DE2235176A1

DE2235176A1 - Elektronisches geraet zur anzeige der geschwindigkeit eines elektrischen gleichstrommotors

Info

Publication number: DE2235176A1
Application number: DE2235176A
Authority: DE
Inventors: Guido Galli; Vito Tateo
Original assignee: Magneti Marelli SpA
Current assignee: Marelli Europe SpA
Priority date: 1971-07-31
Filing date: 1972-07-18
Publication date: 1973-02-08
Also published as: NL7207956A; FR2147962B1; US3818343A; IT940435B; AR193415A1; FR2147962A1; ZA725234B; ES403316A1; TR17252A

Description

PATENTANWALT DlPL-INQ. JOACHIM STRASSE

HANAU · RÖMERSTR. 19 · POSTFACH 7»J · TEL.20803· TELEQRAMME: HANAUPATENT · TELEX: 4184782pal

FABBRICA ITALIANA MAGNET! MARELLI S.p.A. 17. JuII 1972 Mllano,'Italien Str/Jg- 10 794

Elektronisches Gerät zur Anzeige der Geschwindigkeit eines elektrischen Gleichstrommotors

0Ie vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Gerat, das In der Lage Ist, die Geschwindigkeit eines elektrischen Gleichstrommotors anzuzeigen.

Aufgabe der Erfindung* I st es, ein Gerät verfügbar zu machen, das ohne mechanische Organe ausgebildet Ist und das einfach an Motore angesetzt werden kann, ohne deren normale Funktion zu beeinflussen.

Etne besondere Aufgabe liegt nach darin, ein elektronisches Gerät für einen über einen elektronischen Schalter versorgten elektrischen Fahrmotor zu schaffen.

Erfindungsgemäß werden die genannten und weitere Aufgaben von einem Gerät erfüllt, das Im wesentlichen einen logarithmischen Verstärker aufweist, an dessen Eingang zwei Spannungssignale angelegt werden, und zwar ein kontinuierliches proportional

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dem vom Motor aufgenommenen Strom entsprechendes und ein
anderes abwechselnd hoher Frequenz und einer der Versorgungsspannung des Motors proportionaler Amplitude, aber begrenzten Wertes gegenüber demjenigen des vorgenannten kontinuierlichen Signals; das Ausgangssignal des Verstärkers Ist dabei an einen HochpaßfIiter angeschlossen, welcher am Ausgang ein abwechselndes Slgnai einer Amplitude abgibt, die proportional der Tourenzahl des Motors Ist.

Die Erfindung beruht also auf der Verwendung eines elektronischen Schaltkreises analogischer Gattung, welcher unter Ausnutzung der DlfferentI a I β Igenschaften eines iogarIthmlsehen
Verstärkers den Te I Iungsvorgang zwischen zwei elektrischen
Signalen bewerkstelligt.

Au* der Verstärkertechnik Ist es bekannt, daß beim Anlegen an den Eingang eines logarithmischen Verstärkers eines Polarlsatlonsslgnats V am Ausgang ein Signal Vu ■ K logV entsteht,
dessen Differential-Zuwachs durch

dVu K_

dV " V
PP

gegeben Ist. Demgemäß wird beim Anlegen on den Eingang des
Verstärkers auch eines veränderlichen Wechsel si gnaIs Vl
kleiner Amplitude gegenüber derjenigen des Polarisationsslgnals und hoher Frequenz gegenüber den Veränderungen der

Polarisation wird dieses Signal am Ausgang um -n verstärkt

ρ
vorgefunden, so daß das steh ergebende Signal

V - K'log V ♦ § Vl
^P P

sein wird, wobei der erste Ausdruck K.log V die Gleichstrom-

P κ
komponente (Ruhesignal) und der zweite Ausdruck y die ver-

P
ändertlche Komponente bezeichnet, welche mittels eines

Filters separiert werden kann.

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Wird als PolarlsatlonssIgnal erfIndungsgemäß ein Gleichstromsignal proportional dem vom Motor aufgenommenen Strom benutzt und als veränderliches Signal ein Wechse I strömst gnaf. einer der Versorgungsspannung proportionalen Amplitude benutzt, Ist es offensichtlich, daß aus den genannten Gründen am Ausgang ein den beiden Quotienten proportionales Signal vorliegen wird, .so daß man bei Wegfall der Gleichstromkomponente letzten Endes ein WechseIsIgnaI einer der Tourenzahl (n In Umdrehungen pro Minute) des Motors proportionalen Amplitude haben wird. .

Wenn die vom Motor abzunehmenden Strom- und Spannungs-Signale nicht kontinuierlich (gleichmäßig) sind, sondern der Art quadratischer oder ähnlicher Wellen, müssen slo In gleichmäßige Signale umgewandelt werden, um sie jeweils für die Polorlslerung des Verstärkers und die nachherigen Umwandlungen In WechseIsIgnaI β einer bestimmten Frequenz und Amplitude proportional dem Durchschnittswert der Versorgungsspannung des Motors umgeformt werden.

