DE2647999B2

DE2647999B2 - Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Motors mit einer frequenzerzeugenden Einrichtung

Info

Publication number: DE2647999B2
Application number: DE2647999A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Arai; Yoshiaki Igarashi; Nobuya Nara Sano; Masaki Hirakata Suzuki; Toshikazu Hirakata Osaka Yosumi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1975-10-22
Filing date: 1976-10-21
Publication date: 1979-12-13
Also published as: GB1568384A; FR2329099A1; CA1068776A; DE2647999C3; NL7611751A; FR2329099B1; DE2647999A1; US4105935A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Motors mit einer frequenzerzeugenden Einrichtung, die mit dem Motor zur Erzeugung eines Frequenzsignals gekoppelt ist, dessen Frequenz der Drehzahl des Motors proportional ist, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Stellsignals, die mit der frequenzerzeugenden Einrichtung zur Erzeugung eines Stellsignals zur Regelung des Motordrehmomentes gekoppelt ist, und die eine erste Impulsgebereinrichtung zur Erzeugung einer ersten Impulsreihe in Abhängigkeit von dem Frequenzsignal aufweist, wobei die erste Impulsreihe die gleiche Schwingungsdauer wie das Frequenzsignal hat, und jeder Impuls der ersten Impulsreihe eine Impulsdauer aufweist, die kürzer als die Schwingungsdauer des Frequenzsignals ist und abnimmt, wenn die Frequenz des Frequenzsignals größer wird, und wobei ein Motordrehmoment entsprechend der Ausgangsimpulsreihe der Einrichtung zur Erzeugung des Stellsignals erzeugt wird.

Bei einer ähnlichen Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Motors (GB-PS 11 67 234) ist ein Tachometer als frequenzerzeugende Einrichtung vorgesehen, der mit dem Motor zur Erzeugung eines Frequenzsignals gekoppelt ist und dessen Ausgang über einen Verstärker einem monostabilen Multivibrator zugeführt wird, an dessen Ausgang eine Impulsreihe in Abhängigkeit von dem Frequenzsignal erzeugt wird. Der Ausgangsimpuls des monostabilen Multivibrators weist eine Dauer von 7Ί = 7> — Tc auf, wobei Tt die Schwingungsdauer des Tachometers und Tc eine Konstante sind, d. h. die Impulsdauer 7] des monostabilen Multivibrator wird durch Subtraktion einer konstanten Zeitgröße von dem Ausgangswert des Tachometers erhalten. Dem monostabilen Multivibrator ist ein Filter in Form einer integrierenden Schaltung nachgeschaltet, die ein Stellsignal erzeugt, das über einen Leistungsverstärker dem Motor zugeführt wird.

Diese bekannte Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Motors weist insbesondere den Nachteil auf, daß der Antriebsstrom des Motors im normalen Zustand beträchtliche Oberwellen aufweist. Falls ein integrierender Kondensator zur Speicherung der

Spannung im normalen Antriebszustand bei der bekannten Einrichtung verwendet wird, ist es möglich, den Zustand Ti = O aufrechtzuerhalten. In diesem Fall kann die Oberwellenkomponente des Moiorantriebsstroms unterdrückt werden. Eine solche Betriebsweise weist jedoch folgenden Nachteil auf: Wird angenommen, der Motor drehe sich mit normaler Drehzahl bei normaler Motorlast, so erhöht sich bei einer plötzlichen Abnahme der Motorlast schlagartig die Motordrehzahl. Würde kein integrierender Kondensator verwendet werden, könnte die erhöhte Drehzahl schnell wieder auf die normale Drehzahl zurückgedreht werden. Da jedoch ein integrierender Kondensator Anwendung findet, wird die erhöhte Drehzahl aufrechterhalten.

Bekannt ist weiter eine Schaltungsanordnung zum Vergleich einer Bezugsfrequenz-Impulsfolge mit einer Signalfrequenz-Impulsfolge, insbesondere zur Regelung vor. Antrieben (DE-AS 12 89 871), die einen Bezugsfrequenzgenerator erfordert und bei der die "eschleunigung oder Verlangsamung der Motordrehzah) durch Ein- und Abschaltung von Impulsen erfolgt. Ein von einer derartigen Schaltungsanordnung betätigten Motor weist infolge der Schaltung zwischen drei Zuständen ein unregelmäßiges Motordrehmoment auf, und zwar handelt es sich hierbei um den Zustand, in dem das Drehmoment gleich Null ist, um den Zustand eines konstanten Beschleunigungsdrehmomentes sow ie um den Zustand eines konstant verlangsamten Drehmomentes.

Der Einsatz des Motordrehmomentes wird mittels Impulsen ein- und ausgeschaltet. Wenn der Motor daher belastet wird, wird ein Strom zur Beschleunigung der Motordrehzahl zwecks Überwindung der Belastung intermittierend an den Motor gelegt. Selbst wenn das Auftreten von Drehmomentoberwellen im Fall des Zustandes konstanter Motordrehzahl ohne Belastung verhindert werden kann, weil in einem solchen Zustand im wesentlichen kein Strom an den Motor gelegt wird, treten Oberwellen des Drehmomentes bei Belastung des Motors auf, was ein Schwingen des Motors zur Folge hat, weil ein Strom intermittierend in einem solchen belasteten Zustand an den Motor gelegt wird.

