DE2534745C3 - Circuit arrangement for generating an actual speed value from the voltages induced in the stator windings of a speed-controlled electronic motor - Google Patents
Circuit arrangement for generating an actual speed value from the voltages induced in the stator windings of a speed-controlled electronic motorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Bildung eines Drehzahl-Isiwertes aus den in den Ständerwicklungen eines drehzahlgeregelten Elektronikmotors induzierten Spannungen, dessen elektronischer Kommutator über eine an magnetfeldempfindliche Elemente angeschlossene und iinpulsförmige Ausgangssignale liefernde Auswahlschaltung gesteuert ist und bei dem die magnetfeldempfindlichen Elemente räumlich in der Mitte zwischen den Achsen von zwei Ständerwicklungen angeordnet sind.The invention relates to a circuit arrangement for forming a speed Isiwert from the in the stator windings of a speed-controlled electronic motor induced voltages, its electronic Commutator via a pulse-shaped connected to magnetic field-sensitive elements Output signals delivering selection circuit is controlled and in which the magnetic field sensitive elements are arranged spatially in the middle between the axes of two stator windings.
Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der »Siemens-Zeitschrift« 1971, Seiten 206 bis 208 bekannt. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung werden mit: Hilfe von Auskoppeldioden die in den Sländerwickiungen induzierten Spannungen ausgekoppelt und dem Drehzahlregler als Istwert zugeführt. Soll die Drehzahl in einem großen Bereich geregelt werden, so kann mit der bekannten Schaltungsanordnung vor allem bei niederen Drehzahlen nicht mehr die gewünschte: Genauigkeit erreicht werden.Such a circuit arrangement is known from the "Siemens-Zeitschrift" 1971, pages 206 to 208. at this known circuit arrangement with the help of decoupling diodes in the Sländerwickiungen induced voltages and fed to the speed controller as an actual value. Should the speed can be controlled in a large area, so can with the known circuit arrangement especially in lower speeds no longer the desired: accuracy can be achieved.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eint: Schaltungsanordnung zur Bildung eines Drehzahl-Istwertes anzugeben, mi· der eine genaue Drehzahlrege lung auch bei einem großen Stellbereich der Drehzahl möglich istThe invention is based on the problem of: A circuit arrangement for generating an actual speed value with a precise speed control even with a large setting range of the speed is possible
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art s nach der Erfindung durch einen mit dem Eingang des Drehzahlreglers verbundenen Digital-Analog-Wandler, dem über eine Auswerteschaltung digitale Impulse zugeführt sind, welche von letzterer durch Auswerten der positiven und/oder negativen Flanken von mittelsThe problem posed is achieved with a circuit arrangement of the type described at the outset s according to the invention by one with the entrance of the Speed controller connected digital-to-analog converter, to which digital pulses via an evaluation circuit are supplied, which of the latter by evaluating the positive and / or negative edges of means
ίο Spannungskomparatoren aus den in den Ständerwicklungen induzierten Spannungen erzeugten Impulsen und der impulsförmigen Ausgangssignale der Auswahlschaltung gebildet sind.ίο voltage comparators from those in the stator windings induced voltages generated pulses and the pulse-shaped output signals of the selection circuit are formed.
