DE2913838C2

DE2913838C2 - Schaltungsanordnung zum Konstanthalten der Drehzahl eines Gleichstrom-Kommutatormotors

Info

Publication number: DE2913838C2
Application number: DE2913838A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. 1000 Berlin Seitz
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1979-04-06
Filing date: 1979-04-06
Publication date: 1982-09-23
Also published as: DE2913838A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Konstanthalten der Drehzahl eines Gleichstrom-Kommutatormotors, wobei der Anker des Motors in Reihe zur Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors an eine Gleichspannungsquelle gelegt ist und die während der Kommutierung auftretenden Spannungsspitzen als Maß für die Ist-Drehzahl des Motors durch Steuerung des Transistors die Regelung des Ankerstromes bewirken.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist bekannt aus der DE-OS 23 10 739. Dabei werden die Kommutierungsspannungen über einen Tiefpaß geführt und sodann in eine drehzahlproportionale Gleichspannung umgewandelt, die den Transistor kontinuierlich steuert.

Diese Schaltungsanordnung ist einfach und immer dann vorzuziehen, wenn Raum- oder Preisgründe gegen die Verwendung von Tachogeneratoren oder anderen Impulsgebern sprechen.

Bei dieser Schaltungsanordnung können allerdings Störspannungen eine Kommutierung vortäuschen und ^M eine Beeinflussung des Regelvorganges bewirken. Derartige Störspannungen können z. B. rein elektrischer Art (Schaltfunken) sein oder aber auch durch den Motor bedingt sein, z. B. durch einen Ölfilm auf oder einen Abbrand am Kollektor oder auch ein Springen der Federn. Solche und ähnliche Erscheinungen täuschen Kommutierungen vor und stören die Konstanz der Drehzahl.

Bei der aus der oben genannten DE-OS 23 10 739 bekannten Schaltungsanordnung ist ein Tiefpaß vorgesehen, der zwar hochfrequente Störungen, nicht dagegen niederfrequente Störungen der genannten Art zu unterdrücken vermag.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art, bei der eins der Ist-Drehzahl proportionale Größe aus dem Kommutierungsvorgang abgeleitet wird, dahingehend zu verbessern, daß auch niederfrequente Störeinflüsse unwirksam bleiben, die erfahrungsgemäß besonders häufig auftreten und den Regelvorgang stören.

Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Kommutierungsspannungen einen zugleich als Komparator wirkenden monostabilen Multivibrator steuern, dessen Zeitkonstante derart bemessen ist, daß seine Einschaltzeit etwa zwischen 0,55 und 0,6 des rechnerischen Zeitabstandes zweier aufeinanderfolgender Kommutierungen beträgt

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.

Ober einer (nicht dargestellten) Stromquelle liegt die Reihenschaltung der Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors T und des Ankers eines Motors M, dessen Drehzahl konstant gehalten werden soll. Außerdem liegt an dieser Stromquelle eine Zener-Diode Z, mittels der eine stabilisierte Spannung von z. B. 7,5 Volt erzeugt wird, die zum Speisen der elektronischen Schaltung dient.

Die Kommutierungsspannungen des Motors M werden in einem ersten Kondensator Cl differentiert und gelangen auf den Plus-Eingang eines als Komparator und monostaoilen Multivibrator wirkenden ersten Operationsverstärkers KM. Über dessen Eingänge ist ein aus drei Widerständen Ri, R2 und R3 gebildeter Spannungsteiler geschaltet Dieser Spannungsteiler bestimmt in Verbindung mit weiteren Widerständen RA, R 5 und R 6 die Vorspannung für den Ruhezustand des Operationsverstärkers KM. Dabei ist der Widerstand R 5 einstellbar ausgebildet, um eine genaue Einstellung der Drehzahl des Motors M zu ermöglichen. Auch kann er umschaltbar sein, wenn mehrere definierte Geschwindigkeiten wählbar sein sollen, wie es z. B. bei Plattenspielern, Tonbandgeräten usw. erwünscht ist.

Ein erster Kondensator Cl bestimmt mit den Widerständen RA und R 5 das monostabile Zeitintervall. Über eine Diode D ist die Rückschaltschwelle des monostabilen Multivibrators gegeben. Über ein Siebglied, bestehend aus Widerständen Rl und R8 sowie einem Kondensator C2 zur Verringerung der Welligkeit der Rechteckimpulse gelangen diese vom Ausgang des ersten Operationsverstärkers KM auf den Plus-Eingang eines zweiten, als Regelverstärker wirkenden Operationsverstärkers RV, dem ein Kondensator C3 in Verbindung mit einem Widerstand /?9 und einem weiteren Kondensator C9 zur Frequenzgangkompensation ein integrierendes Regelverhalten gibt, wodurch eine weitere Glättung erzielt wird.