Bekannt ist weiter eine Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Motors (US-PS 35 79 065), bei der die Zeiteinstellung sowohl der Vorderflanke als auch der Rückflanke eines Stellsignais von einem Geschwindigkeitsmesser durchzuführen ist, um für eine genaue Regulierung der -konstanten Drehzahl des Motors zu sorgen. Wenn z. B. die in der Antriebswicklung des Motors erzeugte Gegen-EMK für den Geschwindigkeitsmesser verwendet wird, werden die vom Ein- und Ausschalten des Motorantriebsstroms herrührenden Impulse der Gegen-EMK überlagert. Daher wird sowohl die Vorderflanke als auch die Rückflanke des Impulses leicht ungenau.

Bei einer Einrichtung, bei der die in der Antriebswicklung des Motors erzeugte EMK an sich für den Geschwindigkeitsmesser verwendet wird, ist die Impulsbreite des die Motordrehzahl darstellenden Impulses nicht genau konstant, selbst dann nicht, wenn die Motordrehzahl konstant ist. Es tritt daher bei einer Regulierung der Motordrehzahl mittels oben genannter Impulse ein unerwünschtes Jaulen bei Drehung des Motorsauf.

Bekannt sind schließlich zwei Regelungsverfahren (IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 17, Nr. 5, Okt. 1974, Seiten 1410 bis 1412) mit denen ein Überschwingen des Motors in den Griff gebracht werden soll. Nach dem einen Verfahren wird ein digitaler Antrieb des Motors verwendet, so daß das Drehmoment lediglich durch Ein- und Ausschalten von Signalen reguliert wird. Entsprechend der Schaltungsanordnung nach der DE-AS 12 89 871 tritt auch hier ein unerwünschtes Schwingen des Motors auf. Das andere Verfahren stützt sich auf Schaitungsmaßnahmen, wie sie bei der Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Motors gemäß der eingangs erwähnten Art vorgesehen sind, wobei trotz Erzeugung eines Bremssignals das Auftreten einer Motorschwingung nicht ausgeschaltet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Motors mit einer frequenzerzeugenden Einrichtung gemäß der eingangs erwähnten Art zu schaffen, daß bei Drehung des Motors mit konstanter Drehzahl kein Antriebsimpuls zur Regulierung des Motors auftritt und gleichzeitig mögliche Oberwellenkomponenten in dem Stellsigna) des Drehmomentes minimaJisiert und in dem Antriebsdrehmoment zwecks Ausschaltung einer möglichen Motorschwingung weitgehend gedämpft werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Stellsignals zusätzlich aufweist eine zweite Impulsgebereinrichtung zur Erzeugung einer zweiten Impulsreihe in Abhängigkeit von dem Frequenzsignal, wobei eine Flanke jedes Impulses zeitlich bemessen mit der entsprechenden Flanke jedes Impulses der ersten Impulsreihe zusammenfällt und wobei jeder Impuls der zweiten Impulsreihe eine konstante Impulsbreite aufweist, die annähernd gleich der jedes Impulses der ersten Impulsreihe ist, die durch die Motordrehung bei einer vorbestimmten Drehzahl erhalten wird, und eine Subtraktionseinrichtung, die mit der ersten und der zweiten Impulsgebereinrichtung, zur Erzeugung einer dritten Impulsreihe gekoppelt ist, wobei jeder Impuls eine Impulsbreite aufweist, die der Differenz zwischen der Impulsbreite der ersten Impulsreihe und der Impulsbreite jedes Impulses der zweiten Impulsreihe entspricht und wobei die dritte Impulsreihe als Ausgangsimpulsreihe der Einrichtung zur Erzeugung des Stellsignals dient.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung erweist sich insbesondere dadurch als vorteilhaft, daß die Oberwellen des Antriebsstromes minimalisiert und Motorschwingungen damit entschieden gedämpft werden, so daß sich die Einrichtung insbesondere im Zusammenhang mit einem Antriebsmotor eines Plattenspielers als nützlich erweist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung wird nunmehr an Hand der Zeichnungen erläutert. In letzteren zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer herkömmlichen Einrichtung zur Regelung der Motordrehzahl,

F i g. 2 eine graphische Darstellung, die an verschiedenen Punkten in der herkömmlichen Einrichtung nach F i g. 1 auftretende Wellenformen zeigt,

F i g. 3 ein schematisches Biockdiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Regelung der Motordrehzahl,

Fig.4 eine graphische Darstellung, die die an verschiedenen Punkten der Vorrichtung nach Fig. 3 erscheinenden Wellenformen zeigt,

Fig. 5 ein Schaltdiagramm einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Regelung der Drehzahl des Motors und

F i g. 6 eine graphische Darstellung, die an verschiedenen Punkten der Einrichtung nach Fig. 5 erscheinende Wellenformen zeigt.

In den F i g. 1, 3 und 5 sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Anhand der Fig. 1 und 2 wird zunächst die herkömmliche Einrichtung beschrieben.

