DE3140179C2

DE3140179C2 - Schaltung zur lastunabhängigen Drehzahlsteuerung

Info

Publication number: DE3140179C2
Application number: DE3140179A
Authority: DE
Inventors: Gerald 7910 Neu-Ulm Tiltscher
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1981-10-08
Filing date: 1981-10-08
Publication date: 1985-11-21
Also published as: DE3140179A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur lastabhängigen Drehzahlsteuerung bzw. zum Konstanthalten der Drehzahl eines Gleichstrommotors bei Leerlauf und sprungartig angelegter Last, insbesondere für kleinere Gleichstrommotoren, wie sie beispielsweise für Buchungsmaschinen verwendet werden. Um mit geringem Aufwand eine zufriedenstellende lastabhängige Drehzahlsteuerung zu erreichen, wird erfindungsgemäß eine Schaltung vorgeschlagen, bei der zwischen den Klemmen (V+, OV) der Speisespannungsquelle ein aus einem Widerstand (R1) einer Zenerdiode (V2; V21, V22) und einem Widerstand (R3; R31, R32, R33) bestehender Spannungsteiler vorgesehen ist, an dessen Verbindungspunkt zwischen der Zenerdiode (V2; V21, V22) und dem Widerstand (R3; R31, R32, R33) über eine Diode (V3; V31, V32) die positive Klemme des Motors (M) angeschlossen ist und der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand (R1) und der Zenerdiode (V2; V21, V22) an der Basis eines Transistors (V1) liegt, dessen Emitter-Kollektorstrecke zwischen die positive Klemme (V+) der Spannungsquelle und die positive Eingangsklemme des Motors (M) geschaltet ist, wobei am Verbindungspunkt zwischen Widerstand (R1) und Zenerdiode (V2; V21, V22) bzw. an der Basis des Transistors (V1) eine von der jeweiligen Belastung des Motors abhängige Steuerspannung anliegt.

Description

sondern auch mehrstufig für mehrere Lasten auszubilden, genügt es, eine entsprechende Zahl von Stromwächtern vorzusehen und die Spannungsquelle mit entsprechend eingestellten Spannungsvorwehleingängen zu versehen.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht in der Einfachheit der Schaltung und dem damit erreichbaren, für vieie AnweriduRgszweeke ausreichenden Ergebnis, d. h. einer unabhängig vom Lastzustand gleichbleibenden Drehzahl des von der Schaltung versorgten Motors.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend erläutert Es zeigt

F i g. 1 die Schaltung einer einstufigen lastunabhängigen Drehzahlsteuerung eines Gleichstrommotors und

F i g. 2 die Schaltung einer mehrstufigen Steuerung.

In F i g. 1 stellt ein Transistor V1 zusammen mit einer Zenerdiode V2 und einer Diode V3 eine in Verbindung zur ersten Klemme (V + ) des Motors hin Spannungsquelle dar, die durch den Zener-Wert von V2 im Spannungswert umgeschaltet werden kann und über einen Widerstand R 3 zum Motor hin eingeschaltet wird (und zwar durch Verbindung des Widerstandes R 3 über einen Schalter S1 nach 0 V).

Bei Belastung des Motors M über einen durch einen Schwellwertgeber R6, R7 eingestellten Wert hinaus wird nun ein Stromwächter, bestehend aus einem Stromfühlwiderstand R 4, dem Schwellwertgeber R 6 und R 7 und dem Komparator Q über einen Transistor

V 4 und den durch die Zenerdiode V2 vorgegebenen Spannungssprung das Durchschalten des Transistors

I1 veranlaßt.

Die hierbei durchlaufenen Schaltzustände bedeuten, daß der Motor M entweder an einer gegenüber der Spannung der Spannungsquelle reduzierten Spannung liegt, die durch den Zener-Wert der Diode V 2 bestimmt wird. Bei einer Netzspannung von z. B. 20 Volt kann daher durch eine Spannungsreduktion von 5 Volt an der Zenerdiode V2 der Motor M mit 15 Volt versorgt werden. Für den Fall, daß die Last am Motor M sprungartig steigt, bewirkt der Schwellwertgeber R SIR 7, veranlaßt durch den größeren Spannungsabfall am Widerstand RA, das Aktivwerden des Komparators C, der durch den jetzt fließenden Basisstrom am Transistor V 4 dem Transistor Vl Basisstrom zuführt, so daß der Transistor Vl durchschaltet und an den Motor M die volle Netzspannung (z. B. 20 Volt) legt

Im einzelnen besitzt die Schaltung nach F i g. 1 zwischen den ersten und zweiten Klemmen (V + ) und (0 V) der Spannungsquelle einen Spannungsteiler, der aus dem Widerstand R1, der Zenerdiode V2 und dem Widerstand R 3 besteht Der Schalter S1 dient zum Einschalten des Motors M. Am Verbindungspunkt zwischen der Zenerdicde V2 und dem Widerstand R 3 ist über die Diode V3 die positive (erste) Klemmt des Motors M angeschlossen. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R1 und der Zenerdiode V 2 liegt an der Basis des Transistors V1, dessen Emitter-Kollektorstrecke zwischen die positive (erste) Klemme der Spannungsquelle und der positiven (ersten) Eingangsklemme des Motors M geschaltet ist. Diesem Verbindungspunkt wird.eine von der jeweiligen anzukuppelnden Belastung abhängige Steuerspannung zugeführt.