Der Verbindungspunkt zweier gleicher Widerstände Λ 6 und R 10 liefert, über einen weiteren Widerstand Λ11, die Mittenspannung an den Plus-Eingang des Regelverstärkers RV.

Da der Motor im stromlosen Zustand keine Triggersignale liefern kann und der Regler dadurch zu Kippschwingungen neigen könnte, ist ein Widerstand R 13 vorgesehen, der einen ständigen Vorstrom, auch bei negativen Sollwertsprüngen der Drehzahl, durch

den Motor fließen läßt.

Wie oben erwähnt, arbeitet der erste Operationsverstärker KM zugleich als Komparator und monostabiler Multivibrator. Im Ruhezustand ist sein Plus-Eingang negativer als sein Minus-Eingang, wodurch der Ausgang auf der unteren Restspannung liegt. Die Kommutierungsspannungen werden durch den Kondensator Cl zu positiven Nadeln differentiert. Dabei wird der Plus-Eingang positiver als der Minus-Eingang, und die Ausgangsspannung strebt gagen die Betriebsspannung, was durch die Mitkopplung Ober den Kondensator C 4 und den Widerstand R 4 noch beschleunigt wird. Dieser Kondensator C 4 entlädt sich über die Widerstände R 4 und R 5, bis der Plus-Eingang des Operationsverstärkers KM wieder negativer als sein Minus-Eingang wird und er somit wieder zurückschaltet Dabei stellt die Klemmdiode D einen einwandfreien Bezug auf die Mittenspannung her. Dadurch, daß der Widerstand R 5 an Masse liegt, ist ein scharfer Schnittpunkt der Entladespannung mit der Mittenspannung gewährleistet, so daß der am Ausgang des Operationsverstärkers KM entstehende Rechteckimpuls eine exakte Spannungs-Zeit-Flächeneinheit für Mn Motorumdrehung ist, wobei π die Zahl der Kommutierungen pro Umdrehung bedeutet Die Pulsbreite ist der geforderten Soll-Drehzahl, der Pulsabstand jedoch der Ist-Drehzahl proportional.

Ein weiterer Kondensator Cl verringert sehr hochfrequente Einbrüche der Motorspannung, insbesondere am Anfang einer jeden Kommutatorlamelle, z. B. durch Prellen. Auch kann durch einen Kondensator CS verhindert werden, daß bereits eingeleitete Komparierungsvorgänge durch Reste von Prelleinbrüchen wieder rückgängig gemacht werden. Zur Herabsetzung der Netzslörempfindlichkeit kann ein weiterer Kondensator C6 vorgesehen werden.

Die Mittenspannung liegt auch am Plus-Eingang des Regelverstärkers RV, so daß sich an dessen Minus-Eingang eine virtuelle Referenzspannung entsprechend der Mittenspannung einstellt.

Über die Widerstände Rl und RS fließt ein geglätteter Strom zum Minus-Eingang des Regelverstärkers R K dessen Abweichung vom gedachten Referenzstrom auf diesem Zweig der Drehzahlabweichung dem Sollwert proportional ist Der Regelverstärker RV treibt über einen Widerstand /? 14 den Transistor T, dieser wiederum, als Spannungsquelle mit relativ hohem Innenwiderstand, den Motor M.

Der Vorteil der vorgeschlagenen Schaltungsanordnung liegt darin, daß infolge der gewählten Monoflop-Zeitkonstanten des Komparators St -spannungen am Eingang weitgehend unterdrückt werdrn oder, falls diese in den Monoflop-Lücken triggern, die jeweils nachfolgende Kommutierung ignoriert wird. Auf diese Weise bleibt die Drehzahl auch dann konstant, wenn Störspamungen auftreten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: IO 15

1. Schaltungsanordnung zum Konstanthalten der Drehzahl eines Gleichstrom-Kommutatormotors, wobei der Anker des Motors in Reihe zur Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors an eine Gleichspannungsquelle gelegt ist und die wählend der Kommutierung auftretenden Spannungsspitzen als Maß für die Ist-Drehzahl des Motors durch Steuerung des Transistors die Regelung des Ankerstromes bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutierungsspannungen einen zugleich als Komparator wirkenden monostabilen Multivibrator steuern, dessen Zeitkonstante derart bemessen ist, daß seine Einschaltzeit etwa zwischen 0,55 und 0,6 des rechnerischen Zeitabstandes zweier aufeinanderfolgenden Kommutierungen beträgt

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einen Vorstrom durch den Motor bewirkender Widerstand (R 13) vorgesehen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators an einem veränderlichen Widerstand (R 5) einstellbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators bestimmende Widerstand (R 5) umschaltbar ist

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Motor ein K ondensator (CT) gelegt ist

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ausgang und Plus-Eingang des Komparator ein Kondensator CC5) gelegt ist.

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