DE2843278A1 - Praezisions-drehzahlsteuerschaltung - Google Patents

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DJPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG IIEU8LER

MAHIA-THEIlESIA-STnASSB 32 I¹OSTKACH 8βυβ 08

D-8000 MUBNCHEN 80

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Präzisions-Drehzahlsteuerschaltung

Es gibt zahlreiche Anwendungsfälle, bei denen es erforderlich oder wünschenswert ist, in Abhängigkeit von der Drehzahl einer umlaufenden Welle Sicherheitseinrichtungen oder sonstige Vorrichtungen zu steuern,Bei Fahrzeugen sind solche Anwendungsfälle geläufig ,z.B. benützt man sie bei der Steuerung zum Verriegeln oder Schließen von Fahrgasttüren, sobald sich ein Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit oberhalb eines Grenzwertes bewegt. Es sind elektrisch betätigte Sperrmechanismen bekannt, mit denen verhindert wird, daß ein Getriebe in Rückwärtsrichtung eingelegt wird, wenn₍ sich ein Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit oberhalb eines bestimmten niedrigen Grenzwertes vorwärts bewegt, oder umgekehrt. Ähnliche drehzahlabhängige Schaltsteuerungen, die durch die Umdrehungszahl einer Welle oder eines anderen umlaufenden Teils beeinflußt werden, sind auch bei Werkzeugmaschinen und anderen

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-6-industriellen Einrichtungen gebräuchlich.

Die an derartige drehzahlabhängige Schaltsteuerungen zu stellenden Anforderungen, insbesondere wenn sie für Fahrzeuge verwendet werden, sind häufig sehr steng. So können die Steuerungen starken Vibrationen und erheblichen Stoßkräften ausgesetzt sein. Elektrische Obergangsvorgänge von beträchtlicher Größe können darauf einwirken. Da diese Steuerungen nicht der Hauptbetriebsfunktion dienen, unterliegen sie sehr oft starken Kostenbegrenzungen. Darüber hinaus ist es überaus wünschenswert, daß dieelektrischen Verbindungen zu der Steuereinrichtung so einfach wie möglich sind, insbesondere also eine einfache zweipolige Verbindung darstellen, um die Kosten zu senken und einen Austausch, wenn er nötig wird, so einfach wie möglich zu mache.

Zahlreiche verschiedene drehzahlabhängige Schaltsteuerungen wurden für die oben genannten Anwendungsfälle bereits vorgeschlagen. Vielfach wird als Eingangssignal ein solches benutzt, das von einem kleinen Wechselspannungsgenerator abgeleitet wird, der von der Welle oder einem ähnlichen, zu überwachenden drehenden Element angetrieben wird. Die Schaltungen dieser Einrichtungen sind häufig in unerwünschter Weise kompliziert und teuer, insbesondere wenn die Arbeitsweise auf der Erkennung der Frequenz des Wechselspannungseingangssignals beruht, da in solchen Fällen eine Umwandlung von Frequenz auf Spannung in einer einen Teil der Steuerschaltung darstellenden Stufe erforderlich ist. Diese Steuerungen sind schwierig zu bauen, wenn sie für Anwendung in Fahrzeugen im rauhen Betrieb gewachsen sein sollen, was zu einem großen Teil auf die Kompliziertheit der Schaltung zurückzuführen ist, welche für die Umwandlung von Frequenz auf Spannung benötigt wird. Darüber hinaus erfordern viele dieser drehzahlabhängigen Schaltsteuerungen drei oder mehr Anschlußleitungen. Die damit verbundenen Schwierigkeiten machen sich besonders bei drehzahlabhängigen Steuerungen an Fahrzeugen nachteilig bemerkbar.

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Verhältnismäßig billige, mit zwei Anschlußleitungen auskommende drehzahlabhängige Schaltsteuerungen sind beispielsweise vorgeschlagen worden in DE-OS 27 46 356 und der DE-OS 27 52 681. Diese Steuerungen sind jedoch bei den kritischen Drehzahlen unterhalb 10 ümin,nicht mehr ausreichend, da dann die Ausgangsamplitude des Wechelspannungsgenerators sehr klein wird. Dieser Fall trifft besonders bei Sicherheitssteuerungen für Fahrgastfahrzeuge zu, bei denen die Wellendrehzahl bei der kritischen Geschwindigkeit, bei der geschaltet werden soll, bis zu 2 ümin. oder gar weniger beträgt.

Darüber hinaus ist eine Reihe weiterer wichtiger Betriebseigenschaften schwierig und manchmal unmöglich mit den bekannten, geschwindigkeitsabhängigen Schalteinrichtungen zu erreichen. Es ist deshalb äußerst wünschenswert, eine für alle Anwendungsfälle brauchbare geschwindigkeitsabhängige Schaltsteuerung zu schaffen, die auf einfache Weise von einem Betrieb mit normalerweise offenem Schalter auf Betrieb mit normalerweise geschlossenem Schalter und umgekehrt umgestellt werden kann, um den verschiedenen Anforderungen der unterschiedlichen Sicherheitseinrichtungen oder sonstiger Belastungen gerecht zu werden. Eine derartige Grundschaltung soll es auch ermöglichen, den Betrieb innerhalb eines weiten Bereichs der kritischen Drehzahl durchzuführen von nahezu 0 0min. bis zu einigen Hundert ümin., damit verbraucher- oder anwendungsabhängige Bemessung der Schaltkreise zum Anpassen an unterschiedliche Anwendungsfälle so selten wie möglich vorkommt. Eine weitere, in zahlreichen Anwendungsfällen kritische Anforderung an eine brauchbare Schaltung steht damit im Zusammenhang, daß sie auf sehr kurzzeitige Schwankungen der Eingangswelle, die oft erheblich sein können, nicht ansprechen darf. Außerdem sollte eine praktisch vielfach anwendbare und präzis arbeitende geschwindigkeitsabhängige Schaltsteuerung möglichst wenig Leistungsaufnahme haben, die Fähigkeit jedoch besitzen, verhältnismäßig hohe Ströme zu steuern, so daß

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sie ohne weiteres den verschiedensten unterschiedlichen Anwendungsfällen gerecht werden kann.

Als Hauptaufgabe liegt somit der Erfindung zugrunde, eine mit elektronischen Festkörperschaltungen insbesondere IC-Schaltkreisen arbeitende, drehzahlabhängige Schaltsteuerung zu schaffen, die ein Eingangssignal von einem hochpoligen Permanentmagnet-Wechselstromtachogenerator aufnimmt, der von der sich drehenden Welle oder dergl. angetrieben wird, welche die aufgezählten Schwierigkeiten weitestgehend vermeidet, die den bekannten Schaltsteuerungen anhaften, und die sowohl für den Anschluß der zu steuernden Belastung als auch für die Leistungszufuhr insgesamt lediglich zwei Anschlüsse benötigt, darüber hinaus aber über einen weiten Drehzahlbereich bis hinunter zu 1 bis 2 Umin. präzis arbeitet.

