DE2449395A1 - SWITCHING DEVICE FOR CHANGING THE DIRECTION OF ROTATION OF ELECTRIC MOTORS - Google Patents
SWITCHING DEVICE FOR CHANGING THE DIRECTION OF ROTATION OF ELECTRIC MOTORSInfo
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Description
a se ι 244939a se ι 244939
TP-St/uhTP-St / uh
4. Oktober 19744th October 1974
Schalteinrichtung zur Umschaltung der Drehrichtung von ElektromotorenSwitching device for switching the direction of rotation of electric motors
Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung zur Umschaltung der Drehrichtung von mit einer Regeleinrichtung für den Stromdurchfluß versehenen Elektromotoren, vorzugsweise von Fahrzeugen, insbesondere Flurförderzeugen, besonders Hubladern, mit zwei je einer Fahrtrichtung zugeordneten Fahrtrichtungsschützen, die wechselweise mittels eines Fahrtrichtungsumschalters angesteuert werden. Bei Elektro-Flurförderzeugen mit impulsgesteuerten Gleichstrommotoren ist es bekannt, einen Fahrtrichtungsumschalter für die Einstellung des DrehsinnsThe invention relates to a switching device for switching the direction of rotation from with a control device for the current flow provided electric motors, preferably of vehicles, in particular Industrial trucks, especially lift trucks, with two direction gates each assigned to one direction of travel, which are controlled alternately by means of a direction switch. at Electric industrial trucks with pulse-controlled DC motors are known to have a direction switch for setting the direction of rotation
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des Elektromotors und einen Geschwindigkeiis-Sollwertgeber, der ein Sollwertsignal an die Impulssteuerung gibt, zu verwenden. Der Geschwindigkeite-Sollwertgeber wird dabei meist durch Pedale gesteuert. Wird der Fahrtrichtungsumschalter durch die gleichen Pedale gesteuert, ist rein mechanisch eine Ko.ppa.ung derart möglich, daß die Umschaltung des Fahrtrichtungsschalters nur dann erfolgt, wenn der mechanische Teil des Sollwertgebers auf Null gestellt ist. Eine solche mechanische Koppelung ist schwierig, wenn der Fahrtrichtungsumschalter von Hand betätigt wird und somit in nicht unbeachtlicher Entfernung vom Geschwindigkeits-Sollwertgeber aig eordnet ist. Ist der Fahrtrichtungsschalter von dem Geschwindigkeits-Sollwertgeber unabhängig, ist es möglich, den Fahrtrichtungsuraschalter zu betätigen, während ein starker Strom durch den Motor fließt, beispielsweise bei Hubladern, um einen schnellen Fahrtrichtungswechsel zu ermöglichen» Das ergibt jedoch nicht nur einen starken Stoß im Antriebssystem sondern auch Lichtbogen und damit Abbrand an den Kontakten, durch die der Motorstrom fließt.of the electric motor and a speed setpoint generator, which sends a setpoint signal to the pulse control. The speed setpoint generator is mostly controlled by pedals. The direction switch is operated by the same pedals controlled, a co.ppa.ung is purely mechanical possible that the changeover of the direction switch only takes place when the mechanical part of the Setpoint generator is set to zero. Such a mechanical coupling is difficult when the direction switch is operated by hand and therefore at a not inconsiderable distance from the speed setpoint generator aig is arranged. If the travel direction switch is independent of the speed setpoint generator, it is possible to operate the direction switch while a strong current is flowing through the motor flows, for example in the case of lift trucks, in order to enable a quick change of direction However, not only a strong shock in the drive system but also an electric arc and thus erosion on the contacts, through which the motor current flows.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diese Nachteile zu beseitigen und rein elektronisch durch eineThe invention is based on the object to eliminate these disadvantages and purely electronically by a
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Schaltung zu erzielen, daß beim Umschalten der Motorstrom abgeschaltet ist.To achieve circuit that when switching the motor current is switched off.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung in Reihe mit den Schützspulen des Fahrtrichtungsumschalters ein Stromfühler angeordnet, welcher ein bei einer auftretenden Stromunterbrechung das Eingangssignal der Regelvorrichtung für den Stromfluß durch den Elektromotor auf Null steuerndes Signal auslöst. Dadurch wird gesichert, daß sofort beim Abschalten des einen Schützes ein Signal zum Abschalten des Motorstromes gegeben wird und der Motorstrom erst dann wieder fließen kann, wenn das andere Schütz bereits eingeschaltet ist. Besonders zweckmäßig ist die Anwendung bei impulsgesteuerten Gleichstrommotoren für Elektro-Fahrzeuge, insbesondere Flurförderzeuge, speziell Hublader.To solve this problem, according to the invention, in series with the contactor coils of the direction switch a current sensor is arranged, which a when a current interruption occurs the input signal of the Control device for the flow of current through the electric motor triggers a signal that controls zero. This will ensured that a signal to switch off the motor current is given immediately when one contactor is switched off and the motor current can only then flow again, if the other contactor is already switched on. The use of pulse-controlled devices is particularly useful DC motors for electric vehicles, in particular Industrial trucks, especially lift trucks.