Wie F i g. 1 zeigt, ist eine frequenzerzeugende Einrichtung 1 mit einem Motor 8 gekoppelt, und das Ausgangssignal der frequenzerzeugenden Einrichtung weist eine Sinuswellenform auf, wie sie aus Fig. 2(i) hervorgeht, und es kann als Frequenzsignal bezeichnet werden. Die Frequenz des Frequenzsignals ist proportional der Drehzahl des Motors 8. Daher verringert sich die Schwingungsdauer der Sinuswelle nach Fig. 2(i) wenn die Motordrehzahl größer wird. Eine Schmitt-Impulsgeberschaltung 2 ist mit der frequenzerzeugenden Einrichtung zur Erzeugung einer rechteckigen Welle aus dem Frequenzsignal gemäß F i g. 2(ii) gekoppelt. Ein Differentialschaltkreis 3 ist mit dem Schmitt-Impulsgeberschaltkreis zur Erzeugung einer Impulsreihe gemäß der F i g. 2(iii) aus der rechteckigen Welle gekoppelt. Ein monoslabiler Multivibrator 4 ist an dem Differentialschaltkreis zur Erzeugung einer einpoligen, rechteckigen Welle gemäß der Fig.2(iv) aus der Impulsreihe nach der F i g. 2(iii) gekoppelt. Ein Inverter 5 ist mit dem monostabilen Multivibrator 4 zur Erzeugung einer Impulsreihe nach F i g. 2(v) aus der einpoligen, rechtekkigen Welle durch Umkehrung letzterer gekoppelt.

Die Impulsreihe nach Fig. 2(v) entspricht der ersten, in der erfindungsgemäßen Einrichtung erzeugten Impulsreihe, und der in Fig. 1 von der gestrichelten Linie eingefaßte Teil 12 entspricht der ersten Impulsgebereinrichtung der erfindungsgemäßen Einrichtung, wie später dargelegt wird. Der Teil 12 erzeugt in Abhängigkeit von dem Frequenzsignal eine Impulsreihe mit einer Schwingungsperiode, die der des Frequenzsignals gleich ist, und jeder Impuls der Impulsreihe weist eine Impulsdauer auf, die kürzer als die Schv. ingungsperiode des Frequenzsignals ist und sich verringert, wenn die Frequenz des Frequenzsignals größer wird.

Der Zeitintervall fi in F i g. 2(iv) stellt eine konstante, durch den monostabilen Vibrator 4 bestimmte Zeitspanne dar, und der Zeitintervall Iz ist eine Schwingungsperiode der Impulsreihe nach Fig. 2(v), die mit der Schwingungsperiode des Frequenzsignals nach F i g. 2(i) zusammenfällt. Daher stellt der Zeitintervall f₂ in F i g. 2(iv) eine durch Subtraktion von der Schwingungsdauer des Frequenzsignals erhaltene Zeitspanne dar, und der konstante Zeitintervall t\ wird duich den monostabilen Multivibrator 4 bestimmt. Dies ergibt sich dadurch, daß die Impulsreihe nach F i g. 2(v) aus Impulsen zusammengesetzt ist, daß die eine gleiche Schwingungsdauer wie das Frequenzsignal aufweisen, und jeder Impuls weist eine Impulsdauer fe auf, die durch Subtraktion von der Schwingungsdauer des Frequenz signals zwecks Erzielung eines konstanten Zeitintervalls fi erhalten wird.

F i g. 1 zeigt einen Niederfrequenzfilter 6 als Glättungskreis, der mit dem Inverter 5 zum Glätten der Impulsreihe nach Fig.2(v) zwecks Erzeugung eines geglätteten Signals gemäß F i g. 2(vi) gekoppelt ist Das geglättete Signal wird an einen Motor 8 über einen Spannungszuführungskreis 7 gelegt. Als Spannungszuführungskreis 7 kann ein gewöhnlicher Trennverstärker verwendet werden.

Gemäß der Anordnung zur Regelung der Motordrehzahl ist das erzeugte Drehmoment des Motors der mittleren Spannung der Welle nach F i g. 2(v) oder der mittleren Spannung plus einer Vorspannung proportional.

Durch Einstellen von t\ = tj in Fig. 2 (d.h. eine Einstellung derart, daß /i gleich oder ein weniger kleiner als ti ist) im Fall einer normalen Motordrehzahl (d. h. bei einer gewünschten vorbestimmten Motordrehzahl), kann das an den Spannungszuführkeis 7 gelegte Signal so erzeugt werden, daß es sehr geringe Oberwellenkomponenten des Stroms aufweist, so daß der Motor sehr ruhig bei normaler Drehzahl läuft. Da jedoch bei normaler Drehzahl /2 = 0 ist, wird im Fall eines Überschwingens kein elektrisches Signal an den Motor gelegt, um die Überschwingung zwecks Drehung des Motors mit normaler Drehzahl zurückzubilden. D. h., die Linearität der die Drehzahl regelnden Anordnung geht gleichsam verloren und eine stabile Motordrehzahlregelung ist schwierig zu erreichen.
Obgleich ein Überschwingen praktisch verhinderbar ist, d. h. obgleich die Linearität der Drehzahlregelanordnung erhalten werden kann, wird bei einer solchen Drehzahlregelaiiordnung die Impulsdauer h derart eingestellt, daß die Impulsdauer h lang genug ist, damit sie nicht selbst dann Null wird, wenn die Motordrehzahl in einem praktisch geeigneten Motordrehzahlbereich sehr hoch wird.