Die erfindungsgemäße drehzahlabhängige Schaltsteuerung soll sich leicht aus einem Zustand eines normalerweise offenen Schalters in einen solchen eines normalerweise geschlossenen Schalters und umgekehrt durch einfaches Austauschen von zwei Verbindungen in der Schaltung umstellen lassen. Es ist darüber hinaus von Vorteil, wenn die präzis arbeitende, geschwindigkeitsabhängige Schaltsteuerung, die einen großen Drehzahlarbeitsbereich abdeckt, sich einfach auf unterschiedliche Ansprechverzögerungen einstellen läßt, wobei unter Ansprechverzögerung die Zeitspanne zwischen dem Unterschreiten der Eingangswelle unter eine kritische Drehzahl und der tatsächlichen Umschaltung des Schalters auf einen ursprünglichen Schaltungszustand zu verstehen ist.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird mit der Erfindung eine zwei Anschlüsse aufweisende, präzise geschwindigkeitsabhängige Schaltsteuerung geschaffen, die durch Änderungen der Drehzahl einer Welle gesteuert wird und die ihren Betrieb über einen weiten Drehzahlbereich bis hinab zu weniger als 10 Umin ausüben kann. Die Steuereinrichtung verwendet dazu einen sehr hochpoligen Wechselspannungstachogenerator, der mit der um-

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laufenden Welle verbunden wird und ein Wechselspannungssignal abgibt, dessen Amplitude sich mit der Wellendrehzahl ändert. Ein Schwellenschaltkreis ist an den Tachogenerator angeschlossen und erzeugt ein erstes und ein zweites Schwellwertsignal von denen das erste auf ein Wechelspannungseingangssignal hin erzeugt wird, welches einen vorgegebenen AmpIitudenschwel1-wert entsprechend einer kritischen Wellendrehzahl übersteigt, während das zweite aufgrund eines Wechselspannungseingangssignals unterhalb dieser Schwellwertamplitude hervorgebracht wird. Ein Schaltbetätigungskreis ist an den Schwellwertkreis angeschlossen und erzeugt EIN- und AUS-Betätigungsschaltsignale aufgrund des ersten bzw. zweiten Schwellwertsignals, wobei das AUS-Signal ein kontinuierliches Gleichspannungssignal hoher Leistung ist, das durch kurze, wiederkehrende AUS-Intervalle unterbrochen ist. Ein IC-Schaltkreis mit zwei Schaltanschlüssen, die mit einer äußeren Leistungszuführung in einem Betätigungsschaltkreis für eine zu steuernde Last verbunden werden kann, ist mit ihrem Schalteingang mit dem Schaltbetätigungskreis verbunden und kann in einen EIN-Zustand geschaltet werden, in welchem die Impedanz über die Schaltklemmen sehr niedrig ist. Dieser EiN-Zustand tritt bei dem EIN-Schaltbetätigungssignal an den Schaltklemmen auf. Der IC-Schaltkreis wird bei AUS-Schaltbetätigungssignal an den Schaltklemmen in seinen AUS-Zustand geschaltet, in welchem die Impedanz an den Schaltklemmen sehr hoch ist. Ein Energiespeicher- und Speisungskreis liegt parallel zu den Schaltausgangsklemmen, wodurch eine Leistungszufuhr zum Schwellwertkreis und zum Schaltbetätigungskreis gebildet wird. Dieser Energiespeicher- und Speisungskreis enthält eine Speichervorrichtung, die während der Intervalle, in denen sich der IC-Schaltkreis im geöffneten AUS-Zustand befindet, stets wieder aufgeladen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung in Verbindung mit einzelnen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

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Pig. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm zur Erläuterung des Grundprinzips;

Fig. 2 das Schaltungsdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen drehzahlabhängigen Schaltsteuerung;

Fig. 3 das Schaltungsdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Schaltsteuerung;

Fig. 4 Signalverläufe innerhalb der Schaltungen nach den Figuren 2 und 3; und

Fig. 5 der Scheitelspannungsabstand eines Wechselspannungstachogenerators, der die Eingangsgröße für die drehzahlabhängige Schaltsteuerung liefert.

Das Blockschaltbild der Fig. 1 stellt die grundsätzlichen Elementengruppen einer präzis arbeitenden, insgesamt mit 10 bezeichneten, drehzahlabhängigen Schaltsteuerung nach dem erfindungsgemäßen Aufbau dar. Die Schaltsteuerung 10 enthält einen hochpoligen Permanentmagnet-Wechselspannungstachogenerator 11, der über seine Eingangswelle 19 angetrieben wird. Es ist denkbar, die Welle 19 beispielsweise durch eine elastische Welle eines Tachometers anzutreiben, aber auch durch eine Antriebswelle oder irgendein übertragungselement der Drehzahl innerhalb eines Fahrzeugs. Die Welle 19 kann aber auch von irgendeiner Welle einer Werkzeugmaschine oder einer sonstigen Fertigungsmaschine angetrieben werden, die aus Sicherheits- oder Steuerfunktionsgründen überwacht werden soll. In bevorzugter Ausführung handelt es sich bei dem Tachogenerator 11 um einen Permanentmagnet-Wechselspannungsgenerator mit sechzig Polen, wie er in der DE-OS 27 44 513 vorgeschlagen ist.

Ausgangsseitig ist der Wechselspannungsgenerator 11 mit einem Schwellwertkreis 12 verbunden, der das Wechselspannungseingangssignal gleichrichtet und an seinem Ausgang zwei unter-

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schiedliche Schwellwertsignale bereitstellt. Das erste Schwellwertsignal erzeugt der Schaltkreis 12 dann, wenn die Amplitude des Wechselspannungseingangssignals unterhalb eines bestimmten Schwellwertes liegt, der einer kritischen Drehzahl der Welle 19 entspricht. Das zweite Schwellwertsignal am Ausgang des Schaltkreises 12 zeigt an, daß das Wechselspannungseingangssignal und damit die Drehzahl der Welle einen kritischen Wert übersteigt. Das von dem Schwellwertkreis 12 abgegebene Schwellwertsignal wird einem Schaltbetätigungskreis 21 eingegeben.

Der Schaltbetätigungskreis 21 erzeugt AUS- und EIN-Schaltbetätigungssignale aufgrund des ersten oder des zweiten Schwellwertsignals von der Schaltung 12. Diese Schaltbetätigungssignale werden auf eine Festkörperschalteinrichtung oder einen IC-Schaltkreis 13·weitergeleitet. Der IC-Schaltkreis 13 besitzt zwei Schaltausgangsklemmen 14,15, welche mit einem Schaltsymbol 16 verbunden sind, das einen normalerweise offenen Schalter darstellen soll- Die Schaltkontakte haben in derFig. 1 lediglich illustrative Bedeutung. Der IC-Schaltkreis 13 enthält keine mechanisch bewegten Kontakte, sondern benützt die Eigenschaften von Festkörperschaltern, um vergleichbare Schaltfunktionen durchzuführen. Wegen der Trägheitseigenschaften wäre ein mechanisch betätigter Schalter in zahlreichen Anwendungsfällen nicht brauchbar.

Die Schalterausgangsklemmen 14 und 15 sind elektrisch mit einer äußeren Speisungsquelle 17 und einer Belastung 18 in Reihe geschaltet. Bei Einsatz in einem Fahrzeug kann diese Speisungsquelle 17 die Fahrzeugbatterie sein. Eine schaltungsinterne Energiespeicher¹- und Speisungsschaltung 22 liegt parallel zu den beiden Schaltausgangsklemmen 14,15 und sorgt für eine Energiezufuhr sowohl zum Schwellwertkreis 12 als auch zum Schaltbetätigungskreis 21.

