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Titel: Einrichtung zum Regeln bzw. zum Konstanthalten
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der Drebgeschwindigkeit eines Elektromotors, insbesondere eines den
Streuteller eines Streuautomaten antreibenden Elektromotors
Einrichtung
zum Regeln bzw. zum Konstanthalten der Drehgeschwindigkeit eines Elektromotors,
insbesondere eines den Streuteller eines Streuautomaten antreibenden Elektromotors
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Regeh bzw.
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zum Konstanthalten der Geschwindigkeit eines Elektromotors, insbesondere
eines einen Streuteller eines Streuautomaten antreibenden Elektromotors.
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Z.B. für den Straßenwinterdienst sind Streuautomaten bekannt, die
an einem Streufahrzeug (Lastkraftwagen) montiert werden können und die Streugut,
z.B. Split oder Salz oder aber Mischungen hiervon auf eine Fahrbahn- oder Straßendecke
aufbringen.
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Bekannte Streuautomaten bestehen dabei im Prinzip aus einem Vorratsbehälter
für das Streugut, aus einer Fördereinrichtung, z.B. einer Förderschnecke, die das
Streugut aus dem Vorratsbehälte an einen Auslaß bzw. an einen Auslaßkanal fördert,
sowie aus einem unter dem Auslaß bzw. dem Auslaßkanal angeordneten, von einem Elektromotor
angetriebenen und um eine vertikale Achse rotierenden Streuteller, mit welchem das
Streugut, welches durch den Auslaß bzw. Auslaßkanal auf den Streuteller gelangt,
auf die Fahrbahn- oder Straßendecke oder eine andere Fläche verteilt wird.
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Während die äe Zeiteinheit vom Streuautomaten abgegebene Streugutmenge
bzw. Streugutgesamtmenge im wesentlichen von der Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung,
d.h. von der Drehgeschwindigkeit der Förderschnecke abhängt, wird die Streubreite,
d.h. die Breite, mit der das Streugut auf der Fahrbahn- oder Striendecke oder einer
anderen Fläche verteilt wird, im wesentlichen durch die Umlaufgeschwindigkeit des
Streutellers, d.h. durch die Drehgeschwindigkeit des diesen Streuteller antreibenden
Elektromotors bestimmt. Die Drehgeschwindigkeit dieses Elektromotors kann zur Erreichung
einer unterschiedlichen Streubreite verändert werden.
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Da die Streubreite somit von der Drehgeschwindigkeit des den Streuteller
antreibenden Elektromotors abhängig ist und außerdem
auch- bei vorgegebener
Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung -die je Flächeneinheit auf die Straßen-
bzw. Fahrbahndecke aufgebrachte Streugutmenge, ist es wünschenswert, daß der Streuteller
bzw. der diesen Streuteller antreibende Elektromotor mit der jeweils eingestellten
Geschwindigkat möglichst konstant umlaufen, und -zwar unabhängig von sich ev. ändernden
Belastungszuständen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Regelung
bzw. zur Konstanthaltung der Geschwindigkeit eines Elektromotors, und dabei insbesondere
eines solchen, der zum Antrieb eines Streutellers eines Streuautomaten dient, aufzuzeigen,
die (Einrichtung) mit einfachen schaltungstechnischen Mitteln dafür sorgt, daß der
Elektromotor jeweils mit einer vorgegebenen oder vorgewählten Geschwindigkeit möglichst
konstant umläuft, und zwar unabhängig von sich ändernden Belastungszuständen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Einrichtung der eingangs geschilderten
Art erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen elektro-mechanischen Wandler, der
in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors ein Impulssignal liefert,
welches ein Istwertsignal bildet und bei dem die Dauer der Impulse abhängig ist
von der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors, wobei die Impulse zur Steuerung wenigstens
eines im Stromkreis des Elektromotor liegenden variablen Widerstandes dienen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemaßen Einrichtung
ist die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors mit Hilfe eines Einstellgliedes bzw.
