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Schaltungsanordnung zur Einstellung eines Motors in zwei definierte
Schaltstellungen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Einstellung
eines Motors in zwei definierte Schaltstellungen in Abhängigkeit von zwei unterschiedlichen
Steuersignalen.
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Bei Stellmotoren besteht immer wieder der Wunsch den zwei möglichen
Schaltzuständen eines Steuergliedes zwei definierte Schaltstellungen des Stellmotors
zuzuordnen. Die möglichen Schaltzustände des Steuersignals sind dabei durch zwei
unterschiedliche Steuersignale gekennzeichnet, wobei im einfachsten Falle das Vorliegen
und das Nichtvorhandensein einer Steuerspannung als Steuersignale in Frage kommen.
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Bei derartigen Schaltungsanordnungen treten die Schwierigkeiten auf,
daß sich das Steuersignal während einer Schaltphase des Stellmotors wieder ändern
kann, was zu einem sogenannten unsicheren Pendelbetrieb der Anordnung führen kann.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung der.
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eingangs erwähnten Art mit einfachen Mitteln so aufzubauen, daß ein
eindeutiges Umschalten der Schaltstellungen des Motors in Abhängigkeit der beiden
Steuersignale erreicht wird, wobei die Stillsetzung des Motors in beliebigen Schaltstellungen
möglich ist und automatisch ausgeführt wird, wenn der Motor an einen die Schaltstellung
definierenden Anschlag gelangt.
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Dies wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Gleichstrommotor
für zwei Drehrichtungen in Abhängigkeit vom Steuersignal über einen ersten Verstärker
und ein erstes Schaltmittel umschaltbar ist, daß aus dem Wechsel des Steuersignals
ein Steuersignal für einen zweiten Verstärker und ein zweites Schaltmittel zur Einschaltung
des Motors ableitbar ist, daß der zweite Verstärker über einen Rückkopplungsweg
seinen Schaltzustand aufrechterhält und daß ein dritter Verstärker den Stromanstieg
beim Festlegen des Motors in den Schaltstellungen überwacht und den zweiten Verstärker
mit dem zweiten Schaltmittel zurückstelltund den Motor absohaltet. Das erste Schaltmittel
legt die Drehrichtung des Motors und damit die Einstellung der zugeordneten Schaltstellung
fest, so daß der Motor in Abhängigkeit vom Steuersignal am Steuereingang auf kürzestem
Wege in die zugeordnete Schaltstellung gebracht wird. Das zweite Schaltmittel dient
zur Ein- und Ausschaltung des Motors, wobei die Einschaltung vom Wechsel des Steuersignals
am Steuereingang und die Ausschaltung von dem Ansprechen des dritten Verstärkers
beim Stromanstieg im Motorkreis abhängig ist. Erreicht der Motor seine Schaltstellung,
dann kann er sich nicht mehr weiterdrehen'und der aufgenommene Motorstrom nimmt
stark zu. Dieser Stromanstieg wird als Abschaltekriterium für den Motor ausgenützt.
Da die Einschaltbedingung für den Motor aufrechterhalten werden muß, ist der zweite
Verstärker mit einem Rückkopplungskreis versehen, so daß er nach seiner Ansteuerung
die Arbeitsstellung beibehält.
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Die Ansteuerung des zweiten Verstärkers mit dem Schaltmittel zur Ein-
und Ausschaltung des Motors wird zweckmäßigerweise so gelöst, daß die Steuersignale
für den zweiten Verstärker beim Wechsel des Steuersignals am Steuereingang am Ausgang
des ersten Verstärkers einmal über einen Inverter und ein erstes Differenzierglied
und zum anderen über ein zweites Differenzierglied ableitbar sind. Die Auslegung
des zweiten Verstärkers ist insbesondere so, daß der zweite Verstärker
ein
zweistufiger, direkt gekoppelter Transistor-Verstärker ist, bei dem der Rückkopplungsweg
vom Ausgang des Ausgangstransistors direkt zum Eingang des Eingangstransistors führt.
Äuf diese Weise kann unabhängig vom WirBsamsein des Rückkopplungskreises der zweite
Verstärker auch wieder leicht gesperrt werden. Dazu ist dann vorgesehen, daß der
Ausgangstransistor des dritten Verstärkers beim Stromanstieg beim Festlegen des
Motors in einer Schaltstellung leitend ist und Sperrpotential an den Steuereingang
des Ausgangstransistors des zweiten Verstärkers anschaltet.
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Damit der Eingangstransistor des zweiten Verstärkers im Arbeitszustand
des zweiten Verstärkers auch sicher gesperrt bleibt, ist weiterhin vorgesehen, daß
in den Rückkopplungskreis über eine für die Steuersignale leitende Diode ein Siebkondensator
eingeschaltet ist.