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AIs Belastung hat man sich in vielen Fällen eine Warneinrichtung, eine Sicherheitssperrschaltung oder ähnliche Sicherheitseinrichtungen zu denken. In Fahrzeugen zur Personenbeförderung beispielsweise kann diese Belastung 18 eine elektrisch betätigte Sperre sein, die die Fahrzeugtüren schließt oder zumindest ihr öffnen verhindert, sobald das Fahrzeug sich in einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt. In manchen Fällen ist diese Geschwindigkeit bereits durch einen sehr niedrigen Drehzahlwert der Welle 19 von ein oder zwei Umdrehungen pro Minute erreicht. Bei anderen Anwendungsfällen bei Fahrzeugen kann die Belastung 18 durch eine Sperre gebildet werden, die das Einlegen des Schaltgetriebes in den Rückwärtsgang verhindert, wenn das Fahrzeug sich vorwärtsbewegt, oder umgekehrt. Auch hier ist die kritische Drehzahl der Welle 19, bei der die Sicherheitseinrichtung der Belastung 18 ansprechen muß, sehr niedrig. Die Belastung kann selbstverständlich auch eine sehr einfache optisch oder akustisch wirkende Warneinrichtung sein, was sowohl für industrielle Anwendungsfälle als auch bei Fahrzeugen vorkommen kann.

Bei der drehzahlabhängigen Schaltsteuerung 10 gemäß Fig. 1 erzeugt der Tachogenerator 11 ein Wechselspannungssignal, dessen Amplitude ein Maß für die Drehzahl der Welle 19 ist. Die Beziehung zwischen Amplitude des Ausgangssignals vom Generator 11 und der Drehzahl der Welle 19 ist selten linear. Vielmehr folgt der Scheitelspannungsabstand der Generatorausgangsspannung gewöhnlich einer Kurve, wie sie in der Figur 5 dargestellt ist. Danach steigt die Spannung bei niedrigen und mittleren Drehzahlen zunächst stark an und nimmt dann bei höheren Drehzalilwerten nur noch mäßig zu. Für den Anwendungsbereich jedoch von 0 bis etwa 400 Umin. verläuft die Spannungs-Drehzahlkurve nahezu genau proportional, so daß die Ausgangsamplitude des Wechselspannungssignals des Tachogenerators 11 ein recht gutes Maß für die Drehzahl der Welle ist.

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Das Wechselspannungssignal vom Generator 11 (Fig. 1) wird im Schwellwertkreis 12 gleichgerichtet und in diesem Schaltkreis dazu verwendet, das erste und das zweite Schwellwertsignal· zu erzeugen, von denen das eine anzeigt, daß die Wellendrehzahl einen kritischen Wert übersteigt, während das zweite anzeigt, daß die Wellendrehzahl sich unterhalb des kritischen Wertes befindet. Diese beiden Schwellwertsignale werden dem Schaltbetatigungskreis 21 eingeleitet, der EIN- und AUS-Schaltbetätigungssignale abhängig von den beiden Schwellwertsignalen erzeugt. Diese EIN- und AUS-Ausgangssignale sind in der Fig. 4 dargestellt. Das AUS-Signal ist danach ein durchgehendes Gleichspannungssignal, während das EIN-Signal ein halbdurchgehendes Gleichspannungssignal ist mit einem hohen Tastverhältnis, das eine Anzahl periodisch wiederkehrender AUS-Intervalle aufweist. EIN- und AUS-Signal vom Betätigungskreis 21 werden dem IC-Schaltkreis 13 zugeleitet.

Erhält der IC-Schaltkreis 13 von der Schaltbetätigung 21 das AUS-Betätigungssignal, dann wird der IC-Schaltkreis in AUS-Zustand geschaltet, in welchem die an den Schaltkreis-Ausgangsklemmen 14,15 gemessene Impedanz sehr hoch ist, vergleichbar mit dem Öffnungszustand eines mechanischen Schaltkontaktes . Während dieses Zustands der Offenstellung des IC-Schaltkreises 13 wird der Energiespeicher- und Speisungskreis 22 andauernd geladen. Der Schaltkreis 22 liefert geeignete Betriebsspannungen sowohl an den Schwellwertkreis 12 als auch an den Schaltbetatigungskreis 21. Der Energiespeicher und Speisungskreis 22 enthält vorzugsweise einen Spannungsregeier damit der Schwellwertkreis 12 unabhängig von Schwankungen in der Ausgangsspannung einer äußeren Speisung 17 stets eine konstante Spannung zugeführt erhält.

Sobald der IC-Schaltkreis 13 in den Einschaltzustand umschaltet, wird die an den Schaltausgangsklemmen 14,15 gemessene Impedanz sehr gering, wie dies im wesentlichen auch einem Schaltzustand eines mechanischen Schalters mit Schalt-

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kontakten 16 in geschlossenem Zustand entspricht. Da der Energiespeicher-und Speisungskreis 22 parallel zu den Schaltklemmen 14 und 15 liegt, enthält er von der äußeren Speisung 17 in diesem Betriebszustand praktisch keine Leistung mehr zugeführt. Folglich würde der Energiespeicher und Speisungskreis 22 nach sehr kurzer Zeit wirkungslos werden, wenn der Einschaltzustand des IC-Schaltkreises 13 während einer längeren Zeitspanne andauern würde. Dieses ist der Grund für die wiederkehrenden AÜS-Intervalle im Schaltbetätigungssignal, die dem IC-Schaltkreis 13 vom Schaltbetätigungskreis 21 im EIN-Zustand des IC-Schaltkreises zugeführt werden. Während dieserkurzen AUS-Interval-Ie(Fig. 4) wird ein Kondensator oder eine sonstige Energiespeichereinrichtung im Energiespeicherkreis 22 wiederaufgeladen, so daß dieser Kreis in der Lage ist, als dauernde Energiezuführung zum Schwellwertkreis 12 und zum Schaltbetätigungskreis 21 zu wirken.

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild einer drehzahlabhängigen Schaltsteuerung 30 entsprechend der Steuerschaltung 10 gemäß Fig. 1. In der Schaltsteuerung 30 ist der hochpolige Permanentmagnet-Wechselspannungsgenerator 11, der von einer Welle 19 angetrieben wird, mit einer Ausgangsklemme mit der Systemerdung verbunden, während die andere Ausgangsklemme über eine Gleichrichterdiode D1 an den nichtinvertierenden Eingang 36 eines ersten Operationsverstärkers A1 im Schwellwertkreis 12A geführt ist. Eine Spannung konstant haltende Zenerdiode Z1 verbindet dieKlemme 36 mit der Systemerdung; ihr liegen ein Widerstand R1 und ein Kondensator C1 parallel.

Der invertierende Eingang 32 des Verstärkers A1 ist mit einem Spannungsteiler verbunden, der aus zwei Widerständen R2 und R3 gebildet wird. Der Widerstand R3 ist ebenfalls mit der Systemerdung in Verbindung, während Widerstand R2 mit einer Ausgangsleitung 33 verbunden ist, die zur Energiespeicherund Speisungsschaltung 22 A führt. Die Energiezuführanschlüsse des Verstärkers A1 führen ebenfalls einerseits zur Leitung

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-15-
und andererseits zur Systemerdung.

