DE2212534A1 - Elektrische schaltungsanordnung zum regeln der drehzahl eines elektromotors - Google Patents

Elektrische schaltungsanordnung zum regeln der drehzahl eines elektromotors

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DE2212534A1
DE2212534A1 DE19722212534 DE2212534A DE2212534A1 DE 2212534 A1 DE2212534 A1 DE 2212534A1 DE 19722212534 DE19722212534 DE 19722212534 DE 2212534 A DE2212534 A DE 2212534A DE 2212534 A1 DE2212534 A1 DE 2212534A1
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electrical circuit
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Romano Grieshaber
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Rheinelektra AG
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Rheinelektra AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P1/00Details of instruments
    • G01P1/07Indicating devices, e.g. for remote indication
    • G01P1/08Arrangements of scales, pointers, lamps or acoustic indicators, e.g. in automobile speedometers
    • G01P1/10Arrangements of scales, pointers, lamps or acoustic indicators, e.g. in automobile speedometers for indicating predetermined speeds
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/34Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using Ward-Leonard arrangements

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Description

  • Elektrische Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Elektromotors Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Elektromotors, insbesondere eines Elektromotors in Leonardschaltung, mit einem Istwertgeber, einem Sollwertgeber, einem Istwert-Sollwert-Vergleicher und einem einem Stellglied zugeordneten Stellantrieb. Dabei kann, insbesondere dann, wenn es sich um einen Gleichstrommotor handelt, das Stellglied ein z. B. im Feldkreis des Elektromotors liegender Stellwiderstand sein. Den folgenden Ausführungen liegt eine solche Ausführungsform der zuvor beschriebenen Schaltungsanordnung zugrunde, - ohne daß dadurch deren Anwendungsbereich in irgendeine Richtung eingeschränkt wird.
  • Bei den bekannten elektrischen Schaltungsanordnungen der eingangs beschriebenen Art wird mit Hilfe von Istwertgeber und Sollwertgeber der Istwert und der Sollwert analog dargestellt, z. B. in Form einer der tatsächlichen bzw. der gewünschten Drehzahl proportionalen Spannung, ist der Istwert-Sollwert-Vergleicher als Brückenschaltung aufgebaut - wobei in einem Brückenzweig der Istwertgeber, in einem anderen Brückenzweig der Sollwertgeber vorgesehen sind - und ist an die Brückendiagonale als Stellantrieb - zumeist über einen Verstärker - ein Servomotor angeschlossen. Mit anderen Worten arbeiten die bekannten elektrischen Schaltungsanordnungen der eingangs beschriebenen Art gleichsam durchgehend analog. Das führt in vielen Fällen zu einer nur begrenzten Genauigkeit, insbesondere laufen die bekannten elektrischen Schaltungsanordnungen der in Rede stehenden Art einerseits mit der Temperatur, andererseits aber auch mit der Zeit, einfach weg.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art so aus zugestalten, daß sie bei einfachem Aufbau relativ genau, insbesondere temperatur- und zeitstabil ist.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Istwertgeber als Impulsgeber mit nachgeschalteter Zählkette mit vorwählbarer Zählzeit, der Sollwertgeber als ein eine dem Sollwert entsprechende Impulszahl darstellendes Gerät, der Istwert-Sollwert-Vergleicher als ein bei einer einstellbaren Abweichung zwischen der vom Istwergeber festgestellten Impulszahl und der.vom Sollwertgeber dargestellten Impulszahl eine einstellbare Anzahl von Stellimpulsen abgebendes Gerät und der Stellantrieb als die vom Istwert-Sollwert-Vergleicher gegebenen Stellimpulse direkt in eine rotative oder lineare Bewegung umsetzender Stellmotor ausgeführt sind. Während also die bekannten elektrischen Schaltungsanordnungen, von denen die Erfindung ausgeht, durchgehend analog arbeitend aufgebaut sind, arbeitet die erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung durchgehend digital, - ohne daß an irgendeiner Stelle eine Analog/Digital-Umsetzung bzw. eine Digital/Analog-Umsetzung angewendet würde.
  • Die der digitalen Technik imanenten Vorteile, wie Temperatur-und Zeitstabilität sowie Unabhängigkeit der Auflösung vom Meßbereich insgesamt, werden also konsequent ausgenutzt.
  • Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung auszugestalten und weiterzubilden.
  • Grundsätzlich kann der Sollwertgeber in gleicher Weise wie der Istwertgeber ausgeführt sein, d. h. als Impulsgeber mit nachgeschalteter Zählkette mit vorwählbarer Zählzeit. Dabei kann einerseits über die Impulsfrequenz, andererseits über die Zählzeit eine bestimmte Impulszahl und damit ein bestimmter Sollwert vorgegeben werden - wobei praktisch jeder beliebige Sollwert dargestellt werden kann. Häufig wird die erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung aber auch dort eingesetzt, wo nur eine bestimmte Anzahl diskreter Sollwerte vorkommt. Dann empfiehlt es sich, den Sollwertgeber als Speicher mit einer Anzahl von einspeicherbaren, einer Anzahl von Sollwerten entsprechenden, abrufbare Impulzahlen auszuführen.
  • Um die erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung bei gleichem Aufbau in Verbindung mit Stellgliedern unterschiedlichen Auflösungsvermögens einsetzen zu können, muß der Stellantrieb natürlich so ausgelegt sein, daß das maximal in Betracht kommende Auflösevermögen durch einen Stellimpuls realisiert werden kann. Sind dann im Einzelfall Stellglieder vorgesehen, die ein geringeres Auflösungsvermögen haben, so werden mehrere Stellimpulse je wirksamen Stellschritt benötigt. Hier empfiehlt eine weitere Lehre der Erfindung, den Istwert-Sollwert-Vergleicher mit einer die Stellimpulse zählenden Zählkette mit vorwählbarer Zählzeit auszurüsten. Über die vorwählbare Zählzeit dieser Zählkette kann dann die erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung an das Auflösungsvermögen des jeweilig verwendeten Stellgliedes angepaßt werden.