Jedoch existieren in einem solchen Fall Oberwellenkomponenten des Stroms in dem Ausgangssignal des Glättungskreises 6. Der Antriebsstrom für den Motor weist daher ebenso Gberwellenkomponenten auf. Folglich ist das Antriebsdrehmoment für den Motor nicht konstant und weist Oberwellen auf, die für unerwünschte Motorschwingung sorgen können. Falls die Grenzfrequenz des Niederfrequenzfilters, der als Glättungskreis verwendet wird, zur Verringerung der Oberwellenkomponenten des Stroms herabgesetzt wird, ist die Drehzahlregelanordnung geeignet, stabil zu werden.

Die Erfindung vermag diese Nachteile der herkömmliehen Einrichtung zur Regelung der Motordrehzahl in den Griff zu bekommen, und eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung wird nachfolgend an Hand der F i g. 3 und 4 beschrieben.

Wie aus F i g. 3 hervorgeht, sind Elemente 1 bis 8 eine frequenzerzeugende Einrichtung, eine Schmitt-lmpulsgeberschaltung, eine Differentialschaltung, ein monostabiler Multivibrator, ein Inverter, eine Glättungsschaltung (niederfrequenzfilter), eine Spannungszuführungsschaltung und ein Motor, welche Elemente den Elementen 1 bis 8 der F i g. 1 ähnlich sind und gleiche Funktionen wie diese ausüben. Die Impulsgebereinrichtung 12 nach Fig. 3 erzeugt daher eine Impulsreihe ähnlich der von der Impulseinrichtung 12 in F i g. 1 erzeugten Impulsreihe. Die Impulsgebereinrichtung 12 stellt die erste Impulsgebereinrichtung der erfindungsgemäßen Einrichtung dar und erzeugt in Abhängigkeit von dem Frequenzsignal eine erste Impulsreihe, wie sie in Fig.4(i) gezeigt ist, die eine Schwingungsdauer aufweist, die gleich der des Frequenzsignals ist und wobei jeder Impuls der ersten Impulsreihe eine

Impulsdauer fe aufweist, die kürzer als die Impulsdauer

des Frequenzsignals ist und die sich verringert, wenn die

Frequenz des Frequenzsignals größer wird. Ein Differentialschaltlcreis 9 ist mit dem Inverter 5 zur

Erzeugung einer Impulsreihe nach Fig.4(ii) von der ersten Impulsreihe nach F i g. (i) gekoppelt Ein monostabiler Multivibrator 10 ist mit der Differentialschaltung 9 zur Erzeugung einer Impulsreihe nach F i g. 4(iii)

von der Impulsreihe nach der Fig. 4(ii) gekoppelt. Die Impulsreihe nach Fig.4(iii) bildet die zweite Impulsreihe gemäß der erfindungsgemäßen Einrichtung und die Kombination der Differentialschaltung 9 und des monostabilen Multivibrators IO bildet die zweite Impulsgebereinrichtung 13 gemäß der erfindungsgemäßen Einrichtung. Jeder Impuls der zweiten Impulsreihe weist eine Vorderflanke auf, die in zeitlicher Bemessung mit der Vorderflanke jedes Impulses der ersten Impulsreihe zusammenfällt, und besitzt eine Impulsdauer i₄, die eine konstante Impulsdauer in Abhängigkeit von der Frequenz des Frequenzgenerators 1 darstellt und annähernd gleich der jedes Impulses der ersten, durch die Drehung des Motors bei einer vorbestimmten Drehzahl erhaltenen irnpulsreihen ist, d. h. wenn der Motor sich mit einer gewünschten oder der normalen Drehzahl dreht. Der Begriff »annähernd gleiche Impulsdauer« schließt auch den Fall gleicher Impulsbreite ein.

Eine Subtraktionseinrichtung 11 ist mit der ersten und der zweiten Impulsgebereinrichtung 12 und 13 zur Erzeugung einer dritten Impulsreihe gemäß Fig. 4(vi) aus der ersten und der ersten Impulsreihe durch Subtraktion zwischen letzteren vorgesehen, wobei jeder Impuls der dritten Impulsreihe folglich eine Impulsreihe aufweist, die der Differenz zwischen der Impulsdauer jedes Impulses der ersten Impulsreihe und der Impulsdauer jedes Impulses der zweiten Impulsreihe entspricht. Das Bezugszeichen 14 erfaßt somit eine Einrichtung zur Steuerung eines Stellsignals. Ein Signal zur Regulierung des Motordrehmomentes entsprechend der dritten Impulsreihe wird dem Motor 8 eingegeben, wodurch eine gewünschte Regelung der Motordrehzahl erreichbar ist. Die dritte Impulsreihe wird dem Niederfrequenzfilter 6 als Glättungsschaltkreis eingegeben, der mit der Subtraktionseinrichtung 11 zur Glättung der dritten Impulsreihe gemäß Fig.4(vi) gekoppelt ist, um ein geglättetes Signal gemäß Fig.4(vii) zu erzeugen. Das geglättete Signal wird an den Motor 8 über eine Spannungszuführungsschaltung 7 gelegt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung bringt folgende Vorteile mit sich. Da die Impulsdauer jedes Impulses der dritten Impulsreihe sehr kurz gemacht werden kann, können die Oberwellenkomponenten des Stroms in dem geglätteten Signal, das an die Spannungszuführungsschaltung gelegt wird, minimalisiert werden. Wenn der Motor sich ferner mit einer Drehzahl dreht, die höher als die vorbestimmte Drehzahl ist, wird die Impulsdauer jedes Impulses der ersten Impulsreihe kurzer, wie aus F i g. 4(iv) hervorgeht, so daß die Polarität jedes Impulses der dritten Impulsreihe negativ wird, wie Fig.4(v) zeigt, und folglich ein negatives Signal als Bremssignal zur Verringerung der Drehzahl dient wird die Motordrehzahl derart gestaltet, daß die vorbestimmte Drehzahl wiedereingestellt wird. Folglich wird die Linearität der Anordnung zur Regulierung der Motordrehzahl, die für gewöhnlich bei einer herkömmlichen Einrichtung verlorengeht, mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung aufrechterhalten.