Dadurch, daß von der Auswerteschaltung sowohl die von den induzierten Spannungen als auch von den magnetfeldempfindlichen Elementen abgeleiteten Impulse ausgewertet werden, steht für die Bildung des Drehzahl-Istwertes die doppelte Anzahl von Impulsen zur Verfügung. Hierdurch wird die Rcgelungsdynamik wesentlich verbessert. Die durch die Auswerteschaltung erfolgende Umwandlung in digitale Impulse führt zu einer Verbesserung der Regelgenauigkeit. Die digitalen Impulse hängen nicht mehr von der Amplitude der von den magnetfeldempfindlichen Elementen gelieferten Steuersignale und auch nicht von der Amplitude tier induzierten Spannungen ab.The fact that from the evaluation circuit both the induced voltages and the Magnetic field-sensitive elements derived pulses are evaluated, stands for the formation of the Actual speed value has twice the number of pulses available. This increases the control dynamics much improved. The conversion into digital pulses carried out by the evaluation circuit leads to an improvement in control accuracy. The digital impulses no longer depend on the amplitude of the the magnetic field sensitive elements supplied control signals and not of the amplitude tier induced voltages.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Schaltunjsaufwand dadurch reduziert werden, daß bei einer geradzahligen Anzahl von Standerwicklungen nurAccording to one embodiment of the invention, the cost of switching can be reduced in that at an even number of stator windings only
\o an die Hälfte der Ständerwicklungen jeweils ein Spannungskomparator angeschlossen ist und die von den Spannungskomparatoren erzeugten Impulse sowohl direkt als auch über eine Inverterslufe der Auswerteschaltung zugeführt sind. Bei einer geradzuhli- \ o to the half of the stator windings in each case a voltage is connected and the pulses generated by the voltage comparators are both directly supplied via a Inverterslufe the evaluation circuit. With a straight
li gen Anzahl von Ständerwicklungen ist die eine Hälfte der Ständerwicklungen gegenüber der anderen Hälfte der Ständerwicklungen jeweils um 180" elektrisch versetzt. Somit genügt es, den mittels eines Spannungskomparatcrs aus der in der einen Ständerwicklungli gen number of stator windings is one half of the stator windings compared to the other half of the stator windings by 180 "each electrically offset. It is therefore sufficient to determine the voltage in one stator winding using a voltage comparator
|i> induzierten Spannung erzeugten Impuls mittels einer Inverterstufe in seiner Polarität umzukehren.| i> induced voltage generated pulse by means of a Invert the polarity of the inverter stage.
Als Spannungskomparatoren eignen sich vorteilhafterweise Operationsverstärker, die mit ihrem invertierenden und nichtinvertierenden Eingang an das sternpunktseitige und das kommutatorseitige Wicklungsende jeweils einer .Ständerwicklung angeschlossen sind. Mittels dieser Operationsverstärker lassen sich in einfacher Weise aus den sinusförmigen induzierten Spannungen rechteckförmige Impulse bilden, die dannAs voltage comparators are advantageously operational amplifiers with their inverting and non-inverting input to the star point side and the commutator side winding end one stator winding are each connected. These operational amplifiers can be used in simply form square-wave pulses from the sinusoidal induced voltages, which then
S" von der Auswerteschaltung weiter verarbeitet werden können. Die Auswerteschaltung selbst besteht zwcckmäßigerweise aus Differenziergliedern. Durch diese Differenzierglieder werden die Flanken der an der Auswerteschaltung anstehenden Impulse ausgewertet.S "can be processed further by the evaluation circuit can. The evaluation circuit itself expediently consists of differentiating elements. Through this Differentiating elements, the edges of the pulses pending on the evaluation circuit are evaluated.
s.-s Durch diese Flankenauswertung wird der nachfolgend gebildete Drehzahl-Istwert vollkommen unabhängig von der Amplitude der einzelnen Steuersignale.s.-s This edge evaluation results in the following The actual speed value generated is completely independent of the amplitude of the individual control signals.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird der Gegenstand der Erfin-Based on an embodiment shown in the drawing, the subject of the invention
!.<) dung nachfolgend näher beschrieben.!. <) application is described in more detail below.