mit Hilfe einer von diesem Einstellglied abgegebenen variablen Gleichspannung einstellbar,
wobei der Elektromotor dann auf einer konstanten Geschwindigkeit gehalten wird,
die der Einstellung dieses Einstellgliedes entspricht.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung stellt praktisch einen besonders
einfachen Regelkreis dar, dessen Wirkungsweise im Prinzip darauf beruht, daß der
umlaufende Elektromotor bzw. von diesem angetriebene Teile Impulse erzeugen, deren
Dauer von der Drehgeschwindigkeit des Elektromoton abhängt, wobei die Schaltung
so getroffen ist,
daß der Elektromotor jeweils während der Dauer
endes Impulses einen zusätzlichen Stromstoß erhält, der den Motor zusätzlich beschleunigt.
Fällt die Drehzahl des Elektromotors ab, so erhöht sich der zeitliche Mittelwert
dieser Stromstöße, wodurch die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors wieder erhöht
wird. Als weitere Einflußgröße wird dem Regelkreis dann beispielsweise die von dem
Einstellglied gelieferte, der Solldrehzahl des Elektromotors entsprechende Spannung
zugeführt.
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Diese besonders einfache Regelung der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors
ist grundsätzlich nicht nur bei einem Elektromotor zum Antrieb der Streueinrichtung
bzw. des Streutellers bei einem Streuautomaten verwendbar, sondern generell dort,
wo es darum geht daß ein Elektromotor mit möglichst gleicherGeschwindigkeit umlaufen
soll.
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Wenn entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre der von den Impulsen
gesteuerte variable bzw. veränderbare Widerstand im Stromkreis des Elektromotors
liegen soll, so bedeutet dies grundsätzlich ganz allgemein, daß der von den Impulsen
gesteuerte variable Widerstand in demjenigen Stromkreis des Elektromotors liegen
soll, in welchem (Stromkreis) eine Änderung des Stromes und/oder der Spannung zu
einer Änderung der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors führt.
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Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellungind in Rückansicht
einen am Heck eines Streufahrzeugs, z.B. am Heck eines Lastkraftwagens, befestigten
Streuautomaten bekannte Ausführung; Fig. 2 das elektrische Schaltdiagramm einer
Einrichtung zur Regelung und/oder Konstanthaltung der Geschwindigkeit eines Elektromotors,
zur Verwendung bei dem Streuautomaten gemäß Fig. 1.
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Der in der Fig. 1 dargestellte, an sich bekannte Streuautomat, welcher
beispielsweise am Heck eines Lastkraftwagens befestigt ist und zum Aufbringen von
Streugut (Salz und/oder Split) auf eine Straßendecke dient, besteht im wesentlichen
aus einem Vorratsbehälter 1 zur Aufnahme des Streugutes 2, aus einer im unteren
Bereich des Vorratsbehälters angeordneten und um eine horizontale Achse umlaufenden
Förderschnecke 3, die zwei gegenläufig fördernde Abschnitte 3' und 3" aufweist,
sowie aus einem um eine horizontale Achse umlaufenden Streuteller, der unter der
Förderschnecke 3 und außerhalb des Vorratsbehälters 1 angeordnet ist. Zum Antrieb
des Streutellers 4 dient ein Motor, d.h. bei der dargestellten Ausführungsform ein
Elektromotor 5, während zum Antrieb der Förderschnecke 3 ein Motor, z.B. ein Hydraulikmotor
6 verwendet wird.
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Durch die Förderschnecke 3 bzw. durch deren Abschnitte 3! und 3" wird
das Streugut von außen her in den mittleren Bereich der Förderschnecke gefördert
und gelangt von dort durch eine Öffnung oder einen Kanal 7 auf die Oberseite des
Streutellers 4-, der aufgrund seiner rotierenden Bewegung das Streugut mit einer
bestimmten Streubreite auf die Fläche bzw. auf die Straßendecke verteilt.