  • Im übrigen empfiehlt es sich, die jeweils verwendeten Zählketten hinsichtlich der Zählzeit netzgesteuert auszuführen und/oder dem Istwertgeber und dem Sollwertgeber und/oder dem Istwert-Sollwert-Vergleicher gemeinsam eine umsteuerbare Zählkette zuzuordnen.
  • Schließlich wird als Stellmotor, der erfindungsgemäß die vom Istwert-Sollwert-Vergleicher abgegebenen Stellimpulse direkt in eine rotative oder lineare Bewegung umsetzt, zweckmäßigerweise ein Schrittmotor verwendet, und zwar unabhängig davon, ob eine rotative oder eine lineare Bewegung gewünscht wird. Für eine lineare Bewegung kann natürlich auch ein Linearmotor eingesetzt werden.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigen in schematischer Darstellung: Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Elektromotors und Fig. 2 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltungsanordnung.
  • Die in den Fig. dargestellte elektrische Schaltungsanordnung ist zum Regeln der Drehzahl eines Elektromotors 1 bestimmt und besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Istwertgeber 2, einem Sollwertgeber 3, einem Istwert-Sollwert-Vergleicher 4 und einem Stellantrieb 5, der einem Stellglied 6 zugeordnet ist.
  • Erfindungsgemäß sind der Istwertgeber 2 als Impulsgeber 7 mit nachgeschalteter Zählkette 8 bzw. 12, der Sollwertgeber 3 als ein eine dem Sollwert entsprechende Impuls zahl darstellendes Gerät, der Istwert-Sollwert-Vergleicher 4 als ein bei einer einstellbaren Abweichung zwischen der vom Istwertgeber 2 festgestellten Impuls zahl und der vom Sollwertgeber 5dargestellten Im-Impulszahl eine einstellbare Anzahl von Stellimpulsen abgebendes Gerät und der Stellantrieb 5 als die vom Istwert-Sollwert-Vergleicher 4 abgegebenen Stellimpulse direkt in eine rotative Bewegung umsetzender Stellmotor ausgeführt. Im einzelnen ist das in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bzw. 2 wie folgt realisiert: Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht einerseits der Istwertgeber 2 aus dem Impulsgeber 7 und der nachgeschalteten Zählkette 8, ist andererseits der Sollwertgeber 3 in gleicher Weise wie der Istwertgeber 2 ausgeführt, nämlich ebenfalls mit einem Impulsgeber 9 mit nachgeschalteter Zählkette 10 mit vorwählbarer Zählzeit, und weist der Istwert-Sollwert-Vergleicher 4 eine die Stellimpulse zählende Zählkette 11 mit vorwählbarer Zählzeit auf.
  • Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dagegen ist der Sollwertgeber 7 als Speicher mit einer Anzahl von eingespeicherten, einer Anzahl von Sollwerten entsprechenden, abrufbaren Impulszahlen ausgeführt und ist für den Istwertgeber 2 und den Istwert-Sollwert-Vergleicher 4 gemeinsam eine umsteuerbare Zählkette 12 vorgesehen. Im übrigen sind in beiden Ausführungsbeispielen die Zählketten 8, 10, 11 und 12 netzgesteuert ausgeführt. Die Funktionsweise der dargestellten elektrischen Schaltungsanordnung ist folgende: Zunächst wird der Sollwert eingestellt. Das kann - was im einzelnen nicht dargestellt ist - zweckmäßigerweise gleichsam in einem "Durchgriff durch die für das Regeln der Drehzahl erforderliche Funktion der Schaltungsanordnung geschehen. Ausgehend von der Nullstellung wird dabei an den Stellantrieb 5 unmittelbar nacheinander eine Anzahl von Stellimpulsen gegeben, die dazu führt, daß der Stellantrieb 5 über das Stellglied 6 die Drehzahl des Elektromotors 1 entsprechend der gewünschten Drehzahl beeinflußt.
  • Während des stationären Betriebes, in der Zeit also, in der die erfindungsgemäße elektrische Schaltungsanordnung die Drehzahl des Elektromotors 1 regeln soll, wird nun die vom Istwertgeber 2 festgestellte Impulszahl - Anzahl der vom Impulsgeber 7 während einer vorgegebenen Zählzeit abgegebenen und von der Zählkette 8 bzw. 12 gezählten Impulse - als Istwert mit der vom Sollwertgeber 3 dargestellten Impuls zahl als Sollwert verglichen. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird dabei vom Sollwertgeber 3 die als Sollwert darzustellende Impulszahl in gleicher Weise gewonnen wie die vom Istwertgeber 2 als Istwert festzustellende Impulszahl, es wurden nämlich die vom Impulsgeber 9 während einer vorgegebenen Zählzeit abgegebenen Impulse von der Zählkette 10 gezählt. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dagegen ist im Sollwertgeber 3 eine Anzahl von bestimmten Sollwerten entsprechenden Impulszahlen gespeichert, von denen jeweils eine abgerufen wird. Stellt nun der Istwert-Sollwert-Vergleicher eine vorgegebene, einstellbare Abweichung zwischen der vom Istwertgeber 2 festgestellten Impuls zahl und der vom Sollwertgeber 3 dargestellten Impuls zahl fest, so gibt er eine dem Auflösungsvermögen des Stellgliedes angepaßte Anzahl von Stellimpulsen ab, die von der Zählkette 11 bzw. 12 gezählt werden. Über die abgegebenen Stellimpulse wird der z. B. als Schrittmotor ausgeführte Stellantrieb 5 betätigt und damit das Stellglied 6 in dem Sinne beeinflußt,'daB die Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert geringer wird.
  • Das zuvor geschilderte Regeln mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wiederholt sich natürlich ständig.
  • Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß die erläuterte elektrische Schaltungsanordnung zwar als zum Regeln der Drehzahl eines Elektromotors beschrieben worden ist, sie kann jedoch ohne weiteres überall dort eingesetzt werden, wo einerseits der Istwert als Impuls zahl dargestellt werden kann und andererseits ein von einem Stellantrieb zu betätigendes Stellglied eingesetzt werden kann.