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Ein definierter Ansprechstrom für den dritten Verstärker beim Abschalten
des Motors wird dadurch gewährleistet, daß der dritte Verstärker einen Eingangstransistor
aufweist, dessen Basis an einer Schlfellwertspannung und dessen Emitter durch den
Spannungsabfall an einen Meßwiderstand im Motor stromkreis beaufschlat ist. Der
dritte Verstärker kann daher nur ansprechen, -wenn der Spannungsabfall am Meßwiderstand
des Motorkreises die Schwellwertspannung übersteigt.
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Die Erfindung wird ailand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 im Prinzipschaltbild die Schaltungsanordnung zur
Einstellung eines Motors in zwei definierte Schaltstellungen nach der Erfindung
und Fig. 2 den Stromlaufplan eines Austührungsbeispiels.
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Aus Fig. 1 ist zu entnehmen, daß die beiden Steuersignale
"O"
und "1" über den Verstärker Vr1 das Schaltmittel Kl steuern. Das Schaltmittel KI
ist beim Anstehen des Steuersignals "O" abgefallen und nimmt die gezeigte Schaltstellung
ein. Die Kontakte kil und k12 schalten den Motor M in der ersten Stromrichtung an
den Speisestromkreis an, der als Kraftfahrzeugbatterie mit den Klemmen 31 (-) und
15 (+) gezeichnet ist. Der Motorkreis ist jedoch noch durch den Kontakt k2 des Schaltmittels
K2 unterbrochen Beim Steuelsignal "i" ist das Schaltmittel Ki erregt und die Kontakte
kil und k12 polen den Motor im Motorkreis um.
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Vom Ausgang des Verstärkers Vr1 zweigen einmal ein Inverter I mit
nachgeschaltetem ersten Differenzierglied DFl und zum anderen ein zweites Differenzierglied
DF2 ab, Beide Kreise sind auf den Steuereingang eines zweiten Verstärkers Vr2 mit
dem Schaltmittel K2 geführt. Der Verstärker Vr2 wird daher bei jedem Wechsel am
Ausgang des Verstärkers Vrl und damit des Steuersignals am Steuereingang e angesteuert.
Bei dieser Ansteuerung spricht das Schaltmittel K2 an, welches über den Kontakt
k2 den Motor M in der voreingestellten Drehrichtung anlaufen läßt. Der Verstärker
Vr2 hält seinen Arbeitszustand über einen eigenen Rüchkoppluxlgskreis aufrecht.
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Ändert sich in dieser Arbeitsstellung der Anordnung das Steuersignal
am Steuereingang e, dann spricht das Schaltmittel Ki an oder fällt ab, je nachdem,
ob sich das Steuersignal von "O" in "1" oder von "1" in "O" geändert hat.
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Die Drehrichtung des Motors M folgt also unmittelbar dem Steuersignal
am Steuereingang e.
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Im Motorkreis ist ein Meßwiderstand R angeordnet. Der Spannungsabfall
an diesem Meßwiderstand R wird von dem dritten Verstärker Vr3 überwacht. Läuft der
Motor gegen einen Anschlag, der die Schaltstellung .bestirnnlt, dann kann sich der
Motor
M nicht mehr drehen und er nimmt einen stark erhöhten Strom auf. Bei diesem Stromanstieg
ergibt sich ein Spannungsanstieg am Meßwiderstand R. Der Verstärker Vr3 spricht
an und sperrt den Verstärker Vr2, der damit in die Ruhestellung zurückkehrt und
das Schaltmittel 1(2 abschaltet£ Der Kontakt k2 unterbricht den Motorkreis.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 verwendet Transistor-Verstärker.
Nimmt man an, daß das Steuersignal "l" durch Anlegen von Massepotential 31 (-) und
das Steuersignal "O" durch Abschalten dieses Potentials gekennzeichnet sind, dann
arbeitet die Anordnung wie folgt: Liegt das Steuersignal "i" an, dann ist der NPN-Eingangstransistor
TI gesperrt. Der PNP-Ausgangstransistor T2 ist ebenfalls nichtleitend. Das Schaltmittel
Kl ist nicht erregt und die Kontakte kii und ki2 schalten den Motor M in der gezeigten
Polung an. Ändert sich das Steuersignal in 11011, dann wird über den Widerstand
Ri der Transistor Ti leitend gesteuert. Der niederohmige Transistor TI bringt im
Spannungsteiler aus den Widerständen R2 und R3 einen Spannungsanstieg, der auch
zur Aussteuerung des Transistors T2 führt.
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Die Diode Di ist eine Schutzdiode für den Transistor T2, die die induktiven
Schaltstöße des Schaltmittels Kl abfängt. Das Schaltmittel Ki spricht an und die
Kontakte kil und k12 schalten den Motor M mit umgekehrter Polung an. Der erste Verstärker
mit den Transistoren TI und T2 schaltet also synchron mit dem Steuersignal am Steuereingang
e den Motor M in der einen oder anderen Polung in den Motorspeisestromkreis.