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Die Menge des von dem Streuautomaten je Zeiteinheit abgegebenen Streugutes
2 ist durch Änderung der Drehzahl des Motors 6 und damit durch Änderung der Drehgesckindigkeit
der Förderschnecke 3 einstellbar, während die Streubreite durch Änderung der Drehzahl
des Elektromotors 5 eingestellt werden kann. Diese Flächeneinheit auf die Straßendecke
aufgebrachte Streugutmenge ist somit bei einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit des
Streufahrzeugo oder des Lastkraftwagens bzw. bei einer bestimmten Relativgeschwindigkeit
zwischen dem Streuautomaten und der Straßendecke und bei vorgegebener Drehgeschwindigkeit
der Förderschnecke 3 abhängig von der Streubreite, d.h. abhängig von der Drehgeschwindigkeit
des Streutellers 4 bzw. des diesen Streuteller antreibenden Elektromotors 5.
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Um eine gleichbleibende Streubreite sicherzustellen bzw. um bei mit
vorgegebener Geschwindigkeit umlaufender Förderschnecke 3 eine
möglichst
gleichmäßige Verteilung des Streugutes je Flächeneinhei auf der Straßendecke zu
erreichen, ist es somit erforderlich, daf der Elektromotor 5 bzw. der von diesem
Motor angetriebene Streuteller 4 möglichst konstant mit der jeweiligen vorgewählten
bzw.
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eingestellten Geschwindigkeit umlaufen, und zwar unabhängig von sich
ändernden Belastungszuständen. Eine erhöhte Belastung des Elektromotors 5 kann beispielsweise
dadurch auftreten, daß verklumptes Streugut auf dem Streuteller 4 gegen nicht mit
dem Stret teller 4 umlaufende Teile des Streuautomaten zur Anlage kommt unc dadurch
den Elektromotor 5 abzubremsen versucht bzw. an der Welle des Elektromotors ein
erhöhtes Drehmoment erzeugt.
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Fig. 2 zeigt eine besonders einfache Ausführung eines Regelkreise
mit welchem die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 5 auf einem konstanten, vogewählten
Wert gehalten werden kann.
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Im Stromkreis des Elektromotors 5 liegt die Kollektor-Emitterstre
eines Transisürs 8, dessen Basis einerseits mit dem Schieber eine Potentiometers
9, welches zum Einstellen bzw. zum Ändern der Dreh zahl des Motors 5 dient, andererseits
auch mit dem Emitterdes Transistors 10 verbunden ist, wobei die Kollektoren der
Transisto 8 und 10 miteinander verbunden und an die positive Versorgungsspannung
(Anschluß 11) angeschlossen sind, d.h. die Transistoren und 40 Q bilden eine an
sich bekannte Darlington-Schaltung. Das Potentiometer 9 bildet einen Teil eines
zwischen der Vesorgungsspannung (Anschluß 11) und der Schaltungsmasse (Anschluß
12) liege Spannusgsteilers, der noch den mit dem Potentiometer 9 in Serie liegenden
Widerstand 15 aufweist.
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Die Basis des Transistors 10 ist über einen einstellbaren Widerstand
14 mit der positiven Versorgungsspannung verbunden. Außerde: liegt die Basis des
Transistors 10 über einen Riedkontakt 15 an der Schaltungsmasse bzw. am Anschluß
1,. Dieser Kontakt 15, der ortsfest angeordnet und normalerweise geöffnet ist; wikt
mit dem Permanentmagneten 16 zusammen, welcher beispielsweise an dem umlaufenden
Streuteller 4 befestigt ist und welcher beim Vorbeibewe am Kontakt 15 diesen schließt.
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Ist das Potentiometer9 für eine hohe Drehzahl des Motors 5 eingestellt,
d.h. befindet sich am Schleifer des Potentiometers 9 eine hohe positive Spannung,
so wird die Drehzahl des Elektromotors 5 ausschließlich durch die vom Potentiometer
9 an der Basis des Transistors 8 erzeugte Spannung bestimmt, d.h. der Einfluß des
durch den EoSakt 15 gesteuerten Transistors 10 nimmt mit zunehmender positiver Spannung
am Schleifer des Potentiometers 9 ab. Bei hoher Drehzahl treten auch keine Schwierigkeiten
hinsichtlich des Gleichlaufs des Elektromotors 5 auf.