Der Energiespeicher und Speisungskreis 22A der drehzahlabhängigen Schaltsteuerung 30 der Fig. 2 enthält einen Widerstand R4, der in Reihe mit der Ausgangsleitung 33 und einer Eingangsleitung 34 liegt, die über eine Sperrdiode D4 mit der Schaltausgangsklemme 14 des IC-Schaltkreises 13A verbunden ist. Eine Zenerdiode Z2 verbindet die Ausgangsleitung 33 mit der Systemerde. Ein Speicherkondensator C2 ist zwischen Systemerde und Eingangsleitung 34 gelegt.

Der Schaltbetätigungskreis2iA der Ausführungsform nach Fig. 2 ist mit einem Operationsverstärker A2 ausgerüstet, der über eine Speisungsverbindung mit der Ausgangsleitung 33 des Schaltkreises 22A und außerdem über eine weitere Verbindung mit der Systemerde verbunden ,ist. Der nichtinvertierende Eingang 35 des Verstärkers A2 ist mit der Mittelanzapfung 35 eines Spannungsteilers verbunden, der aus den beiden Widerständen R7 und R9 gebildet wird. Der Widerstand R7 ist mit dem Ausgang des Verstärkers A1 des Schwellwertkreises 12A verbunden. Der Widerstand R9 führt wiederum zur Systemerde. Ein Rückkopplungswiderstand R8 ist zwischen den Ausgang des Verstärkers A2 und seinen Eingang 35 geschaltet.

Der invertierende Eingang 38 des Verstärkers A2 ist über einen Kondensator C3 mit der Systemerde verbunden. Außerdem besteht eine Rückführung vom Ausgang des Verstärkers A2 zum invertierenden Eingang 38. Diese wird durch eine Parallelschaltung gebildet, deren einer Zweig von einem Widerstand R6 und deren anderer Zweig von einer Reihenschaltung eines Widerstandes R5 und einer Diode D5 gebildet ist.

Die IC-Schaltkreisanordnung 13A der drehzahlabhängigen Steuerschaltung 30 in Fig. 2 ist ein zweistufiger Transistor Darlington-Verstärker. DertEingang zum Schaltkreis 13A erfolgt

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über einen Widerstand R1O vom Ausgang des Verstärkers A2 im Schaltbetätigungskreis 21A, welcher auf die Basis des ersten Transistors des Darlington-Verstärkers führt. Der Kollektor undder Emitter des zweiten Transistors bilden die Schalterklemmen 14 und 15. Ein Schutzkreis für transiente Spannungen, gebildet aus einer Zenerdiode Z3 und einem zu ihr parallel liegenden Kondensator C4 ist zwischen die Schalter-Ausgangsklemme 14 und den Eingang des Darlington-Verstärkers gelegt.

Die äußere Schaltung, die an die drehzahlabhängige Schaltsteuerung 30 der Fig. 2 angeschlossen ist, enthält eine Speisung 17,die mit ihrer negativen Anschlußklemme mit der Schaltklemme 15 verbunden ist, welche zugleich an der Systemerde liegt. Die positive Klemme der Speisung ist mit einer Last 18 verbunden,-die allgemein als Lastwiderstand RL dargestellt ist, der mit seinem anderen Anschluß an die zweite Schaltklemme14 geführt ist.

Bei der Betrachtung der Arbeitsweise der drehzahlabhängigen Schaltsteuerung 30 sei zunächst angenommen, daß die Welle des Tachogenerators 11 sich nicht dreht, so daß der Generator kein Wechselspannungsausgangssignal abgibt. Unter diesen Umständen erhält der Eingang 36 des Verstärkers A 1 kein wirksames Signal. Der einzige wirksame Eingang am Verstärker A1 ist ein positives GIeichspannungssignal am Umkehreingang 32 des Verstärkers. Daraus folgt, daß der Ausgang des Verstärkers A1 etwa auf Erdpotential liegt.

Der Schaltbetätigungskreis 21A ist ein gewöhnlicher Schmitt-Trigger- Impulsgenerator, an seiner Klemme 35 eine positive Spannung benötigt, um ein Ausgangssignal erzeugen zu können. Somit ist auch im oben genannten Zustand der Ausgang des Verstärkers A2 etwa auf dem Potential der Systemerde, was dem AUS-Signal gemäß Fig. 4 entspricht. Bei diesem Ausgangssignal des Verstärkers,A2 ist der Darlington-Verstärker 13A

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geschaltet, wobei beide Transistoren nichtleitend sind und somit zwischen den S dialtklemmen 14 und 15 eine sehr hohe Impedanz gemessen wird. Der Schalter 13A ist also geöffent. Bei geöffnetem Schalter wird der Kondensator C2 von der äußeren Speisung 17 aufgeladen. Die Zenerdiode Z2 hält auf der Leitung 33 eine konstante Betriebsspannung aufrecht, ohne daß Schwankungen der Speisung 17 oder des Ladungszustandes des Kondensators C2 darauf Einfluß nehmen können.

Wenn die Welle 19 den Wechselspannungsdrehzahlgeber 11 nun in Drehung zu setzen beginnt, wird ein Gleichspannungssignal positiver Polarität, dessen Amplitude mit steigender Drehzahl wächst, in den Gleichrichter und Schwellwertkreis eingegeben und gelagt auf den nichtinvertierenden Eingang 36 des Verstärkers A1. Solange die Spannung am Anschlußpunkt 36 unterhalb der Spannung an der Klemme 32 bleibt, gibt es keinen Wechsel in den Betriebsbedingungen, da der Ausgang des Differenzverstärkers A1 auf etwa Erdpotential bleibt. Es sei bemerkt, daß die Bezugsspannung an der Klemme 32 aufgrund der Wirkung des Spannungsreglers des Energiespeicher- und Speisungskreises 22A konstant bleibt.

übersteigt die Drehzahl des Tachogenerators 11 einen Punkt, bei welchem die Spannung an der Klemme 36 über diejenige an der Klemme 32 hinausgeht, dann geht der Ausgang des Verstärkers A1 ins Positive. Dadurch wird ein positiver Eingang am nichtinvertierenden Eingang 35 des Verstärkers A2 hervorgerufen. Daraus ergibt sich, daß der monostabile Triggerkreis 21A ein positives Ausgangssignal entsprechend dem EIN-Signal in Fig. 4 erzeugt, welches periodisch wiederkehrende kurze AüS-Intervalle hat. Immer wenn das Betätigungssignal vom Schaltkreis 21A positiv ist, ist der IC-Schaltkreis 13A in Leitungszustand geschaltet, was bedeutet, daß an den Schaltklemmen 14,15 eine sehr niedrige Impedanz gemessen wird und damit die als Belastung auftretende Sicherheitseinrichtung 18 von der Speisung 17 Energie zugeführt erhält.