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform ist der Stromfühler als Widerstand ausgestaltet und ist die Spannung vor diesem Widerstand an die Basis eines Transistors gelegt, dessen Emitter ebenso wie die andere Seite des Widerstandes am Minuspol der Batterie liegt und dessen Kollektor mit der Eingangssignalleitung der Impulssteuerung in Verbindung steht. Das hatIn an expedient embodiment, the current sensor is designed as a resistor and is the Voltage before this resistor is applied to the base of a transistor, its emitter as well as the the other side of the resistor is connected to the negative pole of the battery and its collector with the input signal line the pulse control is in communication. That has
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2Λ Λ93952Λ Λ9395
A SE J. - 4 - £ *+ 4 O O 3 UA SE J. - 4 - £ * + 4 O O 3 U
die Folge, daß dann, wenn der Widerstand nicht stromdurchflossen ist, also auch durch die Schützspule kein Strom fließt, an dem Widerstand auch kein Spannungsgefälle auftritt, durch welches der Transistor aufgesteuert wird, so daß der Transistor öffnet und ein entsprechendes Signal auf die Eingangsleitung der Impulssteuerung gegeben wird, so daß diese auf Null zurückgesteuert wird.the consequence that when the resistor does not have current flowing through it is, so no current flows through the contactor coil, and there is also no voltage gradient across the resistor, which would cause the transistor to be turned on so that the transistor opens and a corresponding signal on the input line of the pulse control is given so that it is driven back to zero.
In zweckmäßiger Ausgestaltung ist die Eingangssignalleitung mit einem Kondensator verbunden, dessen zweite Seite mit Batterie-Minuspol verbunden ist und sind in der Verbindung zwischen Kollektor des Transistors und Eingangssignalleitung ein Inverter und eine Diode angeordnet, so daß über Inverter und Diode der Kondensator entladen und damit ein entsprechendes Eingangssignal gegeben wird, wenn der Transistor öffnet, während bei geschlossenem Transistor durch den Inverter die Eingangssignalleitung unbeeinflußt bleibt.In an expedient embodiment, the input signal line is connected to a capacitor, the second of which Side is connected to the battery negative pole and are in the connection between the collector of the transistor and Input signal line an inverter and a diode arranged so that the capacitor via inverter and diode discharged and thus a corresponding input signal is given when the transistor opens, while at closed transistor by the inverter, the input signal line remains unaffected.
Eine besonders zweckmäßige Kombination ergibt sich darüberhinaus, wenn zwischen den Fahrtrichtungsumschalter und den Widerstand ein steuerbarer Unterbrechungsschalter geschaltet 1st, der abhängig vom Ein-A particularly useful combination is also obtained when switching between the direction of travel switch and the resistor is connected to a controllable circuit breaker, which depends on the
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gangssignal der Regeleinrichtung für den Stromfluß durch den Motor, also abhängig vom Eingangssignal der Impulssteuerung, die Schützsteuerleitung unterbricht. Dadurch wird umgekehrt erzielt, daß nur dann durch die Schützspule ein Strom fließen kann, wenn das Signal des Geschwindigkeits-Sollwertgebers für die Impulssteuerung von Null aus auf einen Mindestwert hochgesteuert ist, Dabei ist wiederum zweckmäßig, wenn der ünterbrechungsschalter ein Transistor ist, dessen Basis mit der Eingangssignalleitung in Verbindung steht und auf diese Art und Weise eine Schaltung ohne bewegliche Teile, die somit verschleißfrei ist, aufgebaut wird. Zweckmäßig ist es, wenn dabei in der Verbindung zwischen der Eingangssignalleitung und dem mit dem Fahrtrichtungsschalter in Reihe geschalteten Transistor ein Komparator für die Bestimmung eines Grenzwertes angeordnet ist und bzw. oder ein Verknüpfungsgatter angeordnet ist, durch dasoutput signal of the control device for the current flow through the motor, i.e. dependent on the input signal of the pulse control, the contactor control line is interrupted. Conversely, this ensures that only then through the contactor coil a current can flow when the signal from the speed setpoint generator for the pulse control is increased from zero to a minimum value, it is again useful if the interruption switch is a transistor whose base is connected to and on the input signal line Way a circuit without moving parts, which is therefore wear-free, is built. Appropriate it is when doing this in the connection between the input signal line and the one with the direction switch a comparator for the determination of a limit value is arranged in series connected transistor and or or a logic gate is arranged through which