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Wird das Potentiometer 9 für eine niedrige Drehzahl des Elektromotors
5 eingestellt, d.h. liegt am Schleifer des Potentiometers 9 eine niedrige positive
Spannung, so kommt die vmdem Transistor 10 und dem Kontakt 15 gebildete Schaltung
zur Stabilisierung der Drehzahl des Elektromotors 5 voll zur Geltung, d.h. der Basisstrom
des Transistors 8 wird sowohl durch die Stellung des Potentiometers 9 als auch durch
den Emitterstrom des Transistors 10 bestimmt.
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Bei jedem Vorbeibewegen des Permentmagneten 16 am Kontakt 15 wird
dieser geschlossen, wodurch sich der Basisstrom des Transistors 8 für eine Zeitdauer,
in der der Kontakt 15 geschlossen ist, verringert Umgekehrt bedeutet dies aber,
daß über de Transistor 10 auch der Transistor 8 zunehmend bzw. zusätzlich geöffnet
wird, solange sich der Permanentmagnet 16 außerhalb des Wirkungseingriffs mit dem
Kontakt 15 befindet, d.h. solange der Kontakt 15 durch den Permanentmagneten 16
nicht im geschlossenen Zustand gehalten wird. Der Elektromotor 5 erhält somit zusätzlich
zu einem von der Einstellung des Po-tentiometers 9 abhängigen Dauerstrom immer dann
einen Stromstoß, wenn der Kontakt 15 geöffnet ist, d.h. während der Dauer, in der
sich der Permanentmagnet 16 gerade nicht an dem Kontakt 15 vorbeibewegt. Der zeitliche
Mittelwert dieses zusätzlichen Stromstoßes ist dabei abhängig von der Zeit, die
der Permanentmagnet 16 benötigt, um nach dem Verlassen des Wirkungsbereichs des
Kontaktes 45 wieder in den Wirkungsbereich dieses Kontaktes zu gelangen, d.h. der
zeitliche Mittelwert dieses zusätzlichen Stromstoßes ist abhängig von der Zeit,
die zwischen einem Öffnen und einem erneuten Schließen des Kontaktes 15 liegt. Da
somit der zeitliche Mittelwert dieses zusätzlichen Stromstoßes dann ansteigt, wenn
die Drehgeschwindigkeit des Streutellers 4, z.B. aufgrund einer zusätzlichen Belastung,
abfällt, wird mit Hilfe des Kontaktes 45, des Permanentmagneten 16
und
des Transistors 10 eine Stadlisierung der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors
5 erreicht, und zwar auf einem durch die Stelbng des Potentiometers 9 vorgegebenen
Wert.Durch einen besonderen, in der Fig. 2 weiterhin dargestellten Schaltkreis,
der die Transistorf 47 und 18 enthält, wird dem Bedienungspersonal akustisch oder
optisch (bei der dargestellten Ausführungsform akustisch) angezeig-l falls der Elektromotor
5 aus irgendeinem Grunde vollständig blockieren sollte. Hierfür liegt die Basis-Emitter-Strecke
des Drasistors 47 in Reihe mit einem Widerstand 19 parallel zu den Anschlüssen des
Elektromotors 5. Bei laufendem Elektromotor 5 reicht die an diesem anliegende Spannung
aus, um den Transistor 17 im geöffneten Zustand zu halten, wodurch der mit seiner
Basis an den Kollektor des Transistors 17 angeschlossene Transistor 18 gesperrt
ist und kein Strom durch den im Kollektorkreis des Transistors 18 liegenden akustischen
Signalgeber 20 fließt.
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Sollte der Elektromotor 5 aus irgendeinem Grunde vollständig blockiert
werden, so fällt die Spannung an der Basis des Transistors 17 auf Null, wodurch
der Transistor 18 öffnet und der akustische Signalgeber 20 (Summer oder elektrische
Hupe) den Stillstand des Elektromotors 5 anzeigt.
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Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch
der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke verlassen wird.