Obgleich die erste Impulsreihe zuerst und die zweite Impulsreihe in dem obigen Beispiel der Erfindung an zweiter Stelle erzeugt werden, wie in Bezug auf die F i g. 3 und 4 dargelegt ist, d. h. die erste Impulsgebereinrichtung ist über eine Eingangsklemme mit der frequenzerzeugenden Einrichtung und die zweite Impulsgebereinrichtung ist Ober eine Eingangsklemme mit der ersten Inipulsgebereinrichtung gekoppelt, kann die Reihenfolge der Impulserzeugung umgekehrt werden, so lange sowohl die erste als auch die zweite Impulsreihe erzeugt und der Subtraktionseinrichtung eingegeben werden. Eine Ausführungsform der Einrichtung zur Regulierung der Motordrehzahl, bei der die zweite Impulsreihe zuerst und die erste Impulsreihe an zweiter Stelle erzeugt werden, wird im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 6 beschrieben, die eine andere Ausführungsform der Erfindung darstellen.

to Wie aus Fig.5 hervorgeht, erzeugt eine Einrichtung 14 zur Erzeugung eines Stellsignals eine Impulsreihe, die ähnlich der dritten Impulsreihe ist, wie sie im Zusammenhang mit den F i g. 3 und 4 beschrieben worden ist.

!5 Die Einrichtung 14 zur Erzeugung eines Stellsignals nach Fig. 5 kann durch die Einrichtung 14 zur Erzeugung eines Stellsignals nach der Fig.3 ersetzt werden. Eine zweite Impulsgebereinrichtung 13 erzeugt aus dem Frequenzsignal eine Impulsreihe, die ähnlich der zweiten Impulsreihe ist, wie im Zusammenhang mit den F i g. 3 und 4 beschrieben.

Eine erste Impulsgebereinrichtung 12 ist mit der zweiten Impulsgebereinrichtung 13 zur Erzeugung einer Impulsreihe gekoppelt, die ähnlich der im Zusammenhang mit den F i g. 3 und 4 beschriebenen ersten Impulsreihe ist. Eine Subtraktionseinrichtung 11, die ein Beispiel für die in der Einrichtung nach Fig.3 verwendete Subtraktionseinrichtung darstellt, schließt zur gleichen Zeit die aus den Transistoren Γη und Tn gebildete Stromquelle ein und ist sowohl mit der zweiten, als auch mit der ersten Impulsgebereinrichtung 13 und 12 gekoppelt und erzeugt eine Stromimpulsreihe, die ähnlich der im Zusammenhang mit den F i g. 3 und 4 beschriebenen dritten Impulsreihe ist. Eine Impedanzschaltkreis 15 ist mit der Stromquelle 7m, te verbunden und wird von der Subtraktionseinrichtung 11 zur Modifizierung der dritten Impulsreihe umfaßt, um den Einfluß des Lastdrehmomentes auf die Motordrehzahl im eingeschwungenen Zustand zu dämpfen.

Die verbesserte dritte Impulsreihe ist an den Niederfrequenzfilter 6 als Glättungsschaltung in ähnlicher Weise wie in F i g. 3 gelegt und wird dann dem Motor über eine Spannungszuführungsschaltung in ähnlicher Weise wie nach F i g. 3 eingegeben. (Dies ist in F i g. 5 nicht, jedoch in F i g. 3 gezeigt).

Nachfolgend wird unter Bezug auf Fig.6 die Einrichtung nach F i g. 5 und ihre Funktion im einzelnen beschrieben. Konstante Gleichstromquellen /1 bis /9 erzeugen konstante Gleichströme /j bis h- Konstante Potentiale E\ bis £4 werden durch den Strom /1 und Widerstände R\ bis FU bestimmt. Konstante Potentiale £5 und Ef, werden durch den Strom /4 und Widerstände R12 bzw. Äi3 bestimmt. Dioden D_x bis Qb weisen eine Spannung Vp 1 bis Vb g auf. An Transistoren Ti bis Ta liegen Basis-Emitter-Spannungen Vbe2 bis Vbe22- Das Ausgangssignal aus der frequenzerzeugenden Einrich tung 1 mit der Vorspannung Eb wird an die Basis des Transistors T₄ als Eingangssignal ei gelegt, das in F i g. 6(i) gezeigte Wellenform aufweist

Wenn e,- > Eb ist wird der Kondensator Q mit dem konstanten Strom I₃ in positiver Richtung durch die Spannungsquelle I₃ aufgeladen, und das Kollektorpotential ei des Transistors T2, mit dem der Kondensator Q verbunden ist erhöht sich, bis die Stromquelle I₃ gesättigt ist und es wird bei Sättigung der Stromquelle /3 stabil. Wenn e,· < Eb ist fließt der Strom h von der Stromquelle h durch den Transistor T₃. Durch die Wahl des Stromes k größer als k wird der Kondensator Ci mit

einem Strom der Differenz /2-/3 in negativer Richtung aufgeladen, so daß das Potential C₁ sich fortlaufend verringert, bis der Transistor T₂ gesättigt ist und bei Sättigung des Transistors T₂ stabil wird. Das Potential ei weist daher die in F i g. 6(ii) gezeigte Wellenform auf.