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Während der längeren Perioden, in denen die IC-Schaltung 13A in leitfähigem Zustand ist, hält die Ladung des Kondensators C2 die Restausgangsspannung auf der Leitung 33 so, daß die Verstärker A1 und A2 in Betrieb bleiben. Darüber hinaus wird auch die Bezugsspannung einer Klemme 32 konstant gehalten. Während des EIN-Zustands der Steuerschaltung 30 wird der Kondensator C2 während der kurzen Intervalle innerhalb des EIN-Signals gemäß Fig. 4 wieder aufgeladen. Auf diese Weise kann die Steuerschaltung 30 den EIN-Betriebszustand während beliebig langer Zeit aufrechterhalten. Das Tastverhältnis des Schaltbetätigungskreises 21A und damit auch der IC-Schaltung 13A kann auf einem sehr hohen Wert, beispielsweise 95 % oder mehr,gehalten werden.

Typischerweise haben die AUS-Intervalle der Fig. 4 eine Impulsfrequenz in der Größenordnung von 300 bis 400 Hz, abhängig von den Schaltkreisparametern und· der Spannung der Speisung 17, wobei die Periodendauer T1 etwa 2,5 bis 3,5 ms und die Interval ldauer T2 etwa 75 Mikrosekunden dauert.

Wenn die Generatorwelle 19 dann wieder langsamer wird und unter den kritischen Drehzahlwert für die Steuerschaltung 30 kommt, so daß die Spannung an der Klemme 36 unter den Wert der Spannung an der Klemme 32 abfällt, dann fällt der Ausgangswert des Verstärkers A1 wieder auf etwa Erdpotential ab. Daraus folgt, daß die Spannung an der Klemme 35 unter den zur Aufrechterhaltung des Betriebs der Impulsgeneratorschaltung 21A erforderlichen Wert absinkt. Der Ausgang des Verstärkers A2 fällt auf nahezu Systemerdepotential, womit die IC-Schalteinrichtung 13A in Ausschaltzustand kommt. Dieser Abschaltvorgang findet jedoch, nicht unmittelbar statt, wenn der Generator gerade unter die kritische Drehzahl kommt. Vielmehr geschieht dies mit einer gewissen Verzögerung, die durch den Widerstand R1 und den Kondensator C1 bestimmt wird.

Im Betrieb der drehzahlabhängigen Steuerschaltung 30 der Fig. begrenzt die Zenerdiode Z1 die Eingangsspannung, die dem Verstärker A1 vom Generator 11 über die Diode D1 zugeführt wird, und

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verhindert somit eine Beschädigung des Verstärkers. Dies ist in zahlreichen Anwendungsfällen nötig, da die Ausgangsspannung des Generators 11 verhältnismäßig hohe Werte annehmen kann, wie dies die Figur 5 zeigt.

Die kritische Drehzahl des Generators 11, die maßgebend ist, ob die Steuerschaltung 30 zum Ausgang der IC-Schaltung 13A EIN-oder AUS-Zustand hat, wird durch das Verhältnis der Widerstände R2 und R3 festgelegt. Durch Änderung eines dieser Widerstände läßt sich die kritische Drehzahl erheblich verändern. Es kann für einen dieser Widerstände natürlich ein stellbarer Widerstand benützt werden. Andererseits ist es für eine Umstellung dar Steuerung von einem normalerweise offenen Schalter auf einen normalerweise geschlossenen Schalter lediglich erforderlich, die Eingangsanschlüsse zum Verstärker A1 auszutauschen. Wenn auf diese, Weise die Anschlüsse der Klemmen 32 und 36 des Verstärkers A1 ausgetauscht werden, dann arbeitet die drehzahlabhängige Schaltsteuerung 30 als normalerweise geschlossene Schalteinrichtung, während der übrige Ablauf in der Schaltung unverändert bleibt. Auch die Umschaltverzögerungszeit, während der der Schalter 13A noch im vorherigen Schaltzustand bleibt, nachdem die Welle des Tachogenerators 11 bereits unter die kritische Drehzahl abgesunken ist, kann leicht durch Verändern des Widerstandes RI oder des Kondensators C1 eingestellt werden.

Nachfolgend wird für eine drehzahlabhängige Schaltsteuerung mit einem Schaltungsaufbau gemäß Fig. 2 in einer Tabelle I eine Aufstellung über die einzelnen Schaltungsbauelemente gegeben. Mit den in Tabelle I gegebenen Werten arbeitet die Schaltung als normalerweise offener Schalter bei einer kritischen Drehzahl der Welle des Tachogenerators 11 von einer Umdrehung pro Minute, wenn die Speisung 17 eine Spannung zwischen 6 und 40 Volt hat.

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Tabelle I

R1,	R2	1	Megohm
R3		10	Ohm
R4		1	Ohm
R5		47	Ohm
R6		4,7	Megohm
R7,	R8, R9	100	Ohm
R10		2,2	Ohm

C1 1 Microfarad

C2 22 Microfarad

C3 0,001

C4 680 Picofarad

Z1 , Z2	5,1 Volt
13A	2N6385
A1, A2	LM358
D1, D4	IN 5059
D5	IN 4148

Um den Bereich der nur durch Änderung des Widerstandes R3 möglichen kritischen Drehzahlen aufzuzeigen, gibt nachfolgende Tabelle II eine Beziehung zwischen diesen kritischen Drehzahlen und den verschiedenen Werten des Widerstandes R3. ι

Tabelle II

R3 (Ohm) 10 47 100 220 470 1000

Kritische Drehzahl (U/min) 1 2,5 4,5 9 11

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Die Tabelle III gibt anschließend eine Aufstellung von Werten der Abfallzeitverzögerung, die durch Veränderung der Werte des Widerstandes R1 und des Kondensators C2 erhalten werden können.

Tabelle III

. R1	C1	Abfallzeit-Verzögerung	0
(Ohm)	(Microfarad)	(see.)	0,3
0,015	1,0	1,0
0,1	1,0	1,5
0,22	1,0	2,6
0,47	1,0	4,5
1,0	1,0	7,0
2,2	1,0'	9,0
4,7	1,0	14,0
10,0	1,0	22,0
oo	1,0	33,0
3,3	3,3	52,0
10,0	3,3	90,0
C)O	3,3	137,0
10,0	10,0
OO	10,0

Die Werte der Tabelle III wurden mit einer Speisung 17 mit 12 Volt Spannung und einem Laststrom durch den Widerstand IL· von etwa 2 Amper bestimmt.

Die drehzahlabhängige Schaltsteuerung 30 mit den Schaltkreisparametern gemäß Tabelle I stellt einen normalerweise offenen Schalter mit einer kritischen Wellendrehzahl von einer Umdrehung pro Minute dar, so daß sie als Sicherheitssperre für die Türen von Fahrgastfahrzeugen wie etwa Bussen sehr gut brauchbar ist.

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Die gleiche Schaltung mit nur geringfügigen Abwandlungen läßt sich jedoch auch bei gänzlich anderen Anwdndungsgebieten einsetzen. So muß die Steuerschaltung 30, wenn sie als normalerweise geschlossener Schalter mit einer kritischen Drehzahl von 667 Umin. arbeiten soll, nur folgende Änderungen erfahren:

Widerstand R2 auf 680 Kiloohm Widerstand R3 auf 330 "

Zwischen Ausgang des Verstärkers A1 und Klemme 32 wird ein Rückkopplungswiderstand von 4,7 Megohm gelegt;

Die Anschlüsse an die Klemmen 32 und 36 des Verstärkers A1 werden vertauscht;

Widerstand R10 auf 22 Kiloohm;

Ein zusätzlicher Transistor, Type MPS-A43 wird als Eingangsstufe vor den IC-Schaltkreis 13A geschaltet.

