DE2951809C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehzahlsteuerschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Schaltung dieser Art, die nachfolgend anhand von Fig. 1 näher beschrieben wird, ist der Zünd­ schaltkreis mit dem Wechselstromkreis und dessen Leistungs­ quelle zur Synchronisierung galvanisch verbunden, und zwar über eine Gleichrichterbrücke, die auch zur Stromversorgung des Zündschaltkreises dient. Wegen der relativ hohen Ver­ sorgungsspannung des Zündschaltkreises und der Gefahr eines Kurzschlusses zu der noch höheren Netzspannung der Wechsel­ stromleistungsquelle mußte man bisher für eine aufwendige Isolierung des Stellgliedes (z. B. ein mit einem Stellwider­ stand verbundener, durch ein Pedal betätigter Anlasser) sorgen, um die Bedienungsperson zu schützen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehzahl­ steuerschaltung zu schaffen, die ohne aufwendige Isolie­ rungsmaßnahmen einen sicheren Schutz der Bedienungsperson gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Drehzahlsteuerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkma­ le dieses Anspruchs gelöst.

Die Verwendung von optoelektronischen Kopplern zur galvani­ schen Isolierung (Potentialtrennung) zwischen Leistungs- und Steuerkreisen ist an sich bekannt ("Elektronik" 1975, Heft 6, S. 87-94).

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nun näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 eine herkömmliche Drehzahlsteuerschaltung; und

Fig. 2 die Drehzahlsteuerschaltung gemäß der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 wird der Antriebsmotor M einer Nähmaschine von einer Wechselstromquelle V gespeist, deren Strom von einem Zweirichtungsthyristor oder sonstigen Halbleiter­ element TRIAC phasengesteuert wird. Eine Vollwellen- Gleichrichterbrücke D-D, die an die Wechselstromquelle V angeschlossen ist, stellt zusammen mit einer Zenerdiode ZD eine Spannungsquelle für Trapezwellenspannung dar, mit deren Hilfe der Strom an der Steuer- oder Zündelektrode des Halbleiterelementes TRIAC gesteuert wird. Ein Thyristor PUT mit negativer Steuerelektrode erhält an seiner Anode die Ladungsspannung eines Kondensators C, der von der Trapezwellen-Spannungsquelle über einen Stellwiderstand R 2 aufgeladen wird, wodurch der Zündzeitpunkt der Anode gesteuert wird. Der Kondensator C entlädt sich dann über die Primär­ wicklung des Impulstransformators PT. Ein Schalter S wird in Verbindung mit dem Stellwiderstand R 2 betätigt. Um den Maximalwert des Widerstandes zu erreichen, wird der Schal­ ter S geöffnet, während er bei anderen Widerstandswerten geschlossen ist.

Der Zündelektrode des Thyristors PUT wird die Trapezwellen­ spannung zugeführt, die durch die Spannungsteilerwiderstän­ de R 3 und R 4 herabgesetzt worden ist. Wenn der Schalter S geschlossen ist und der Stellwiderstand R 2 einen kleinen Wert hat, dann ist die Anodenspannung des Thyristors PUT mit N-Steuerelektrode höher als die Steuerelektrodenspannung, wenn die Spannung am Kondensator in der Periode konstanter Spannung jeder Trapezwelle ansteigt. Der Thyristor PUT wird dann in dem Punkt, in dem die Anodenspannung über die Zündelektrodenspannung hinauswächst, gezündet, und der Kon­ densator C entlädt sich augenblicklich über den Impuls­ transformator PT, wodurch das Halbleiterelement TRIAC gezündet wird. Wenn der Kondensator C sich entladen hat, beginnt sofort wieder die Aufladung, und manchmal entlädt er sich während derselben Trapezwelle mehrmals, da seine Spannung bei schneller Aufladung schnell die Spannung an die Steuerelektrode des Thyristors PUT übersteigen kann. Die sich daran anschließende Entladung hat jedoch keinen Einfluß auf das Halbleiterelement TRIAC, das sich bereits im durchgezündeten Zustand befindet. Auch kurz nach Beendi­ gung des Konstantspannungsabschnitts der Trapezwlle kann, wenn die Anodenspannung größer als die Steuerelektro­ denspannung ist, der Thyristor PUT noch gezündet werden, so daß sich der Kondensator C dann entlädt und seine erneute Aufladung mit dem Beginn der folgenden Trapezwelle zusammenfällt. Der Ausgangswert des Impulstransformators PT durch die Entladung zu diesem Zeitpunkt ist so einge­ stellt, daß das Halbleiterelement TRIAC dadurch nicht erneut gezündet wird. Wenn andererseits der eingestellte Wert des Stellwiderstandes R 2 gering ist, dann ist die Spannungsanstiegskurve während der Aufladung des Konden­ sators C sehr steil, so daß der Zündpunkt des Thyristors PUT vorverlegt wird. Da auch der Zündzeitpunkt des Halb­ leiterelementes TRIAC mit diesem vorverlegten Durchlaß­ zeitpunkt zusammenfällt, wird der Motor M mit großem Leit­ fähigkeitswinkel gesteuert, so daß der Motor sich schneller dreht.