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Der zweite Verstärker weist die NPN-Tranistoren T4 und T5 auf und
steuert das Schaltmittel K2, dessen Kontakt k2 den Motorkreis schließt und unterbricht.
Der Transistor T4 ist über den Stromkreis K2-Rli-1tI0-R9 leitend gesteuert. Dieser
Stromkreis stellt gleichzeitig den Rückkopplungskreis dar.
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Der Steuereingang des Tranistors T4 ist über den Widerstand R5 einmal
über das Differenzierglied mit den Elementen Ci, R4 und D2 und zum anderen über
das Differenzierglied mit den Elementen C2, I18 und D3 sowie dem Inverter mit den
NPN-Transistor T3 mit dem Ausgang des Transistors T2 verbunden. Ist dieser Transistor
T2 nichtleitend, dann ist auch der Transistor T3 des Inverters nichtleitend, da
der Spannungsteiler R5, 116 eine Steuerspannung führt. Der Kondensator G2 des Differenziergliedes
ist aufgeladen. Alidert sich der Schaltzustand des TransistorsT2, dann wird auch
der Transistor T3 leitend. Der Kondensator C2 entlädt sich über die Diode D3 auf
den Steuereingang des Transistors T4, so daß dieser gesperrt wird. Dadurch wird
der Transistor T5 über den Widerstand n13 ausgesteuert. Das Schaltmittel K2 ist
erregt und sein Kontakt k2 schaltet den Motor M ein.
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Der Transistor T5 legt Massepotentail an den Widerstand Ril, so daß
der Transistor T4 gesperrt gehalten wird. Die Diode D5 ist wieder eine Schutzdiode.
Der Kondensator C3 und die Diode D4 sowie der Widerstand R12 bringen eine Siebung
und Versteilerung im Rückkopplungskreis.
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Die Dioden D2 und D3 stellen sicher, daß nur Sperrimpulse auf den
Steuereingang des Transistors T4 gelangen können.
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Nach einer Ansteuerung des Transistors T4 hält der zweite Verstärker
mit den Transistoren T4 und T5 sowie dem Schaltmittel I(2 seinen Arbeitszustand
aufrecht unabhängig von dem Steuersignal am Steuereingang e.
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Ist der. Transistor T2 dagegen leitend, dann lädt sich der Kondensator
Cl auf. Dies ist der Fall, wenn das Steuersignal all0" ansteht. Ändert sich das
Steuersignal in "1", dann wird der Transistor T2 nichtleitend. Der Kondensator Cl
entlädt sich und gibt einen Sperrimpuls an den Transistor T4 ab. Auf diese Weise
ist sichergestellt, daß der Transistor T4 jedesmal gesperrt wird, wenn sich das
Steuersignal am Steuereingang e ändert. Dies hat dann jedesmal ein Anlassen des
Motors
M über das Schaltmittel Ki zur Folge. Die Drelwrichtung des
Motors M hängt dabei vom Schaltzustand des Sehaltmittels KI und damit vom Steuersignal
am Steuereingang e ab.
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Ändert sich beim Arbeitszustand des Schaltmittels K2 das-Steuersignal
am Steuereingang e, dann ändert das Schaltmittel I<A die Drehrichtung des Motors
M sofort.
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Im Motorkreis ist ein Meßwiderstand R eingeschleift, an dem der Emitter
des Eingangstransistors T6 des dritten Verstärkers angeschaltet ist. Die Basis dieses
Transistors T6 ist über den Spannungsteiler R14, R15, R16 auf ein einstellbares
Sperrpotential gelegt, so daß dieser Transistor T4 nur leitend gesteuert wird, wenn
der Spannungsabfall am Meßwiderstand R das Sperrpotential übersteigt. Der dritte
Verstärker umfaßt auch noch die Transistoren T7 und T8, die über die Widerstände
n17 bis R20 mlteinander und mit dem Eingangstransistor T6 gekoppelt sind. Wird der
Transistor T6 leitend, dann werden auch die Transistoren T7 und T8 leitend. Der
Ausgang des Transistors T8 sperrt den Transistor T5 des zweiten Verstärkers, da
er das Steuerpotential über den Widerstand 1113 abschaltet, Das Schaltmittel K2
fällt ab und der Kontakt k2 unterbricht den Motorkreis. Der Verstärker mit den Transistoren
T4 und T5 wird zurückgestellt, wobei der Spannungsabfall am Widerstand 119 den Transistor
T4 leitend hält. Der dritte Verstärker mit den Transistoren T6 bis T8 wird ebenfalls
zurückgestellt, da am Meßwiderstand R nun kein Spannungsabfall mehr auftritt.