Mit 1 ist der Permanentmagnetläufer eines Elektronikmotors bezeichnet. Die Ständerwicklungen 2 bis 5 dieses Elektronikmotors sind mit ihrem einen Wicklungsende in Stern geschaltet und mit ihrem anderen1 with the permanent magnet rotor of an electronic motor is referred to. The stator windings 2 to 5 of this electronic motor are star-connected with one end of their winding and with their other end
i's Wicklungsende an einen elektronischen Kommutator 6 angeschlossen. In der Mitte zwischen ilen Achsen von zwei Ständerwicklungen 2 und 5 bzw. 4 und 5 sind als magnetfeldempfindlich'.: Elemente zwei HaHgencraio-i's winding end to an electronic commutator 6 connected. In the middle between ilen axes of two stator windings 2 and 5 or 4 and 5 are as sensitive to magnetic fields: elements of two HaHgencraio-
ren 7 und 8 angeordnet Diese Hallgeneratoren sind mit ihren Hallspannungsanschlüssen an einen Hallspannungsverstärker 9 angeschlossen. Der Ausgang des Hallspannungsverstärkers 9 ist an eine Auswahlschaltung 10 geführt, welche den elektronischen Kommutator 6 steuert. Über den elektronischen Kommutator 6 werden die Ständerwicklungen 2 bis 5 mit dem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle U verbunden. Der Sternpunkt der Ständerwicklungen 2 bis 5 ist über eine Reglerstufe 11 mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle U verbunden. Die Reglerstufe 11 wird durch einen Drehzahlregler 12 gesteuert.Ren 7 and 8 arranged. These Hall generators are connected to a Hall voltage amplifier 9 with their Hall voltage connections. The output of the Hall voltage amplifier 9 is fed to a selection circuit 10 which controls the electronic commutator 6. The stator windings 2 to 5 are connected to the negative pole of a DC voltage source U via the electronic commutator 6. The star point of the stator windings 2 to 5 is connected to the positive pole of the DC voltage source U via a regulator stage 11. The regulator stage 11 is controlled by a speed regulator 12.
Als Spannungskompuratoren sind zwei Operationsverstärker 13 und 14 mit ihren invertierenden und nichtinvertierenden Eingängen an den Sternpunkt der Ständerwicklungen 2 bis 5 und an das kommutatorseitige Wicklungsende der Ständerwicklung 2 bzw. 4 angeschlossen. Mit ihren Ausgängen sind die Operationsverstärker 13 und 14 einerseits direkt und andererseils über eine Inverlerslufe 16 an eine Auswerteschaltung 15 angeschlossen. Die Auswerteschaltung J5 ist weiterhin mit dein Ausgang tier Auswahlschaltung 10 verbunden. Der Ausgang der Auswerteschaltung 15 führt /ti dem Eingang eines Digital-Analog-Waiullers 17, dessen Ausgang an eine dem Drehzahlregler 12 vorgeschaltete Vergleichsstufe 18 geführt ist. In der Vergleichsslufc 18 wird der Soll-Istwert-Vergleich für den Drehzahlregler durchgeführt. Daher wird der Vergleichsstufe 18 neben dem vom Digital-Analog-Waiuller 17 kommenden Drehzahl Istwert U] noch ein Drehzahl-Sollwert (/.zugeführt.As voltage comparators, two operational amplifiers 13 and 14 with their inverting and non-inverting inputs are connected to the star point of the stator windings 2 to 5 and to the winding end of the stator winding 2 and 4 on the commutator side. With their outputs, the operational amplifiers 13 and 14 are connected on the one hand directly and on the other hand via an inverse circuit 16 to an evaluation circuit 15. The evaluation circuit J5 is also connected to the output of the selection circuit 10. The output of the evaluation circuit 15 leads / ti to the input of a digital-to-analog converter 17, the output of which is carried to a comparison stage 18 connected upstream of the speed controller 12. The setpoint / actual value comparison for the speed controller is carried out in the comparison airflow 18. Therefore, in addition to the actual speed value U] coming from the digital-analog waiuller 17, a speed setpoint value (/.) Is also fed to the comparison stage 18.
