DE3024613C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lüfter, der von einem Gleichstrommotor angetrieben ist und eine Regelschaltung für die Strombegrenzung aufweist, wobei mittels eines variablen ohmschen Widerstandes im Lüftungsstrom ein Meßwert gebildet und der Regelschaltung zugeführt ist.

Ein Lüfter mit einem Gleichstrommotor und einem im Luftstrom angeordneten, manuell betätigten Regler ist bereits aus der DE 26 18 816 A1 bekannt. Die Anordnung ist jedoch doch kein rückgekoppeltes System.

Stellantriebe mit Rückkopplung sind aus der DE-AS 10 55 096 oder aus DE-OS 20 31 355 bekannt, bei denen der Sollwert einer Regelung beeinflußt wird. Jedoch sind dies keine Lüfteranordnungen mit dem Regelwiderstand im Nutzluftstrom.

Kollektorlose Gleichstrommotore sind an sich aus der DE 24 19 432 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung wird jedoch keine Rückkopplung verwendet.

Eine rückgekoppelte Lüfteranordnung, die allerdings erhebliche Mittel zur Regelung aufwenden muß, ist aus US-PS 38 68 554 bekannt.

Nun haben mit Gleichstrom betriebene Lüfter durch die steigende Anzahl von batteriegespeisten elektronischen Geräten zunehmend an Bedeutung gewonnen.

Insbesondere mit kollektorlosen Gleichstrommotoren angetriebene Lüfter, haben den Vorteil einer besonders hohen Lebensdauer - die empfindlichen Kohlebürsten und der mechanisch aufwendige Kollektor entfallen - und sie laufen auch besonders geräuscharm, weil das Bürstengeräusch entfällt.

Jedoch benötigen kollektorlose Gleichstrommotore einen hohen elektronischen Aufwand für die Laufsteuerung:

Einmal müssen die Antriebsimpulse synchron zur Motordrehung gesteuert werden. Zum anderen ist eine Strombegrenzung erforderlich, um bei Motoren mit niederohmiger Wicklung - wie sie meist bei Lüftern verwendet werden - den Anlaufstrom oder auch den Strom bei behinderter Rotation in vertretbaren Grenzen zu halten, sonst ist eine Selbstzerstörung der Schaltung nicht zu verhindern.

Strombegrenzungsregelungen sind aber auch dann zweckmäßig, wenn Gleichstrommotore aus schwachen Quellen, etwa Primärzellen, betrieben werden und parallel dazu Information verarbeitet wird.

Die insoweit unentbehrliche Regelelektronik kann - beispielsweise bei kollektorlosen Gleichstrommotoren - nur in beschränktem Maße vereinfacht werden.

Es stellt sich deshalb die Aufgabe, die vorhandenen Regelungen besser zu nutzen, den Regelaufwand beispielsweise neuen, nicht der Laufsteuerung zugeordneten Funktionen zuzuordnen, und dadurch den Regelaufwand relativ zu verringern.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Regelschaltung aus einem Komparator besteht, dessen einer Eingang zur Sollwertbildung mit einem Spannungsteiler aus einem ohmschen Widerstand und dem variablen ohmschen Widerstand beschaltet ist und dessen anderem Eingang der Stromistwert zugeführt ist.

Der Vorteil der Anordnung liegt darin, daß nunmehr jeder physikalische Parameter, der in ein elektrisches Signal verwandelbar und der vom Lüfterstrom beeinflußbar ist, mit dem Meßfühler zu einem äußeren Regelkreis geschlossen werden kann. Als solche Parameter kommen die Ionendichte, der Schwebstoffgehalt oder die Feuchte der Luft, die Temperatur von Luft oder von Bauteilen in Frage.

Weiterhin kann der Lüfter nun mit einer optimalen Drehzahl und muß nicht mit der Maximalleistung betrieben werden, die zwar bei herkömmlichen Vorrichtungen nur in einer geringen Zahl von Betriebsfällen vorkommt, für die der Motor bei ungeregeltem Betrieb aber gleichwohl ausgelegt sein muß. Durch Betrieb bei Optimalleistung ist somit der Verschleiß, die (Luft)-Geräuschentwicklung und der Schwebstofftransport verringert.

Der zusätzliche Aufwand, der zur Regelfähigkeit führt, ist äußerst gering: die strombegrenzende Regelung besteht ohnehin meist aus einem Komparator, dessen einer Eingang die Spannung an einem vom Motorstrom durchflossenen Belastungswiderstand und dessen zweiter Eingang das die Drehzahl bestimmende Signal mißt. Hat nun die Beschaltung des zweiten Eingangs die Form eines Spannungsteilers, dann ist der oben beschriebene äußere Regelkreis bereits dadurch geschlossen, daß anstelle des einen Spannungsteilerwiderstandes der Meßfühler verwendet ist.