Claims (9)

  1. Patentansprüche:
    rm W Elektrische Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Elektromotors, insbesondere eines Elektromotors in Leonardschaltung, mit einem Istwertgeber, einem Sollwertgeber, einem Istwert-Sollwert-Vergleicher und einem einem Stellglied zugeordneten Stellantrieb, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Istwertgeber (2) als Impulsgeber (7) mit nachgeschalteter Zählkette (8 bzw. 12) mit vorwählbarer Zählzeitlder Sollwertgeber (3) als ein eine dem Sollwert entsprechende Impulszahl darstellendes -Gerät> der Istwert-Sollwert-Vergleicher (4) als ein bei einer einstellbaren Abweichung zwischen der vom Istwertgeber (2) festgestellten Impulszahl und der vom Sollwertgeber (3) dargestellten Impulszahl eine einstellbare Anzahl von Stellimpulsen gebendes Gerät. und der Stellantrieb (5) als die vom Istwert-Sollwert-Vergleicher (4) abgegebenen Stellimpulse direkt in eine rotative oder lineare Bewegung umsetzender Stellmotor ausgeführt sind.
  2. 2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählkette (8) des Istwergebers (2) hinsichtlich der Zählzeit netzgesteuert ist.
  3. 3. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgeber ()) als Impulsgeber (9) mit nachgeschalteter Zählkette (10) mit vorwählbarer Zählzeit ausgeführt ist.
  4. 4. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählkette (10) des Sollwertgebers (3) hinsichtlich der Zählzeit netzgesteuert ist.
  5. 5. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenr,zeichnet, daß der Sollwertgeber ()) als Speicher mit einer Anzahl von einspeicherbaren, einer Anzahl von Sollwerten entsprechenden, abrufbaren Impulszahlen ausgeführt ist.
  6. 6. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert-Sollwert-Vergleicher (4) eine die Stellimpulse zählende Zählkette (11) mit vorwählbarer Zählzeit aufweist.
  7. 7. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählkette (11) des Istwert-Sollwert-Vergleichers (4) hinsichtlich der Zählzeit netzgesteuert ist.
  8. 8. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß dem Istwertgeber (2) und dem Sollwertgeber ()) und/oder dem Istwert-Sollwert-Vergleicher (4) gemeinsam eine umsteuerbare Zählkette (12) zugeordnet ist.
  9. 9. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (5) als Schrittmotor ausgeführt ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2833981A1 (de) * 1977-08-05 1979-02-08 Fujitsu Ltd Anordnung zur steuerung der drehzahl eines motors, insbesondere eines magnetband-transportmotors

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2833981A1 (de) * 1977-08-05 1979-02-08 Fujitsu Ltd Anordnung zur steuerung der drehzahl eines motors, insbesondere eines magnetband-transportmotors

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