von
das Offnen des Transistors noch weiteren Bedingungen, beispielsweise vom Signal eines Thermoschalters, abhängig
gemacht werden kann·from
the opening of the transistor can be made dependent on other conditions, for example on the signal from a thermal switch
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß bereits vorgeschlagen worden ist (aber noch nicht zum bekannten Stand der Technik gehört), bei einer ImpulssteuerungIn this context it should be mentioned that it has already been proposed (but not yet to the known State of the art), with a pulse control
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für Elektrostapler, bei der der Sollwertgeber für die Impulssteuerung ein Fotowiderstand ist, der von einem regelbaren Lichtstrom beaufschlagt ist, eine Schaltung vorzusehen, die bei !Anschaltung der Fahrtrichtung erzwingt, daß der Elektromotor von Null an hochgesteuert wird, auch wenn im Augenblick des Umschaltens der Fotowiderstand noch nicht seinen maximalen Widerstandswert erreicht hatte.for electric forklifts, where the setpoint generator for the impulse control is a photo resistor that is operated by a controllable luminous flux is applied to provide a circuit that forces when switching on the direction of travel, that the electric motor is turned up from zero, even if the photoresistor is switched over at the moment had not yet reached its maximum resistance value.
Zu diesem Zweck ist bei der vorgeschlagenen Einrichtung mit dem Fotowiderstand in Reihe ein weiteres Organ geschaltet, das den Stromfluß durch den Fotowiderstand beim IMschaIten des Antriebes auf die jeweils andere Fahrtrichtung unterbricht, vorzugsweise ist dieses weitere Organ ein Transistor, dessen Basis über je eine Diode an die beiden je einer Fahrtrichtung zugeordneten Schalter angeschaltet ist (Patentanmeldung P 24 34 167.1)For this purpose, a further organ is connected in series with the photoresistor in the proposed device, that the current flow through the photo resistor when switching the drive to the other The direction of travel interrupts, this further organ is preferably a transistor, the base of which has one each The diode is switched on at the two switches assigned to each direction of travel (patent application P 24 34 167.1)
In der Zeichnung ist das Schaltschema eines Ausführungsbeispieles des Erfindungsgegenstandes dargestellt. In the drawing, the circuit diagram of an embodiment of the subject of the invention is shown.
Der umzusteuernde Gleichstrommotor weist einen Anker 20 und eine Feldwicklung 21 auf, die entweder über die Kontakte 24 und 25 für einen Drehsinn an die Leitungen 22 und 23 angeschlossen werden können und über die KontakteThe DC motor to be reversed has an armature 20 and a field winding 21, which either via the contacts 24 and 25 can be connected to lines 22 and 23 for one sense of rotation and via the contacts
_ 7 —_ 7 -
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A SE 1 - 7 -A SE 1 - 7 -
26 und 27 für den anderen Drehsinn an die Leitungen 22 und 23 geschlossen werden können.26 and 27 can be closed to the lines 22 and 23 for the other direction of rotation.
Die Kontakte 24 und 25 sind geschlossen, wenn die Schützspule 16 stromdurchflossen ist und die Kontakte 26 und 27 sind geschlossen, wenn die Schützspule 17 stromdurchflossen ist. Welche der Schützspulen 16 oder 17 vom Strom durchflossen werden kann, wird durch den willkürlich betätigbaren Fahrtrichtungsumschalter 13 bestimmt.The contacts 24 and 25 are closed when the contactor coil 16 has current flowing through it and the contacts 26 and 27 are closed when the contactor coil 17 has current flowing through it. Which of the contactor coils 16 or 17 can be traversed by the current, is activated by the arbitrarily actuatable travel direction switch 13 certainly.
Zur Regelung des Stromdurchflusses durch den Motor 20, und damit zur Regelung von dessen Drehzahl ist eine Impulssteuerung mit einem Spannungsfrequenzumsetzer 9 und einem Thyristor-Stellglied 14 vorgesehen.To regulate the current flow through the motor 20, Pulse control with a voltage-frequency converter 9 is therefore used to regulate its speed and a thyristor actuator 14 is provided.