Wenn ferner e, > E_B ist, fließt der Strom i₂ durch den Transistor Ta, und da ei < E₂ ist, fließt der Strom i₂ durch den Transistor Ts. Wenn das Potential ei größer wird und Ei (e\ > E₂) übersteigt, fließt der Strom i₂ durch den Transistor 7J,. In diesem Fall, d. h. wenn ei + Vo 3 < £3. d. g. wenn £2 < ei < £3 - Vd3 ist, fließt der Strom /2 durch den Transistor Ti. Daher fließt durch den Transistor Ti ein in der Fig.6(iii) gezeigter Impulsstrom. Die Schwingungsdauer des Impulsstroms ist gleich der Schwingungsdauer von e<, d. h. T₃, wie in F i g. 6(i) gezeigt ist. Das bedeutet, die Schwingungsdauer des Impulsstroms ist die gleiche wie die Schwingungsdauer des Ausgangssignals (Frequenzsignals) der frequenzerzeugenden Einrichtung 1 nach F i g. 3. Da jedoch der Strom i₂, die Spannung E₂, die Spannungsdifferenz £3 — Vo 3 und die Kapazität des Kondensators C\ konstant sind, ist die Impulsdauer T* in Fig.6(iii) konstant. Die Impulsreihe der Fig. 6(iii) entspricht der zweiten, oben definierten Impulsreihe.

Wenn das Potential ei weiter anwächst, fließt der Strom /2 durch den Transistor Tg, und da ei + Vo₂ + V₀₃ <£., d.h. E₃ - V₀₃ <e, < E, Vo 2 - Vd 3 ist, fließt der Strom i₂ durch den Transistor T]o- Daher fließt ein Impulsstrom, wie er in Fig.6(iv) dargestellt wird, durch den Transistor 7io. Einen kurzen Augenblick, bevor dieser Impulsstrom erzeugt wird, befindet sich der Transistor Tie in dem Differentialverstärker, der von den Transistoren 7ig und Γ19 gebildet wird, im eingeschalteten Zustand, und der Kollektorstrom des Transistors Tie, d. h. /7, fließt durch eine Diode Lh und einen Widerstand R\s, so daß ein Strom dann durch einen Widerstand /?u und den Transistor Tm fließt.

Wird die Schaltungsanordnung so ausgelegt, daß der Kollektorstrom des Transistors Ti₇ größer als der Strom k ist, so wird zu diesem Zeitpunkt ein Strom erzeugt, der auch durch die Diode D₆ fließt. Zu diesem Zeitpunkt heben sich die Spannung an der Diode Df, und der Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transistors Τ\η gegeneinander auf, so daß das Kollektorpotential des Transistors 7i 7, d. h. das Basispotential des Transistors Tie im wesentlichen gleich dem Potential Et wird. Wenn in diesem Zustand ein Strom durch den Transistor Ti₀ fließt, fließt ein Strom i₂ durch die Diode D» und den Widerstand Rj und ein Strom fließt durch den Widerstand Rg und den Transistor 7j₃, so daß kein Strom durch die Diode Di und den Widerstand Λ15 fließt.

Folglich fällt das Kollektorpotential des Transistors Tu plötzlich von E₆ auf E₅ — V_Be 16, weil der Transistor 7Ϊ6 als Emitterverstärker wirkt. (Die Diode Dfe wird umgekehrt vorgespannt). Das Basispotential des Transistors 7i9 wird dann höher als das Basispotential des Transistors 7I₈, so daß der Transistor Γ« eingeschaltet wird. Der Kondensator Ci wird folglich in negativer Richtung durch die Stromdifferenz h ~ k aufgeladen, so daß das Kollektorpotential d des Transistors Γ19, der mit dem Kondensator Ci verbunden ist, sich zu verringern beginnt.

Wenn das Potential ei sich weiter verringert, bis es im wesentlichen gleich £5 — Vbe 16 ist, beginnt ein Strom durch den Transistor Tie zu fließen und eine positive Rückkopplung tritt auf, und zwar infolge des Vorhan denseins der Diode D₇, der Widerstände Λ₎₅ und Ru und des Transistors Γ17, zur weiteren Vergrößerung des Basispotentials des Transistors Tie, so daß die Transistoren R\s und Γ19 augenblicklich in ihren leitenden Zustand geschaltet werden, und daß die Transistoren Tie und T\g ein- bzw. wieder ausgeschaltet werden. Der Kondensator Ci wird darauf in positiver Richtung durch den Strom k aufgeladen, bis die Spannung des Kondensators C₂ im wesentlichen gleich dem Potential Ee wird.

