet Ist.

Helpa./Br.

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