Diese Impulssteuerung 9, 14 wird von einem Spannungsgeber 1 aus gesteuert, der zum Beispiel als Potentiometer oder Differentialfeldplattenfühler ausgestaltet sein kann und von dem eine Eingangssignalleitung 28 aus-geht, die über die Widerstände 2 und 3 und den Verstärker 5 zu dem Spannungsfrequenzumsetzer 9 führt.This pulse control 9, 14 is controlled by a voltage generator 1, for example as a potentiometer or differential field plate sensors and from which an input signal line 28 from-goes through the resistors 2 and 3 and the amplifier 5 leads to the voltage frequency converter 9.
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In Reihe mit dem Fahrtrichtungsumschalter 13 und damit in Reihe mit der jeweils durch diesen eingeschalteten Schützspule 16 oder 17 liegt der Widerstand 11, der andererseits an der Leitung 23 liegt. Vor dem Widerstand wird die Spannung mittels einer Leitung 29 abgegriffen, die über einen Widerstand 15 zur Basis des Transistors führt, dessen Emitter wiederum an der Leitung 23 liegt und dessen Kollektor auf der Eingangsseite des Inverters liegt, der über eine Sperrdiode 6 an eine Leitung 30 angeschlossen ist, die einerseits zwischen den Widerständen 2 und 3 angeschlossen ist und andererseits zu einer Seite des Kondensators 4 führt, dessen andere Seite an die Leitung 23 angeschlossen ist. Über den Widerstand ist der Kollektor des Transistors 10 an die Leitung 22 angeschlossen, so daß bei durchgeschaltetem Transistor ein Stromfluß von der Leitung 22 zur Leitung 23 über den Widerstand 31 und den Transistor 10 möglich ist. Dieser Schaltzustand ist gegeben, solange am Widerstand 11 ein Spannungsgefälle auftritt, solange also ein Strom durch eine der Schützspulen 16 oder 17 fließt. Das am Kollektor von 10 anstehende lfLlf-Signal wird durch den Invertor 7 invertiert, so daß dessen Ausgang auf "H"-Signal steigt. Der Kondensator 4 ist somit geladen und der Spannungsfrequenzumsetzer 9 wird vom Sollwertgeber 1 ausIn series with the direction changeover switch 13 and thus in series with the contactor coil 16 or 17 switched on by it, the resistor 11, which is on the other hand on the line 23, is located. Before the resistor, the voltage is tapped off by means of a line 29, which leads via a resistor 15 to the base of the transistor, the emitter of which is in turn connected to the line 23 and the collector of which is on the input side of the inverter, which is connected to a line 30 via a blocking diode 6 is connected, which is connected on the one hand between the resistors 2 and 3 and on the other hand leads to one side of the capacitor 4, the other side of which is connected to the line 23. The collector of transistor 10 is connected to line 22 via the resistor, so that when the transistor is switched on, current can flow from line 22 to line 23 via resistor 31 and transistor 10. This switching state is given as long as a voltage gradient occurs across the resistor 11, so as long as a current flows through one of the contactor coils 16 or 17. The lf L lf signal present at the collector of 10 is inverted by the inverter 7, so that its output rises to the "H" signal. The capacitor 4 is thus charged and the voltage frequency converter 9 is from the setpoint generator 1
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gesteuert, so als wären die Schaltelemente 6, 7, 31 und 10 nicht vorhanden.controlled as if the switching elements 6, 7, 31 and 10 were not present.
Wild der Fahrtrichtungsumschalter 13 umgeschaltet, so wird zunächst einer der Kontakte geöffnet und in diesem Moment wird der Stromfluß durch den Widerstand 11 unterbrochen und ist somit zwischen dessen beiden Seiten kein Spannungsgefälle mehr vorhanden, so daß der Transisto r 10 schließt und somit dessen Kollektor auf "H"-Signal steigt, welches der Inverter 7 umsetzt, so daß die Diode 6 öffnet und der Kondensator 4 über die Diode 6 und den Inverter 7 (dessen Versorgungsleitung) entladen wird. Damit wird aber auch das Eingangssignal für den Spannungsfrequenzumsetzer 9 gleich Null und die Impulssteuerung steuert somit auf Null.Bei geeigneter Wahl der Trägheiten der elektronischen Steuerung einerseits und der Schützen andererseits wird dadurch erzielt, daß der Motorstrom durch die Impulssteuerung auf oder zumindest in Richtung Null zurückgesteuert wird, bevor das jeweils stromführende Schütz abfällt.Wildly the direction switch 13 switched so one of the contacts is first opened and at this moment the current flow through the resistor 11 interrupted and there is therefore no longer any voltage gradient between its two sides, so that the Transistor r 10 closes and thus its collector rises to "H" signal, which the inverter 7 converts, so that the diode 6 opens and the capacitor 4 via the diode 6 and the inverter 7 (its supply line) is discharged. However, this also makes the input signal for the voltage frequency converter 9 equal to zero and the Impulse control thus controls to zero, with a suitable choice of the inertia of the electronic control on the one hand and the protection on the other hand is achieved in that the motor current through the pulse control on or is at least controlled back in the direction of zero before the current-carrying contactor drops out.
