DE2719200C2

DE2719200C2 - Schaltungsanordnung zum Steuern eines Gleichstrommotors

Info

Publication number: DE2719200C2
Application number: DE2719200A
Authority: DE
Inventors: Gerard W.R. van der Dipl.-Ing. 8000 München Woerd
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-04-29
Filing date: 1977-04-29
Publication date: 1982-12-16
Also published as: DE2719200A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Steuern eines Gleichstrommotors entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der GB-PS 14 18 194 ist eine Schaltungsanordnung zum Steuern eines Gleichstrommoiors. der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art bekannt. Bei dieser Schaltungsanordnung ist der Gleichstrommotor in einer ersten Brückendiagonale einer ans Steuergliedern gebildeten Brückenschaltun·: angeordnet. An einer zweiten Brückendiagonale liegt eine Betriebsspannung für den Gleichstrommotor an. Die Steuerglieder werden über einen Differenzverstärker angesteuert. Dieser Differenzverstärker weis', .:as gleiche Bezugspotential wie die Betriebsspannung des Gleichstrommotors auf. Weiterhin ist diesem Differenz verstärker ein Differenzbildner für die Differenz zwischen einer Bezugsspannung und einer Sieiierspannung vorgeschaltet. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung müssen die vom Differenzverstärker abgegebenen Steuersignale Spannungswerte aufweisen, die etwa so groß sind wie die Betriebsspannung des Gleichstrommotors. Damit erzeugt diese bekannte Schaltungsanordnung für die Ansteuerung der Steuerglieder eine verhältnismäßig große Verlustleistung und sie ist aufwendig, da in dem Differenzverstärker Schaltglieder mit einer entsprechend hohen Spannungsfestigkeit vorgesehen werden müssen. Auch bei einer aus der DE-OS 24 39 124 bekannten Schaltungsanordnung ist eine entsprechende Brückenschaltung vorgesehen. "Auch dort sind die Bezugspotentiale von die Steuerglieder ansteuernden Differenzverstärker mit dem Bezugspotential der Betriebsspannung des Gleichstrommotors identisch.

Die US-PS 35 23 228 zeigt eine entsprechende Schaltungsanordnung. An einem ersten Eingang eines Differenzverstärkers liegt dort ein festes Bezugspotential an, während an einem zeiten Eingang ein aus einer Bezugsspannung und einer Steuerspannung gebildetes Differenzsignal anliegt Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung sind die Versorgungsspannungen der beiden Differenzverstärker identisch mit der Betriebsspannung für den Gleichstrommotor, zum Ansteuern der Steuerglieder sind daher mehrere Transistoren nötig. Außerdem sind zum Ansteuern der Steuerglieder Signale erforderlich, die einen Spannungshub aufweisen, der ungefähr so groß ist wie die Betriebsspannung des Gleichstrommotors. Für die Ansteuerung wird somit bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ebenfalls eine verhältnismäßig große Verlustleistung verbraucht. Au ßerdem erfo'gt die Differenzbildung zwischen der Steuerspannung und der Bezugsspannung in einem eigenen Differenzbildner.

Die FR-PS 21 09 376 offenbart eine Schaltungsanordnung, bei der die Steuerglieder ebenfalls über zwei Differenzverstärker angesteuert werden. Diese Differenzverstärker werden in Abhängigkeit von Signa κ η mit unterschiedlicher Frequenz aktiviert. Auch bei dieser bekannten Schaltungsanordnung weisen die Differenzverstärker das gleiche Bezugspotentiai aiii, wie die Betriebsspannung des Gleichstrommotors. Eine unmittelbare Ansteuerung der in der Brückenschaltung angeordneten Steucrglieder ist damit auch bei dieser bekannten Schaltungsanordnung nicht möglich, so daß auch diese Schaltungsanordnung einen verhältnismäßig großen Aufwand erfordert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß die Differenzverstärke:' hinsichtlich ihrer Spannungsauslegung unabhängig von der Betriebsspannung des Gleichstrommotors gewahn weraen können.