Die drehzahlabhängige Schaltsteuerung 30 der Fig. 2, die in vielen Anwendungsfällen zuverlässig arbeitet, reagiert empfindlich auf Änderungen der Lastbedingungen. Änderungen der äußeren Schaltung, die aus Speisung 17 und Belastung 18 gebildet ist, können also mehr als erwünscht Einfluß auf die Schaltungseigenschaften nehmen. Dieser Mangel ist mit einem Aufbau der Schaltung behoben, wie er in Fig. 3 dargestellt und insgesamt mit 40 bezeichnet ist. Diese Schaltung bringt noch zusätzliche Vorteile. So läßt die Schaltung 40 der Fig. 3 beispielsweise eine noch genauere Spannungsregulierung zu, was eine größere Präzision der Steuerung ermöglicht. Außerdem enthält sie einen einzigen einstellbaren Widerstand, der Änderungen der kritischen Drehzahl über einen großen Stellbereich von etwa 1 Umin.bis 500 ümin. zuläßt, ohne daß in der Schaltung weitere Bestandteile verändert werden müssen.

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Die drehzahlabhängige Schaltsteuerung 40 der Fig. 3 ist für normalerweise geschlossenen Schaltbetrieb gezeigt. Der Wechselspannungsgenerator 11 ist mit einer Anschlußklemme mit einem Widerstand R11 und mit der anderen Anschlußklemme mit derSystemerde verbunden. Eine Spannungsregulierende Zenerdiode ZI1 verbindet die zweite Seite des Widerstandes R11 mit der Systemerde, übereinen Reihenkondensator C11 und eine Diode D12 ist der Widerstand R11 an den invertierenden Eingang 42 eines Operationsverstärkers A1 im Schwellwertkreis 12B angeschlossen. Der stellbare Widerstand R12 befindet sich zwischen dem gemeinsamen Anschluß des Kondensators C11 und der Diode 12 und der Systernerde.und liegt parallel zu einer Diode D11. Die Dioden D11 und D12 bilden eine gewöhnliche Spannungsverdopplerschaltung. Ein Kondensator C12 und ein Widerstand R13 sind parallel zwischen den invertierenden Anschluß 42 und Systemerde geschaltet.

Dier nichtinvertierende Eingang 46 des Verstärkers A1 ist mit einem Spannungsteiler verbunden, der aus zwei Widerständen R1 4 und R15 besteht, die zwischen die Ausgangsleitung 43 einer Energiespeicher und Speisungsschaltung 22B und Systemerde gelegt sind. Leistungszufuhranschlüsse sind außerdem vom Verstärker A1 zum Ausgangsanschluß 43 und andererseits zur Erde gemacht. Ein Rückkopplungswiderstand R16 ist zwischen den Ausgang 49 des Verstärkers A1 und die Eingangsklemme 46 gelegt. Der Verstärkerausgangsanschluß 49 ist über einen Widerstand R17 ebenfalls mit der Leitung 43 in Verbindung gebracht.

Der Energiespeicher- und Speisungskreis 22B enthält einen transistor Qt1» der mit seinem Emitteranschluß mit der Aus gangsleitung 43 verbunden ist, während sein Eingang, die Leitung 44, über eine Sperrdiode D4 mit einer Schaltklemme 14 des IC-Schaltkreises 13B verbunden ist, der wiederum als Darlington-Verstärker ausgebildet ist. Die Basis des Transistors Q11 ist über eine Reihenkombination einer Diode D13 und einer Zenerdiode Z12 mit Systemerde verbunden. Ein Widerstand R18 verbindet

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die Basis und den Kollektor des Transistors Q11 miteinander. Ein Speicherkondensator C13 liegt zwischen Eingang 44 und Systemerde.

In der drehzahlabhängigen Schaltsteuerung 40 enthält der Schaltbetätigungskreis 21B einen Operationsverstärker, der mit einem Energiezuführanschluß an die Leitung 43 und andererseits an Systemerde angeschlossen ist. Der nichtinvertierende Eingang 45 des Verstärkers A2 ist über einen Widerstand R19 an eine Anschlußklemme 48 angeschlossen, die unmittelbar mit der Leitung 44 in Verbindung steht. Der Widerstand R 19 ist ein Teil eines Spannungsteilers, zu dem ein weiterer Widerstand R21 gehört, der zur Systemerde führt. Der Anschluß 45 ist ebenfalls über eine Diode D14 zur Klemme 49 geführt.

Im Schaltbetätigungskreis 21B ist die Anschlußklemme 48 außerdem übger einen Widerstand R20 mit dem invertierenden Eingang 47 des Verstärkers A2 verbunden. Der Eingangsanschluß 47 ist zusätzlich über eine Zenerdiode Z13 an Erde gelegt.

Die IC-Schaltung 13B der Fig. 3 bleibt im Aufbau und in ihren äußeren Anschlüssen genau wie die IC-Schaltung 13A der Fig. 2. Auch der Widerstand R10 vor ihrem Eingang bleibt erhalten.

Bei der Betrachtung der Arbeitsweise der drehzahlabhängigen Schaltsteuerung 40 derFig. 3 wird angenommen, daß die Steuerschaltung in eine Sicherheitsschaltanordnung eines Fahrzeugs eingebaut ist und daß der Schalter SW im Lastkreis geschlossen ist, was durch Betätigen des Zündschalters des Fahrzeugs in einem Zeitpunkt erfolgt, wenn die Welle19 des Tachogenerators 11 stillsteht. Wenn der Schalter SW geschlossen ist, wird der Kondensator 13 aus der Speisungsquelle 17 über die Diode D4 aufgeladen, und der Transistor Q11 im Speisungskreis 22D wird leitend. Mit zunehmender Aufladung des Kondensators C13 steigt die Spannung am Anschluß

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des Schaltbetätigungskreises 21B. Die Spannung an der Klemme steigt proportional, abhängig vom Verhältnis der Spannungsteilerwiderstände R19 und R21. Gewöhnlich sinddie beiden Widerstände R19 und R21 annähernd gleich groß, so daß die Spannung an der Klemme 45 etwa den halben Wert der Spannung einer Klemme 48 hat. Anfangs hat die Parallelschaltung vo'n der Klemme 48 zur Erde über den Widerstand R20 unddie Zenerdiode Z13 keinen Einfluß auf die Spannung an der Klemme 45, da die Zenerdiode nichtleitend ist.

Wenn die Spannung an der Klemme 48 ansteigt, erreicht die entsprechend ansteigende Spannung an der Klemme 47 schließlich den Kurzschlußwert für die Zenerdiode Z13. In diesem Augenblick hält die Zenerdiode die Klemme 4 7 auf dieser Spannung. Zusätzlich ergibt sich nun ein Spannungsabfall am Widerstand R20. Mit leitender Zenerdiode Z13 steigt die Spannung an der Klemme 48 über den Wert einer Klemme 47 an, und zwar um den Spannungsabfall am Widerstand R20.