Ist dann der Kontakt zu der anderen Schützspule 17 bzw. 16 in dem Fahrtrichtungsumschalter 13 geschlossen, tritt am Widerstand 11 wiederum ein SpannungsgefälleIf the contact to the other contactor coil 17 or 16 in the direction switch 13 is then closed, a voltage gradient occurs across the resistor 11
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ASEl -10-ASEl -10-
auf mit der Folge, daß der Transistor 10 wieder öffnet, der Kondensator 4 sich wieder auflädt und nach der durch dieses Aufladen bedingten Verzögerungszeit das Signal vom Geschwindigkeits-Sollwertgeber 1 wieder in normaler Weise zum Spannungsfrequenzumsetzer 9 gelangt.on with the result that the transistor 10 opens again, the capacitor 4 is charged again and after the the signal from speed setpoint generator 1 is returned to the delay time due to this charging normally reaches the voltage frequency converter 9.
In Reihe mit der jeweils über den Fahrtrichtungsumschalter 13 eingeschalteten Schützspule 16 oder 17 ist ein Transistor 12 geschaltet, durch den eine Funktionsverbindung zwischen dem Geschwindigkeits-Sollwertgeber 1 für die Impulssteuerung 9, 14 und dem Stromdurchfluß durch die jeweils eingeschaltete Schützspule 16 oder 17 derart gegeben ist, daß die Impulssteuerung erst dann anläuft, wenn das Schütz geschlossen ist* Zu diesem Zweck ist zwischen die Eingangssignalleitung 28 und die Basis des Transistors 12 ein Komparator 8 geschaltet. Zweckmäßigerweise ist zusätzlich noch ein Verknüpfungsgatter. 18 (und - Gatter) geschaltet, durch das das Einschalten des Schützes von weiteren Bedingungen abhängig gemacht werden kann, beispielsweise vom Signal eines Thermoschalters.In series with the contactor coil 16 or 17, which is switched on via the direction switch 13, is a Transistor 12 switched, through which a functional connection between the speed setpoint generator 1 for the pulse control 9, 14 and the current flow through the respectively switched on contactor coil 16 or 17 is given in such a way that the pulse control only starts when the contactor is closed * to this For this purpose, a comparator 8 is connected between the input signal line 28 and the base of the transistor 12. It is also expedient to have a linkage gate. 18 (and gate) switched through which the switch-on of the contactor can be made dependent on further conditions, for example on the signal of a Thermal switch.
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Beim Umschalten des Fahrtrichtungsschalters 13 wird das Geschwindigkeits-Sollwertsignal auf Null zurückgesteuert, weil Transistor 10 öffnet. Damit öffnet aber auch Transistor 12. Solange Transistor 12 geöffnet ist, kann am Widerstand 11 kein Spannungsgefälle auftreten, also auch Transistor 10 nicht schließen. Geht vom Geschwindigkeits-Sollwertgeber 1 in diesem Schaltzustand ein Signal aus, so wird dieses in der Leitung 30 über Diode 6 und Inverter 7 auf Null gesteuert, jedoch wird vor dem Widerstand 2 eine Spannung aufgebaut, die ausreicht, über den Komparator 8 den Transistor 12 zu schließen. Damit entsteht auch am Widerstand 11 wieder ein Spannungsgefälle und damit schließt Transistor 10 wieder, so daß ein Geschwindigkeits-Sollwertsignal an die Impulssteuerung 9, 14 gegeben werden kann.When switching the direction switch 13, the speed setpoint signal is controlled back to zero, because transistor 10 opens. However, this also opens transistor 12. As long as transistor 12 is open is, there can be no voltage gradient across resistor 11, so transistor 10 cannot close either. If a signal is sent from the speed setpoint generator 1 in this switching state, this is in the Line 30 controlled to zero via diode 6 and inverter 7, but before resistor 2 a A voltage built up which is sufficient to close the transistor 12 via the comparator 8. This creates also at the resistor 11 again a voltage gradient and thus the transistor 10 closes again, so that a Speed setpoint signal to the pulse control 9, 14 can be given.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OHW | Rejection |