Dafür wird das erfindungsgemäße Gerät mit Filtern versehen, um den Durchschnittswert der vom Motor abgenommenen Signale zu erhalten. Das Gerät weist auf alle Fälle einen elektronischen Schalter zur Umformung (Musterspannung) des Glelchstromslgnals proportional zur Versorgungsspannung oder deren Durchschnittswert In ein WechseIsIgnal auf sowie weitere Organe zur Beseitigung der Gleichstromkomponente aus dem Wechselstromsignal, das vom Schalter abgegeben wird, und um die Amplitude des Signals abzuschwächen, bevor es an den Verstärker angelegt wird.

Die Erfindung wird Im Nachfolgenden unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben, In der iedlgilch ein Beispiel angegeben Ist. Das elektrische Blockschema des elektronischen Anzeigegeräts für die Geschw I nd I gke 11 ze Igt g I nen

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mittels Reihenwicklung und über einen elektronischen Schalter der Bauart Chopper von Jones versorgten elektrischen Gleichstrommotor.

In der Schaltung Ist mit 1 der elektrische Gleichstrommotor bezeichnet, welcher mittels einer In Serie geschalteten Wicklung 2 erregt wird, während mit 3 und 4 die beiden Einspeisklemmen und mit 5 der elektronische Schalter Type Chopper von Jones, über welchen die Batterie 6 den Motor versorgt, bezeichnet sind.

Der elektronische Schalter 5 Ist dem Fachmann an steh bekannt, so daß sich dessen Beschreibung Im einzelnen erübrigt. Nur soll erwähnt werden, daß durch die Anordnung dieses Schalters an den Motoranschluß 4 das Einspeissignal quadratische Wellenform aufweist wie schematisch dargestellt.

Das elektronische Anzeigegerät der Geschwindigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Widerstand 7 kleinen Wertes auf, der In Serie mit dem Motor geschaltet Ist und den Anschluß 3 an die Masse legt, eine erste elektrische Schaltung L., welche an der Endklemme 3 ein Spannungssignal abnehmen kann, das proportional dem vom Motor aufgenommenen Strom Ist und dasselbe In etn Gielchslgnal umformen kann, eines diesem Strom proportionalen Durchschnittswertes, eine zweite Scha I tung» L-* welche von der Endklemme 4 ein der Versorgungsspannung des Motors proportionales Signal abnehmen kann und dasselbe In ein WechseIsIgnaI bestimmter Kennzeichen umformen kann, einen logarithmischen Verstärker AL, an dessen Eingang die vorgenannten beiden Gleich- bzw. WechseIslgnaIe angelegt sind, und schließlich ein Hochpaßf11ter F am Eingang des Verstärkers AL.

Die Schaltung L. weist maßgeblich einen NlederpaßtfI{tor β und einen Verstärker 9 auf. Der Filter liefert einen Mittelwert des bei 3 abgenommenen Signals, so daß dasselbe ein Glelch-

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signal wird und als Pol ar I satlonsslgnal des Verstärkers benutzt werden kann, an den ersten Eingang 10 angelegt.

Öle Schaltung L₂ welst ebenfal Is einen Nlederpaßf11tor 11 auf, um einen Durchschnittswert der Versorgungsspannung zu erhalten, einen elektronischen Schalter 12 und einen .Schwächungs-Transformator 13, weicher das Signal an den zweiten Eingang 14 des Verstärkers anlegt. Der Schalter 12 formt das Gleichstromsignal auf proportional den Durchschnittswert der Versorgungsspannung In ein Wechselsignal einer bestimmten Frequenz,, und das nachfolgende Gerät 13 beseitigt die Gleichstromkomponente aus diesem WechseI signal und reduziert dessen Amplitude. Letzten Endes Ist das an 14 angelegte Signal ein Wechselstromsignal hoher Frequenz einer der Versorgungsspannung proportionalen Amplitude, aber eines unerheblichen Wertes gegenüber dem Pol ar I satlonsslgnal, das an 10 angelegt wird.

Die Anordnung der Filter 8 und 11 Ist In Abhängigkeit der für den Motor verwendeten E InspeIsungsart. Es Ist offensichtlich, daß dieselben entfallen, wenn das Versorgungssigna I bei 3 und 4 gleichförmig (kontinuierlich) 1 st.

Der Schalter 12 und das Gerat 13 sind dagegen stets vorhanden. Dieselben sind bekannter Art und könnten eine Einheit bilden, die In der Lage Ist, am Ausgang ein Wechselsignal eines Null-Durchschnittswertes und einer bestimmten Amplitude abzugeben.

Der logarithmisch· Verstärker AL weist den Wirkverstärker 15 auf» sowie die Rückkopplung 16 mit den Widerständen R,, R₂. R₃ R₄ und den Dioden D., D«, D₃.

Auch der logarithm!»ehe Verstärker Ist bekannter Ausbildung, und es erfolgt daher keine nähere Beschreibung.

• 6 "".