Die Spannung der Speisung 17 ist erheblich höher als die Abbruchsspannung der Zenerdiode Z13. Wenn sich also der Kondensator C13 weiter auflädt, steigt folglich die Spannung an der Klemme 48 weiter an und mit ihr die Spannung an der Klemme 45, bis die Spannung an der Klemme 45 den Spannungswert an der Klemme 47 übersteigt. In diesem Punkt erzeugt der Verstärker A2, der vorher in einem Ausschaltzustand war, der etwa Erdpotential entsprach, einen EIN-Ausgangswert, der über den Widerstand R10 an den IC-Schaltkreis 13B geleitet wird und den Darlington-Verstärker in einen Zustand bringt, in welchem der IC-Schaltkreis geschlossen ist. Wenn dies eintritt, ist der Aufladekreis für den Kondensator C13 praktisch über die sehr niedrige Impedanz, welche der Ausgangstransistor des IC-Schaltkreises darstellt, an Erde gelegt.

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Die vorher im Kondensator C13 gespeicherte Ladung hält den Transistor QH in leitendem Zustand und den Verstärker A2 in Betriebszustand, so daß er ein EIN-Betätigungssignal abgibt. Die Ladung auf dem Kondensator C13 nimmt jedoch langsam ab. Dabei verringert sich allmählich das Potential an der Klemme 45 und fällt schließlich unter den Wert des Potentials an der Klemme 47, die auf dem Wert der Abbruchsspannung der Zenerdiode Z 13 geblieben ist. Wenn die Spannung an der Klemme 45 unter den Wert an der Klemme 47 sinkt, wird der Verstärker A2 abgeschaltet, und sein Ausgangswert fällt auf nahezu Erdpotential ab mit der Folge, daß die IC-Schalteinrichtung 13B abgeschaltet wird. Hierdurch entsteht ein kurzes AUS-Intervall (Fig. 4), währenddessen der Kondensator C13 biszu einem Punkt aufgeladen wird, an dem die Spannung an der Klemme 45 erneut über den Wert der Spannung an der Klemme 47 angestiegen ist, wobei dann die IC-Schaltung wieder in ihren EIN-Zustand zurückkehrt. Der EIN-Signalausgang der Schalterbetätigung 21B entspricht also auch in diesem Fall dem Verlauf gemäß Fig. 4, und dies ist die Anfangsbetriebsbedingung für die Schaltbetätigung, die die gesamte Schaltung 40 zu einer normalerweise geschlossenen Schaltsteuerung macht.

Damit die Schaltsteuerung 40 in den AUS-Zustand kommt, j 3t es erforderlich, die Spannung an der Klemme 45 im Schaltbetätigungskreis 21B unter dem Spannungswert an der Klemme 47 zu halten. Unter dieser Bedingung entspricht der Ausgang der Schaltbetätigung 21B dem AUS-Signal der Fig. 4. Dies wird durch den Schwellwertkreis 12B und die Verbindung von der Schaltung 12B zum Betätigungsschaltkreis 21B erreicht, in der sich die Diode D14 befindet.

Wenn die gesamte Schaltung 40 zunächst in Betrieb gesetzt wird, wobei dieWelle 19 stillsteht, erhält die Klemme 46 vom Schaltkreis 22B, Leitung 43 und Spannungsteiler R14,R15, die eine geregelte Quelle darstellen, ein konstantes Eingangssignal. Am Eingang 42 des Verstärkers A1 tritt kein wirksames Eingangssignal auf. Dadurch bleibt der Ausgang 49 des Verstärkers-

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A1 auf dem Speisungspotential der Leitung 43 infolge der Anwesenheit des verbindenden Widerstandes R17, und jeder Stromfluß von der Klemme 45 zur Klemme 49 durch die Diode D14 ist unterbunden.

Beginnt sich die Welle 19 nun zu drehen, sobald das Fahrzeug sich in Bewegung setzt, dann erhält die Klemme 42 des Verstärkers A1 über die Gleichrichterschaltung mit ihrer Spannungsverdopplerschaltung aus den Dioden D11 und D12 ein positives Eingangssignal, wobei die zugeführte Spannung mit der zunehmenden Drehzahl ansteigt. Wenn die Spannung an der Klemme 42 denselben Wert erreicht, wie die Spannung an der Klemme 46, dann geht die Ausgangsklemme 49 des Verstärkers A1 nahezu auf Erdpotential. Dadurch'wird ein Stromfluß von der Klemme 45 durch die Diode D14 zur Klemme 49 möglich, so daß die Klemme ebenfalls auf etwa Erdpotential geht. Dies hält den Verstärker A2 im Betriebszustand, in welchem sein Ausgang im wesentlichen auf Erdpotential ist entsprechend dem AÜS-Signal der Fig. 4, so daß der IC-Schaltkreis 13B sich im AÜS-Zustand befindet.

Anfangs ist die Spannung an der Klemme 46 im Schwellwertkreis 12B fest, da die Spannung auf der Leitung 43 durch den Energiespeicher und Speisungskreis 22B geregelt ist. Steigt jedoch die Spannung am Verstärkerausgang 49 an, so bewirkt der Rückkopplungswiderstand R16 einen gewissen Anstieg des Potentials an der Klemme 46. Dies schafft einen gewissen Hysteresiseffekt im Betrieb des Schwellwertkreises 12B.

Wei bereits im vorherigen Ausführungsbeispiel beschrieben, schafft der Schwellwertkreis 12B eine Abschlatverzögerungszeit, die im vorliegenden Fall durch die Größen des Kondensators C12 und des Widerstands R13 bestimmt wird. Die Verwendung der Spannungsverdopplerschaltung D11, D12 erhöht die Empfindlichkeit des Schwellwertkreises. Der einstellbare Widerstand R12 liefert eine wirksame Steuermöglichkeit für die kritische Drehzahl der Steuerschaltung 40. Dieses einzige einstellbare Schaltkreiselement macht es möglich, die Steuerschaltung für

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einen Betrieb bei kritischen Drehzahlen zwischen 500 ümin. und 1 ümin. oder sogar darunter zu betreiben, ohne daß weitere Schaltkreisbauteile verändert werden müssen.

Wie bereits früher erwähnt, ist die Schaltung 40 gemäß Fig. nicht besonders lastabhängig. Ein Anstieg des Belastungswiderstandes RL oder eine sonstige Belastungsschwankung, die zu einem erhöhten Laststrom Anlaß gibt, verringert lediglich die Dauer T2 der kurzen AUS-Intervalle im EIN-Signalausgang der Betätigungsschaltung 21B (siehe Fig. 4). Wenn die Schaltung richtig aufgebaut ist, so daß für den Kondensator C13 bei relativ hohen Belastungsströmen die richtigen Aufladezeiten auftreten, dann arbeitet sie über eine große Spanne von Belastungsstromänderungen ohne Schwierigkeiten. Es können auch gewisse Schwankungen der Gesamtperiodendauer T1 der periodischen AUS-Intervallimpulse im EIN-Signalausgang des Schaltbetätigungskreises 21B auftreten, doch ist ein leichtes, die Frequenz dieser AUS-Impulse hoch genug zu machen, so daß sie auf dem Betrieb der als Belastung auftretenden Sicherheitseinrichtung keinen Einfluß hat. Es sei noch bemerkt, daß die Steuerschaltung 40 von dem normalerweise geschlossenen Schaltzustand in der dargestellten Form auf den normalerweise offenen Schaltzustand umgestellt werden kann, indem lediglich die Schaltkreisanschlüsse der Eingangsklemmen 42 und 46 des Verstärkers A1 vertauscht werden.