Zu dem Zeitpunkt, in dem der Transistor Tio eingeschaltet wird, werden die Transistoren Tie und Γ19 in den leitenden Zustand geschaltet und aus- bzw. wieder eingeschaltet. Das Kollektorpotential ft des Transistors T\g weist daher eine Wellenform gemäß Fig.6(v) auf, deren Schwingungsdauer mit der des Frequenzsignals der frequenzerzeugenden Einrichtung 1 nach F i g. 3 übereinstimmt. Das Schalten der Transistoren Tjs und Γ19 in den leitenden Zustand erfolgt nicht nur, wenn das Potential e2 auf das anhaltende stabile Potential ansteigt, das im wesentlichen gleich dem Potential Ek ist, sondern auch, wenn das Potential ei geringer als das anhaltende stabile Potential nach der Fig.6(v)ist.

Da die Ströme /7 und k, die Potentiale £5 und £* und die Kapazität C₂ konstant sind, und wenn der Wert des Stroms /7 angemessen größer als der Wert des Stroms k ist, ist der Zeitintervall T, nach Fig.6(v) meistens konstant. Weiterhin befindet sich in dem Differentialverstärker, der sich aus den Transistoren 72o und T₂\ zusammensetzt, der Transistor 7}ι nur dann im eingeschalteten Zustand wenn C₂ > Ei — Vbe\s ist, und wenn der Transistor Γ21 sich im eingeschalteten Zustand befindet, fließt der von der Stromquelle /9 gelieferte Strom h durch die Diode D» und den Widerstand /?i₆. Da vom Transistor Γ12 ein Kollektorstrom aus an den Transistor Γ21 gelegt wird, wenn der Strom ii durch den Transistor Tjo fließt, fließt ein Impulsstrom nach F i g. 6(vi) durch den Widerstand /?i7 und den Transistor T₂₂. Diese impuisreihe nach Fig.6(vi) entspricht der ersten, oben definierten Impulsreihe. Die Rückflanke des Impulses der zweiten Impulsreihe nach Fig.6(iii) fällt zeitlich bemessen mit der Rückflanke der Impulse der ersten Impulsreihe nach Fig.6(vi) zusammen oder ist mit ihr synchron.

Entsprechend wird der Strom i₂ (wie er in F i g. 6 dargestellt ist), der durch den Transistor Γ7 geflossen ist, an die Reihenschaltung aus dem Widerstand /?ie und dem Kondensator C₃ durch eine Stromumkehrschaltung, die von der Diode D\, den Widerständen Rs und Rf₁, dem Transistor Γ9, der Diode Ds, den Widerständen Rw und i?u und dem Transistor 7Ή gebildet wird, gelegt. In gleicher Weise wird der Kollektorstrom des Transistors 722 an eine Reihenschaltung des Widerstandes R\g und des Kondensators C₃ gelegt Durch Auslegen dieser Schaltelemente derart, daß die beiden Ströme hinsichtlich ihrer Amplitude gleich gemacht werden und in entgegengesetzter Richtung fließen, fließt der in Fig.6(vi) dargestellte Strom folglich durch den Widerstand 18.

Wenn die Motordrehzahl gering ist und die Schwingungsdauer /3 in Fig.6 daher lang ist, ist das Verhältnis zwischen U und t₂ t₂ > U, so daß der Kondensator C₃ zwecks Vergrößerung der an ihm liegenden Spannung aufgeladen wird. Das Potential eo an der Klemme, an der der Kollektor jedes Transistors Γ14 und T₂₂ liegt, wird daher gesteigert Wenn demgegenüber die Motordrehzahl hoch ist und die Schwingungsdauer h daher kurz ist, wird das Verhältnis

von u und h zu U > h, so daß der Kondensator Ci aufgeladen wird, um die an ihm liegende Spannung zu verringern. Potential ao nimmt daher ab. Wird folglich die Spannungszuführungsschaltung 7 der Fig. 3 durch das Potential eo betrieben, so konvergiert folglich das Verhältnis zwischen u und h in F i g. 6 nach U = ?2 (d. h. /6 = c), so daß der Motor zwecks Drehung mit einer konstanten Drehzahl geregelt wird.

Die konstante Drehzahlregelung wird bei jedem Motorlastzustand infolge der Funktion des Kondensators Ci erreicht. D. h. die Spannung am Kondensator variiert mit der Veränderung der Last, um den Zustand U = h zu erhalten. Das Vorhandensein des Widerstandes /?i8 sorgt für den Stabilitätszustand der Regelanordnung, d. h. durch Wahl einer geeigneten Zeitkonstanten ^|5 Ci ■ /?i8 wird die Regelanordnung stabil. Wenn ferner die Motordrehzahl konstant ist (d. h. bei einer vorbestimmten Drehzahl), fließt kein Strom durch den Widerstand R\% infolge von U = r₂, so daß keine Oberwellenkomponenten des Stroms in dem Signal an der Klemme eo der Fig.5 auftreten. Daher dreht sich der Motor ruhig.