Ein besonders einfaches Beispiel für die Erfindung ist eine Thermoregelung, bei der ein PTC- oder NTC-Widerstand den einen Widerstand des den Strom begrenzenden Spannungsteilers ersetzt.

In der Zeichnung, anhand derer die Erfindung nachfolgend erläutert ist, sind weitere Einzelheiten dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein typisches Netzwerk zur Laufsteuerung eines kollektorlosen Lüftermotors,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Abwandlung.

In Fig. 1 ist ein kollektorloser Gleichstrommotor 10 durch den Fühler 100 einer Laufsteuerung 20 überwacht. Das Signal des Fühlers 100 wird, nach Verstärkung durch einen Verstärker 201, einem Drehzahlkomparator 202 an dessen einem Eingang 2020 zugeführt. Der zweite Eingang 2021 ist mit einem Spannungsteiler 2030, 2031 verbunden, mit dem die Enddrehzahl der Anordnung bestimmt ist.

Der Ausgang des Drehzahlkomparators 202 ist einer Strombegrenzungsregelung zugeführt, die aus einem Spannungsteiler 2050, 2051, einem Strombegrenzungsmeßwiderstand 2052 und einem Stromkomparator 205 besteht. Der Stromkomparator 205 steuert den Kraftverstärker 206, der den Gleichstrommotor 10 antreibt. Die Luft L wird durch den vom Gleichstrommotor 10 angetriebenen Lüfter bewegt. Der Lüfter kann als Radial- oder Axialfilter ausgebildet sein und ist in der Regel als Lüfterrad fest mit der Welle des Motors 10 verbunden.

Beim Einschalten der Anordnung ist der Drehzahlkomparator 202 solange im Ungleichgewicht, bis die vom Sensor 100 gemessene, von der Drehzahl abhängige Spannung am Eingang 2020 der fest durch den Spannungsteiler 2030, 2031 eingestellten Spannung am Eingang 2021 entspricht.

Die Ansteuerung des den Gleichstrommotor 10 treibenden Kraftverstärkers 206 erfolgt über den Komparator 205. Dieser kommt dann ins Ungleichgewicht, wenn sich die Spannung über dem Spannungsteiler 2050, 2051 an dem ersten Eingang (2055) des Komparators 205 ändert, was einer Drehzahländerung entspricht. Dadurch, daß der zweite Eingang (2054) des Komparators 205 nicht mit der Quellenspannung, sondern mit der Verbraucherseite eines vor dem Verbraucher liegenden Vorwiderstandes 2052 verbunden ist, wird das Ungleichgewicht am Eingang des Komparators 205, damit die Regelverstärkung und somit auch die Quellenbelastung verringert. Die Gefahr der Selbstzerstörung der Elektronik durch zu hohe Stromaufnahme ist ebenfalls angeschlossen.

In Fig. 2 ist der Widerstand 2051 durch einen PTC-Widerstand 20510 ersetzt, der an einem vom Luftstrom L beeinflußten Teil der gesamten Vorrichtung angeordnet ist. Das kann der Luftstrom selbst oder ein im Luftstrom angeordnetes Bauteil sein. Steigt die Temperatur, dann steigt die Spannung am Komparator 205 und die Leistung des Lüftermotors wird erhöht. Dadurch wird die Störung verringert. Die gesamte Anordnung ist also temperaturgeregelt. Diese Art der Regelung ist besonders auch deshalb vorteilhaft, weil sie leistungsgerecht erfolgt.

Anstelle der Temperatur kann jeder andere physikalische Parameter als Regelgröße verwendet werden, der in ein elektrisches Signal umwandelbar und durch den Luftstrom veränderbar ist.

Claims (3)

1. Lüfter, der von einem Gleichstrommotor angetrieben ist und eine Regelschaltung für die Strombegrenzung aufweist, wobei mittels eines variablen ohmschen Widerstandes im Lüftungsstrom ein Meßwert gebildet und der Regelschaltung zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung aus einem Komparator (205) besteht, dessen einer Eingang (2055) zur Sollwertbildung mit einem Spannungsteiler aus einem ohmschen Widerstand (2050) und dem variablen ohmschen Widerstand (20510) beschaltet ist und dessen anderem Eingang (2054) der Stromistwert (2052) zugeführt ist.

2. Lüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Thermoregelung der variable ohmsche Widerstand (20510) ein PTC- oder NTC-Widerstand ist.

3. Lüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (2055) zur Sollwertbildung über den ohmschen Widerstand (2050) mit einem Drehzahlregler (202) verbunden ist.