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Bei der Funktion werden das dem vom Motor aufgenommenen Strom proportionale Signal, das bei 3 abgenommen wird und von K.I geliefert wird, und das der ElnspetBespannung proportionale Signal, das bei 4 abgenommen wird, von

V ■ E ♦ Rl ■ K₂ η I ♦ Rl

geliefert, und zwar nach den vorerwähnten Umformungen, an die Einginge 10 und 14 des Verstärkers angelegt, welcher am Ausgang ein Signal liefert, das dem Quotienten

K₂ n I ♦ Rl

entspricht. Nachdem mittels des Filters F die Gleichstromkomponente dieses Signals ausgeschieden wird, entsteht bei 18 ein veränderliches Signal K₃ n einer der Geschwindigkeit des Motors proporltonaien Amplitude. Sollte am Ausgang eine Gleichspannung erwünscht sein, welche sich linear mit der Tourenzahl n des Motors verändert, wird das Signal später bei 19 verstärkt und mittels eines WeIlenspttzen-Oetektors 20 getastet. Dadurch verfügt man am Ausgang 2t über ein Glelchslgnal ähnlich dem in üblicher Art von einem tachometrischen Dynamo abnehmbaren.

Bei der dargestellten Einspeisung 1st der Widerstand 7 bereits vorgesehen, um ein Stromsignal an den elektronischen Schalter abzugeben. Es Ist daher verständlich, daß In der In Betracht gezogenen Schaltung, die üblicherweise bei Bahn- oder Fahrmotoren zur Verwendung kommt, die Verwendung des erflndungsgemäßen elektronischen Gerät» keinerlei Veränderungen am Motor erfordert. Indem lediglich die Verbindung mit seinen Endanschlüssen 3 und 4 genügt.

0·· gezeigte Gerät kann Änderungen Je nach den örtlichen Erfordernissen erfahren oder Je nach dem Motor und andere, ohne daß der Erfindungsbereich verlassen wird.

Ansprüche; 2098&6/0841

Claims

A η s ρ r Ü c h a ·.

Elektronisches Gerat zur Anzeige der Geschwindigkeit eines elektrischen Gleichstrommotors, dadurch g e k en η ζ β I c h η e t , daß es

- eine Schaltung aufweist, welche In der Lage Ist, vom Motor zwei Spannungssignale abzunehmen eines proportional dem vom Motor aufgenommenen Strom und das andere proportional der Versorgungsspannung des Motors und außerdem In der Lage Ist, die genannten Signale In Gleichstromsignale umzuformen, falls sie nicht schon dieser Art sind, und das der Spannung proportionale Gleichstromsignal In ein WachseIsignal hoher Frequenz und einer der Versorgungsspannung des Motors proportionalen Amplitude umzuformen. Jedoch geringeren Wertes gegenüber dem dem Strom proportionalen Gleichsignal;

- einen logarithmischen Verstärker (AL) aufwetst. In dessen Eingang als Pol artslersfgnale des dem eventuell verstärkten Strom proportionale GIeIchstromsignaI angelegt wird, und als veränderliches Signal, die vorgenannte der Versorgungsspannung proportionale Wechselstroms I gnal;

- und schließlich einen Hochpaßfilter (F) am Ausgang des logarithmischen Verstärkers aufweist, welcher am Ausgang ein der Motorgeschwindigkeit als Amplitude proportionales Signal gibt.

Gerät gemäß Anspruch' 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformung des der Einspeisspannung proportionalen GIeIchslgnals In ein Wechselstromsignal hoher Frequenz mittels eines elektronischen Schalters erhalten wird und das so geformte Signal an den Verstärker über einen Minderungs-Umformer erfolgt.

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3. Gerät gemäß Ansprüchen 1 und 2, angewandt an einem mit Wicklung In Serie (2) erregten Motors, gekennzeichnet durch einen mit dem Motor In Serie, geschatteten Widerstand (7) und durch zwei Schaltungen zur Abnahme der Signale (L., L-), wo eine an eine Klemme (3) des Motors In Abzweigung des Widerstands, zur Abnahme des dem Strom proportionalen Signals angeschlossen Ist und die andere Schaltung (L-) an die andere Klemme (4) des Motors zur Abnehme der der Versorgungsspannung des Motors proportionalen Signals angeschlossen Ist und den eIektronI sehen Schalter (12) aufweist und den Minderungs-Transformator (13).

4. Gerät gemäß Anspruch 3, wobei der Motor, Insbesondere ein Fahrmotor, durch ein Signal mit quadratischer Welle über •Inen elektronischen Schalter der Gattung Chopper von Jones (5) versorgt wird, mit einem In Serie geschalteten Widerstand (7), dadurch gekennzeichnet, daß der betreffende Widerstand als Stromdetektor sowohl des elektrischen KontrolI Stroms des Motors als auch der Abnahmeschaltung des dem Strom (L.) proportionalen Signals als auch Jede Abnahmeschaltung von Signalen (L., L₂) am Eingang einen Filter (8, II) aufweist, um das an den Klemmen des Motors abgenommene Signal In Glelchslgnal zu wandeln.

5. Gerät gemäß den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennze I chnet, daß dem Hochpaßfilter (F) am Ausgang (17) des logarithmischen Verstärkers (AL) ein Verstärker (19) und ein WeIlenspItzen-Detektor (20) folgt.
2 Π 9 8 B B / η P