Der Motor wird ferner durch die Impulsreihe angetrieben, wobei jeder Impuls eine Impulsdauer aufweist, die der Differenz zwischen der Impulsdauer u nach F i g. 6(iü) und der Impulsdauer h nach F i g. 6(vi) entspricht. Daher wird die Linearität des Verhältnisses der Motordrehzahl und der Spannungsdifferenz zwischen der Spannung, die der vorbestimmten Drehzahl entspricht, und die Spannung, die der tatsächlichen Motordrehzahl entspricht, bei der Einrichtung nach F i g. 5 aufrechterhalten, während die Linearität bei der herkömmlichen Anordnung, der im Fall einer Überregelung kein Bremssignal erzeugt wird, verloren geht. Wenn die Motordrehzahl z. B. so hoch wird, daß die Impulsdauer t-> nach F i g. 6(vi) kürzer als die Impulsdauer U nach F i g. 6{iii) wird, fließt der Strom durch den Widerstand R.\s zum Kondensator Cj, um die an letzterem liegende Spannung zu verringern, so daß ein Bremssignal, wie in Fig.6(viii) gezeigt ist, erzeugt wird und sich die Motordrehzahl verringert.

Auf diese Weise kann eine Einrichtung zur Erzeugung der Motordrehzahl geschaffen werden, die einem Motor ermöglicht, mit einer konstanten Drehzahl unabhängig von der Motorlast zu laufen, und zwar auf sehr ruhige Weise.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Motors mit einer frequenzerzeugenden Einrichtung, die mit dem Motor zur Erzeugung eines Frequenzsignals gekoppelt ist. dessen Frequenz der Drehzahl des Motors proportional ist, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Stellsignals, die mit der frequenzerzeugenden Einrichtung zur Erzeugung eines Stellsignals zur Regelung des Motordrehmomentes gekoppelt ist, und die eine erste Impulsgebereinrichtung zur Erzeugung e'ner ersten Impulsreihe in Abhängigkeit von dem Frequenzsignal aufweist, wobei die erste Impulsreihe die gleiche Schwingungsdauer wie das Frequenzsignal hat, und jeder Impuls der ersten Impulsreihe eine Impulsdauer aufweist, die kürzer als die SchwingUiigsdauer des Frequenzsignals ist und abnimmt, wenn die Frequenz des Frequenzsignals größer wird, und wobei ein Motordrehmoment entsprechend der Ausgangsimpulsreihe der Einrichtung zur Erzeugung des Stellsignals erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (14) zur Erzeugung des Stellsignals zusätzlich aufweist, eine zweite Impulsgebereinrichtung (13) zur Erzeugung einer zweiten Impulsreihe in Abhängigkeit von dem Frequenzsignal, wobei eine Flanke jedes Impulses zeitlich bemessen mit der entsprechenden Flanke jedes Impulses der ersten Impulsreihe zusammenfällt und wobei jeder Impuls der zweiten Impulsreihe eine konstante Impulsbreite aufweist, die annähernd gleich der jedes Impulses der ersten Inipulsreihe ist, die durch die Motordrehung bei einer vorbestimmten Drehzahl erhalten wird, und eine Subtraktionseinrichtung (11), die mit der ersten und der zweiten Impulsgebereinrichlung (12 bzw. 13) zur Erzeugung einer dritten Impulsieihe gekoppelt ist, wobei jeder Impuls eine Impulsbreite aufweist, die der Differenz zwischen der Impulsbreite der ersten Impulsreihe und der Impulsbreite jedes Impulses der zweiten Impulsreihe entspricht und wobei die dritte Impulsreihe als Ausgangsimpulsreihe der Einrichtung (14) zur Erzeugung des Steuersignals dient.

2. Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Motors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flanke jedes Impulses der zweiten Impulsreihe die Vorderflanke ist, und daß die entsprechende Flanke jedes Impulses der ersten Impulsreihe die Vorderflanke ist.

3. Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Motors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flanke jedes Impulses der zweiten Impulsreihe die Rückflanke und die entsprechende Flanke jedes Impulses der ersten Impulsreihe ebenfalls die Rückflanke ist.

4. Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Motors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Impulsgebereinrichtung (12) mit einer Eingangsklemme mit oer ein Frequenzsignal erzeugenden Einrichtung (1) verbunden ist, und daß die zweite Impulsgebereinrichtung (13) mit einer Klemme mit der ersten Impulsgebereinrichtung (12) verbunden ist.

5. Füiirichtung zur Regelung der Drehzahl eines Moiurs. dadurch gekennzeichnet, daß die zweite linpulsgebereinrichtung (13) mit einer Eingangs-

mit der ein Frequenzsignal erzeugenden (1) verbunden ist, und daß die erste Impulsgebereinrichtung (12) mit einer Eingangsklemme mit der zweiten Impulsgebereinrichtung (13) verbunden ist.

6. Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Motors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die erste als auch die zweite Impulsgebereinrichtung (12 bzw. 13) einen monostabilen Multivibrator (10) aufweisen.

7. Einrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Motors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (14) zur Erzeugung eines Stellsignals einen Impedanzschaltkreis (15) aus einer Serienschaltung eines Kondensators ('G) und eines Widerstandes (R_is) aufweist, und daß die Subtraktionseinrichtung (11) eine Stromquelle (Tu; Tn) einschließt, die zu dem Impedanzschaltkreis einen positiven und einen negativen Strom zu liefern vermag, wobei die an dem Kondensator CC₃) liegende Spannung bei Veränderung der Motorlast zur Aufrechierhaltung einer Impulsdauer jedes Impulses der ersten Impulsreihe, die gleich der jedes Impulses der zweiten Impulsreihe ist, variierbar ist.