Anhand der Fig. 2 werden nun die Unterschiede zwischen der Steuerschaltung gemäß dem Stand der Technik und der Erfindung erläutert.

In der Einrichtung nach Fig. 2 wird ein Photokoppler PC verwendet, der eine Leuchtdiode LED und einen Phototransistor PTr enthält. Die Leuchtdiode LED wird von der Wechselstrom­ quelle V über eine Vollwellengleichrichterbrücke mit den Dioden D 1-D 1 mit Gleichstrom gespeist, während der Photo­ transistor PTr die Spannung einer Batterie E der (negativ dotierten) Steuerelektrode eines Thyristors PUT zugeführt oder gesperrt wird. Die Spannung der Batterie E wird der Steuerelektrode vom Abgriffspunkt eines Spannungsteilers mit den Widerständen R 3, R 4 zugeführt. Der Phototransistor PTr ist so eingestellt, daß der Kollektorstrom Sättigungs­ zustand annimmt, wenn das auftreffende Licht einen bestimmten Grenzwert übersteigt. Somit fließt der Trapezwellenstrom durch die Widerstände R 3, R 4 während beider Halbwellen der Wechselstromquelle V, und die Steuerelektrodenspan­ nung des Thyristors PUT wird mit den Trapezwellen der Wechselstromquelle V synchronisiert, wie dies auch bei der Schaltung gemäß Fig. 1 der Fall war. R 5 ist ein Schutz­ widerstand, S 1 ein Schalter, mit dem die Verbindung zur Batterie E geschlossen oder geöffnet wird. Um für den Stellwiderstand R 2 den Maximalwert herzustellen, wird S 1 geöffnet, während für alle übrigen Werte des Stell­ widerstands R 2 der Schalter S 1 geschlossen sein muß. Der Stellwiderstand R 2 wird mit dem üblichen, nicht dargestellten Anlasserpedal gesteuert, womit die Spannungsanstiegskurve der Ladespannung des Kondensators C, der von der Batterie E aufgeladen wird, in ihrer Neigung variiert wird. Durch die Steuerschaltung gemäß Fig. 2 wird unter Verwendung der Batterie E der Zündzeitpunkt des Halbleiterelements TRIAC bestimmt, dem an der Anode die Wechselspannung zuge­ führt wird. Da der Zündstrom synchron mit der Wechselstrom­ quelle V gesteuert wird, läßt sich derselbe Steuereffekt erzielen wie bei der Schaltung gemäß Fig. 1. Während aber dort dem Widerstand R 2 und dem Schalter S eine Wechselspan­ nung von beispielsweise 100 V zugeführt wird, so daß durch Isolierung des Anlassergehäuses Stromschlägen vorgebeugt werden muß, sind bei der Einrichtung gemäß Fig. 2 der Stellwiderstand R 2 und der Schalter S 1 durch den Impuls­ transformator TR galvanisch von der Wechselstromquelle ge­ trennt und erhalten lediglich eine kleine Spannung (z. B. 6 oder 7 V) von der Batterie E, so daß bei Be­ rührung elektrisch leitender Teile keine Gefahr von Stromschlägen besteht und folglich auch der Isolierungs­ aufwand geringer gehalten werden kann.

Statt des dargestellten Halbleiterelementes TRIAC kann die Steuerung auch mit Hilfe eines in einer Richtung sperrenden Thyristors vorgenommen werden. In diesem Fall ist dann in Reihe zur Steuerelektrode eine Diode geschaltet und die Leuchtdiode LED mit dem Widerstand R 5 der Kathode des Thyristors verbunden.

Claims (2)

1. Drehzahlsteuerschaltung für den von einer Wechsel­ stromquelle (V) über ein gesteuertes Halbleiterelement (TRIAC) gespeisten Antriebsmotor (M) einer Nähmaschine,
mit einem mit dem Wechselstrom synchronisierten Zünd­ schaltkreis zur Phasenanschnittsteuerung des Motor­ stroms, der mit dem gesteuerten Halbleiterelement (TRIAC) über einen Impulstransformator (PT) gekoppelt ist,
und mit einem in dem Zündschaltkreis enthaltenen, für die Bedienungsperson der Nähmaschine zugänglichen Stellglied (R 2), mit dem der Zündzeitpunkt des Halb­ leiterelements (TRIAC) und damit die Motordrehzahl änderbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zündschaltkreis mit dem Stellglied (R 2) von der Wechselstromquelle (V) galvanisch isoliert und mit dem Wechselstromkreis zur Synchronisierung über einen Photokoppler (PC) gekoppelt ist,
und daß der Zündschaltkreis zu seiner Stromversorgung eine Gleichstrombatterie (E) niedriger Spannung enthält.

2. Drehzahlsteuerschaltung nach Anspruch 1, bei dem der Impulstransformator (PT) in den mit dem Wechselstrom synchronisierten Entladekreis eines Kondensators (C) geschaltet ist, dessen Ladespannungskurve durch das seinen Ladekreis steuernde Stellglied (R 2) änderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (E) in den Ladekreis des Kondensators (C) geschaltet ist.