Typische Schaltkreisparameter für die Schaltung 40 der Fig. für einen Betrieb mit einer Speisung zwischen 6 und 40 Volt Gleichspannung und einem maximalen Belastungsstrom von 5 Amper sowie für einen kritischen Drehzahlbereich von etwa 2 bis 500 ümin sind in der nachstehenden Tabelle IV aufgeführt. Diese Werte dienen selbstverständlich nur als Beispiel und begrenzen die Erfindung nicht.

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28Λ3278

	Tabelle IV	Ohm
R10	270	kOhm
R11	10	Megohm
R 12	( stellbar) 1	kOhm
R 13	220	kOhm
R14	15	kOhm
R15	18	kOhm
R16	22	kOhm
R17	10	kOhm
R18	1,2	kOhm
R19	12	kOhm
R20	1	kOhm
R21	10	Microfarad
CII		Il
C12	1	Il
C13	6,8

Z1	1	, A2
ZI	2
ZT	3
D4
D1	1
D1	2
D1	3
D1	4
13A
Al

5;1 Volt	1	Ampere
6,2 "	1	Il
3,6 "	1	Il
Diode	1	Il
Diode	1	Il
Diode
Diode
Diode
2N638E
LM358

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Claims (7)

1. DIPL. TNG. PETER SCHÜTZ *" ¹^

   DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLEIt

   MARIA-THKItBSIA-BTRASSE 22

   PONTKACII 800008
   IJ-SOOO MUENCIlJäN 80

   TBLEFON ΟΒΟ/47βΟΟβ Vt 0819 TBLBX 022038

   1 0433/MÜ/Schä tbleghamm sombez

   Synchro-Start Products,Inc., 8109 N. Lawndale Avenue, Skokie, Illinois 60076, V.St.A.

   Patentansprüche

   (jMZweipolige Präzisions-Drehzahlsteuerschaltung, die auf Änderungen der Drehzahl einer Welle anspricht und über einen weiten Drehzahlbereich bis hinab zu weniger als 10 Umin. anwendbar ist, mit einem mit der Welle verbindbaren subfraktionellen oder hochpoligen Wechselspannungsgeber, der ein Wechselstrom- oder Wechselspannungssignal mit einer sich mit der Wellendrehzahl ändernden Amplitude erzeugt, einem an den Wechselspannungsgeber angeschlossenen Schwellwertkreis, der bei Überschreiten einer Schwellwertamplitude des ihm zugeführten Wechselspannungssignals entsprechend einer kritischen Wellendrehzahl ein erstes Schwellensignal und bei einem Wechselspannungssignal unterhalb der Schwellwertamplitude ein zweites Schwellensignal erzeugt, und mit einem Festkörper-Schaltkreis mit zwei Schaltklemmen, die mit einer Speisungsquelle in einem Arbeitsschaltkreis für eine gesteuerte Belastung in Reihe schaltbar sind,
   dadurch gekennzeichnet, daß

   909814/110* _₂_

   POSTSCBECK MÜNCHEN NH. 0 0H8 8OO · BANKKONTO HYPOBANK MÜNCHEN (BLZ TOO2004O) KTO. BO(K)SSiSTS

   zwischen den Schwellwertkreis (12) und den Festkörper-Schaltkreis (13) ein Schaltbetätigungskreis (21) eingefügt ist, der EIN- und AüS-Schaltbetätigungssignale erzeugt, die den beiden Schwellensignalen entsprechen, wobei das AUS-Signal ein kontinuierliches Gleichspannungssignal und das EIN-Signal ein Gleichspannungs-Impulssignal mit hohem Tastverhältnis und kurzen periodisch wiederkehrenden Trennintervallen mit AUS-Gleichspannungswerten sind; daß der Festkörper-Schaltkreis (13) an seinem Steuereingang mit dem Schaltbetätigungskreis (21) verbunden ist und bei einem EIN-Signal des Schaltbetatigungskreises (21) einen Einschalt-Zustand mit sehr niedriger Impedanz zwischen den Schaltklemmen (14,15) und bei einem AüS-Signal des Schaltbetatigungskreises (21) einen Ausschalt-Zustand mit sehr hoher Impedanz zwischen den Schaltklemmen (14,15) annimmt; und daß parallel zu dem Arbeitsschaltkreis an die Schaltklemmen (14,15) ein Energiespeicher- und Speisungskreis (22) geschaltet ist, der dem Schwellwertkreis (12) und dem Schaltbetätigungskreis (21) Leistung zuführt und einen Speicher enthält, der in den Ausschalt-Intervallen des Festkörper-Schaltkreises (13) aufgeladen wird.
2. 2. Drehzahlsteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltbetätigungskreis (21) ein monostabiler Triggerkreis mit einem Tastverhältnis in der Größenordnung von mindestens 95 % ist.
3. 3. Drehzahlsteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet/ daß der Schaltbetätigungskreis (21) einen Verstärker (A2) enthält, der auf den Ladungspegel einer Speichereinrichtung (C2) anspricht, die einen Teil des Energiespeicherund Speisungskreises (22) bildet.

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4. 4. Drehzahlsteuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltbetätigungskreis einen Operationsverstärker mit einem Umkehreingang und einen nicht umkehrenden Eingang enthält und ein Eingang des Verstärkers mit einem Spannungsteiler verbunden ist, der eine einerLadung der Speichereinrichtung im Energiespeicher- und Speisungskreis proportionale Spannung erzeugt, während der andere Eingang des Verstärkers mit einem Klammerkreis verbunden ist, der eine Eingangsspannung liefert, die auf einen vorbestimmten Maximalwert begrenzt ist.
5. 5. Drehzahlsteuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertkreis (12) einen Verstärker (Al) enthält, dessen Ausgang mit dem einen Eingang des Verstärkers (A2) im Schaltbetätigungskreis (21) in einer Schaltung verbunden ist, die diesen Verstärkereingang im Schaltbetätigungskreis auf einem Bezugspegel hält, sobald eines der Schwellwertsignale vorhanden ist.
6. 6. Drehzahlsteüerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher- und Speisungskreis (22) einen spannungsgeregelten Ausgang hat, und daß der Schwellwertkreis (12) einen Operationsverstärker enthält, mit einem invertierenden Eingang und einem nicht invertierenden Eingang, wobei ein Verstärkereingang mit dem Drehzahlgeber (11) über eine Gleichrichterschaltung und der andere Verstär-, kereingang mit dem geregelten Ausgang des Energiespeicherund Speisungskreises über eine Bezugsschaltung verbunden sind, in der ein Wechsel zwischen normalerweise geschlossenem und normalerweise offenem Zustand des IC-Schaltkreises (13) durch Austausch der Eingangsverbindungen des Operationsverstärkers bewirkt wird.

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7. 7.Drehzahlsteuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschaltung im Schwellwertkreis (12) eine Zeitverzögerungsschaltung enthält, 'die einen Wechsel in dem Betriebszustand des IC-Schaltkreises (13) aufgrund einer Verzögerung des Drehzahlgebers auf eine Drehzahl unter den kritischen Wert verzögert.

   "8. Drehzahlsteuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschaltung im Schwellwertkreis (12) eine einstellbare Impedanz für eine Einstellung der kritischen Drehzahl der Steuerung über einen großen Drehzahlbereich enthält.

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