Erfindungsgemaß wird die Aufgabe bei der Scha! tung.sanordnung der eingangs genannten Art durch di:· im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Schaltungsanordnung erfordert insbesondere dann eim.ii geringen Aulwand, wenn (lie Gegentaktslufen gleichartig aus Transistoren einander entgegengesetzten L.eilfähigkcitstyps aufgebaut sind, und wenn die Steuerspannung und die Bezugsspannung den Differenzverstarkern zueinander invors zugeführt werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbcispie! der Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Die in der Figur dargestclle Schaltungsanordnung enthält zwei Differenzverstärker D\ und Ü2 und eine aus vier Steuergliedern Π bis 7" 4 gebildeten Brücken-Schaltung. Als Steuerglieder Ti bis T4 sind beispielsweise Transistoren vorgesehen. In einer ersten Brükkendiagonale ist zwischen den Schaltungspunkten 51 und 52 der Gleichstrommotor M angeordnet und an der zweiten Brückendiagonale liegt die Betriebsspannung LAV/für den Gleichstrommotor /Wan. jeweils zwei Transistoren 7" I und 7 2 bzw. 7"3 und Γ4 bilden eine Gegentaktstufe. Die aus den Transistoren Ti und 7 2 gebildete Gegentaklstufe wird durch den Differenzver-

Gleichzeitig wird der Transistor T2 gesperrt. Da die Bezugsspannung UB und die Steuerspannung US dem Differenzverstärker D 2 gegenüber dem Differenzverstärker D1 invers zugeführt wird, erzeugt der Differenzverstärker D2 gleichzeitig ein auf den Schaltungspunkt S2 bezogenes negatives Ausgangssignal, das den Transistor T3 sperrt und den Transistor TA leitend steuert. Über den Transistor Π, über den Gleichstrommotor Λ/und über den Transistor Γ4 fließt nun ein Strom, der den Gleichstrommotor M zu einer Bewegung in einer ersten Drehrichtung veranlaßt Die Drehzahl des Gleichstrommotors hängt ab von der Spannung an den Schaltungspunkten 51 und SZ

Falls die Steuerspannung US kleiner ist als die Betriebsspannung UB, gibt der Differenzverstärker D 1 ein negatives Signal ab, das den Transistor T2 leitend steuert und gleichzeitig den Transistor TX sperrt. Da der Differenzverstärker D 2 wieder invers zu dem Differenzverstärker DX angesteuert wird, erzeugt diener nun ein positives Ausgangssignal, das den Transistor Γ3 leitend steuert und gleichzeitig den Transistor Γ4 sperrt. Es fließt nun ein Strom über den Transistor Γ3, durch den Gleichstrommotor M und über den Transistor Γ2. Ds sich die Richtung des Stroms durchh den Gleichstrommotor M nun umgekehrt hat, kehrt sich auch die Drehrichtung des Gleichstrommotors M gegenüber der ersten Drehrichtung um. Die Drehzahl ist wiederum abhängig von der Spannung an den Schaltungspunkten SX und 52.

Die Drehbewegung des Gleichstrommotors M wird somit durch die Schaltungsanordnung in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Steuerspannung US udn der Betriebsspannung UB gesteuert. Die Drehrichtuiig des Gleichstrommotors M wird durch das Vorzeichen der Differenz zwischen der Steuerspannung US und der Bezugsspannung UB festgelegt, während die Drehzahl durch den Betrag der Differenz bestimmt wird.

Die Transistoren TX und Γ2 bzw. 7"3 und Γ 4 sind vom jeweils entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp. Beispielsweise sind die Transistoren Π und T3 als NPN-Transistoren ausgebildet, während die Transistoren 7"2 und 7~4 als PNP-Transistoren ausgebildet sind. Durch die Verwendung von Transistoren des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps in jeder Gegentaktstufe können die Transistoren auf einfache Weise durch die an den Ausgängen der Differenzverstärker D 1 bzw. D 2 abgegebenen Signale unmittelbar angesteuert werden.

starker D1 angesteuert. In entsprechender Weise wird die aus den Transistoren T3 und 7"4 gebildete Gegentaktstufe durch den Differenzverstärker D 2 angesteuert. An den Differenzverstarkern D X und D 2 liegen potentialfreie Versorgungsspannungen UX bis i/4 an. Die Bezugspotentiale dieser VErsorgungsspannungen U1 bis U 4 sind getrennt von dem Bezugspotential der Betriebsspannung UM.

An dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers D1 Hegt über einen aus zwei Wirterständen R X end R 2 gebildeten Spannungsteiler eine Bezugsspannung UB an. Die Bezugsspannung UB liegt außerdem über einen aus zwei Widerständen R3 und A4 gebildeten Spannungsteiler an dem nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers D 2 an. Eine Steuerspannung US liegt in entsprechender Weise über einen aus zwei Widerständen R 5 und R 6 gebildeten Spannungsteiler am nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers Di und über einen aus zwei Widerständen R 7 und RS gebildeten Spannungsteiler am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers D 2 an.

Die Bezugsspannung UB kann beispielsweise aus der Betriebsspannung UM des Gleichstrommotors M erzeugt werden. Sie kann gleich der halben Betriebsspannung UM sein. Unter der Annahme, daß die Betriebsspannung gleich +40 V ist, hat die Bezugsspannung t/ßdann einen Wert von + 20 V.

Die Verscrgungsspannungen °U 1 und t/3 sind beispielsweise positive Spannungen und die Versorgungsspannungen t/2 und (/4 sind beispielsweise negative Spannung. Das Bezugspotential für die Versorgungsspannungen UX und t/2 liegt an dem Schaltungspunkt 51 an, der auch mit einem ersten Anschluß des Gleichstrommotors M verbunden ist. !n entsprechender Weise liegt das Bezugspotential der Versorgungsspannungen U3 und t/4 an dem Schaltungspunkt 52 an, der mit einem zweiten Anschluß des Gleichstrommotors Mverbunden ist.

Die Drehbewegung des Gleichstrommotors M wird in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Bezugsspannung UB und der Steuerspannung US gesteuert. Falls die Steuerspannung US größer ist als die Bezugsspannung UB, erzeugt der Differenzverstärker DX ein auf den Schaltungspunkt Sl bezogenes positives Signal, das den Transistor Π leitend steuert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Steuern eines Gleichstrommotors, bei der die Drehbewegung des Gleichstrommotors von der Differenz zwischen ι einer Steuerspannung und einer Bezugsspannung abhängt, bei der eine Brückenschaltung vorgesehen ist, in deren ersten Brückendiagonale der Gleichstrommotor angeordnet ist, und an der zweiten Brückendiagonale eine Betriebsspannung für den in Gleichstrommotor anliegt, bei der die Brückenschaltung aus zwei geweils zwei Steuerglieder enthaltenden Gegentaktstufen gebildet ist, und bei der in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Steuerspannung und der Bezugsspannung jeweils r> zwei einander gegenüberliegende Steuerglieder angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gegentaktstufe (Ti und T2 bzw. T3 und TA) mit dem Ausgang ie eines Differenzverstärkers (Di bzw. D 2) verbunden ist, dem die ν Steuerspannung (US) und die Bezugsspannung (UB) zugeführt ist, und daß die Bezugspotentiale der Versorgungsspannungen (U X und L/2 bzw. L73 und L74) der Differenzverstärker (Di bzw. D2), der Steuerspannung (US) und der Bezugsspannung UB) :> gleich sind den Potentialen an den den entsprechen den Differenzverstärkern (Di bzw. D2) zugekehr len Endpunkten der ersten Brückendiagonale.

2.Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Gegentaktstufen (TI und v< T2 bzw. Γ3 und 74) gleichartig aus Transistoren einander entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps ausgebaut sind, und daß die Steuerspannung (US) und die Bezugsspannung (UB) den Differenzverstärkern (Di, D2) zueinander invers zugeführt sind.