Die Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt: Durch die Operationsverstärker 11 und 14 werden die in den Stiinderwickliingen 1 und 4 induzierten sinusförmigen Spannungen in rechleckförmige Signale umgewandelt. Bei jedem Nulldurchgang der sinusförmig induzierten Spannungen wechselt die Polarität der Ausgangssignalc der Operationsverstärker 13 und 14. Durch die Inverterstufe 16 wird ein weiterer Polaritätswechsel der Ausgangssignale der Operationsverstärker 13 und 14 vorgenommen. Somit stehen insgesamt vier durch die in den Ständerwicklungen induzierten Spannungen erzeugten Signale für die Auswerteschaltung 15 zur Verfügung. Die Auswerteschaltung 15 erhält weitere vier Signale von der Auswahlschaltung 10. Infolge der räumlichen Anordnung der Hallgeneratoren 7 und 8 in der Mitte zwischen den Achsen von zwei Ständerwicklungen sind die Signale der Auswahlschaltung 10 um 45° gegenüber den von den induzierten Spannungen abgeleiteten Signalen verschoben. Die Auswerteschaltung 15 erhält somit pro Umdrehung des Permanentmagnetläufers 1 acht Signale. Mittels in der Auswerteschaltung 15 enthaltenen Differenziergliedern werden die anstehenden Rechtecksignale in nadeiförmige Impulse umgewandelt. Diese digitalen Impulse werden in dem Digital-Analog-Wandler wieder in ein analoges Signal umgesetzt, welches dann der Vergleichsstufe 18 als Drehzahl-Istwert U\ zugeführt ist.The circuit arrangement works as follows: The operational amplifiers 11 and 14 convert the sinusoidal voltages induced in the pin windings 1 and 4 into square-wave signals. At each zero crossing of the sinusoidally induced voltages, the polarity of the output signals of the operational amplifiers 13 and 14 changes. The inverter stage 16 changes the polarity of the output signals of the operational amplifiers 13 and 14 again. Thus, a total of four signals generated by the voltages induced in the stator windings are available for the evaluation circuit 15. The evaluation circuit 15 receives four more signals from the selection circuit 10. As a result of the spatial arrangement of the Hall generators 7 and 8 in the middle between the axes of two stator windings, the signals of the selection circuit 10 are shifted by 45 ° compared to the signals derived from the induced voltages. The evaluation circuit 15 thus receives eight signals per revolution of the permanent magnet rotor 1. By means of differentiators contained in the evaluation circuit 15, the pending square-wave signals are converted into needle-shaped pulses. These digital pulses are converted back into an analog signal in the digital-to-analog converter, which is then fed to the comparison stage 18 as the actual speed value U \.
Durch Ausnutzen der von den Hallgeneratoren 7 und 8 abgegebenen Steuersignale und der in den Ständerwicklungen induzierten Spannungen für die Gewinnung eines Drehzahl-Istwertes wird auch bei einem großen Stellbereich für die Drehzahl noch eine ausreichende Genauigkeit erzielt, da für die Bildung des Drehzahl-Istwertes die doppelte Anzahl von Impulsen zur Verfügung steht. Durch die Umwandlung in digitale Impulse wird die Beeinflussung des Drehzahl-Istwertes durch Amplitiidenschwaiikiingen der Steuersignale ausgeschaltet. Dies trägt ebenfalls zu einer Verbesserung der Genauigkeit der Drehzahlregelung bei. Die Verdoppelung der Impulszahl führt außerdem zu einer Verbesserung der Regcldynamik. da pro Umdrehung des Permanentniagnetläufers I mehr Impulse zur Verfügung stehen.By using the control signals emitted by the Hall generators 7 and 8 and those in the stator windings induced voltages for obtaining an actual speed value is also used for a large Adjustment range for the speed still achieves sufficient accuracy, since for the formation of the actual speed value twice the number of pulses is available. By converting to digital Impulse is the influence of the actual speed value through amplitude fluctuations of the control signals switched off. This also helps improve the accuracy of the speed control. the Doubling the number of pulses also leads to an improvement in the control dynamics. there per revolution of the permanent magnet rotor I more impulses for To be available.
Hierzu 1 Ulatt ZeichnungenIn addition 1 Ulatt drawings
Claims (4)
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Legal Events
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