Diese Steuerspannung wird von dem zwischen die negative (zweite) Klemme des Motors M und die negative (zweite) Klemme der Spannungsquelle geschalteten Stromfühlwiderstand RA abgeleitet und über einen Schwellwertgeber, die aus den beiden Widerständen R 6 und R 7 besteht, dem Komparator C zugeführt

Zur Verstärkung der Steuerspannung dient ein Transistor V4, an dessen Basis die Ausgangsspannung des Komparators Cliegt Der Kollektor des Transistors V4

ist über einen Vorwiderstand R 2 an die Basis des Transistors Vl gelegt, dessen Kollektor, wie bereits erwähnt, an der positiven ersten Klemme des Motors M liegt Zum Einstellen der Schwellwertspannung ist der Widerstand R7 einstellbar ausgeführt Durch den Stromfühlwiderstand A4 wird bei angekuppelter Belastung somit eine Vergleichsspannung geliefert die die Klemmenspannung des Motors M für die Dauer der hohen Last erhöht
Sind mehrere Belastungen vorgesehen, die sich in ih-

rem Wert unterscheiden und in beliebiger Reihenfolge angelegt werden können, so sind mehrere Einrichtungen zur Gewinnung der Steuer- bzw. Vergleichsspannung erforderlich. Eine solche Schaltung ist in Fig.2 dargestellt

Die Stromwächter I, II und III, die diesen verschiedenen Belastungen zugeordnet sind. Hegen an je einer Diode V3; V31, V32, wobei den Zenerdioden V21 und V22 je ein Transistor V41 bzw. V42 über Widerstände R 31 und R 32 vorgeschaltet ist An den Verbindungspunkten zwischen den Zenerdioden und den Widerständen ist über die Dioden V31 und V32 die positive erste Klemme des Motors M angeschlossen. Der Stromwächter I wird über den Schalter S1, der über den Widerstand A3 an der Zenerdiode V2 Hegt, an die Diode V3 gelegt, die ebenfalls an der positiven ersten Klemme des Motors M liegt Der Stromwächter III liegt an der Basis des Transistors V 41, dessen Ausgang über den Widerstand R 31 gemeinsam mit den Ausgängen der Zenerdioden V21, V22und V2 an der Basis des Transistors Vl liegt, dessen Emitter-Kollektorstrecke von der positiven ersten Klemme der Spannungsquelle zur positiven ersten Klemme des Motors M führt Die Basis ist außerdem über den Widerstand R1 mit der positiven ersten Klemme der Spannungsquelle verbunden. Die Zener-

werte der Zenerdioden V2, V21 und V22 stellen die gewünschten Spannungsstufen dar.

Über die jeweiligen Einstellwiderstärde in den Stromwächtern I, II oder III kann der gewünschte vorgegebene Schwellwert eingestellt werden (vgl. Λ 7 in Fig. 1).

Die Schaltung gemäß F i g. 2 folgt dem Grundprinzip der Schaltung gemäß Fig. 1, so daß eine reduzierte Spannung der Spannungsquelle stufenweise wieder auf die volle Netzspannung erhöht werden kann. So ist möglich, beispielsweise, ausgehend von einer Spannungsquelle, die 20VoIt liefert, den Motor in einer ersten Stufe mit 10 Volt, in einer zweiten Stufe mit 15 Volt und in der dritten Stufe wieder mit der vollen Spannung der zur Verfügung stehenden Spannungsquelle, d. h. wie angenommen mit 20 Volt zu betreiben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 der Spannungsteiler vorgesehen ist, und das Potential Patentansprüche: an dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Widerstand und der Zenerdiode zum Steuern der Basisspan-

1. Schaltung zur lastunabhängigen Drehzahlsteue- nung eines Transistors herangezogen ist, dessen Emitrung bzw. zum Konstanthalten der Drehzahl eines 5 ier-K.ollektor-Strecke zwischen die erste Klemme der Gleichstrommotors, insbesondere eines kleineren Spannungsquelle und eine erste Klemme des Motors Gleichstrommotors, wie er beispielsweise für Bu- geschaltet ist, wobei zum Steuern der Basisspannung chungsmaschinen verwendet wird, wobei zwischen des Transistors außerdem eine von der jeweiligen BeIaeiner ersten und einer zweiten Klemme (V+, OV) stung des Motors abhängige und von einem mit der der Speisespannungsquelle ein aus einem Wider- 10 zweiten Klemme des Motors verbundenen Stromfühlstand (R 1), der an der ersten Klemme (V+) anliegt, widerstand abgenommene Steuerspannung beigezogen und einer Zenerdiode (V2; V2i, V22) bestehender ist

Spannungsteiler vorgesehen ist, und das Potential an Die vorbezeichnete Schaltung ist aus der AT-PS

dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Wider- 2 89 257 bekannt. Diese bekannte Lösung stellt eine stu-

stand (R "I) und der Zenerdiode (V2; V21, V22) zum 15 fenlose Regelung dar, die nicht in allen Anwendungsfäl-

Steuern der Basisspannung eines Transistors (Vi) len erwünscht ist. Die bekannte Lösung erstreckt sich

herangezogen ist, dessen Emitter-Kollektor-ätrecke daher auch nur auf Anwendungsfälle mit variablem, stu-

zwischen die erste Klemme (V+) der Spannungs- fenlosem Lastverhalten.

quelle und eine erste Klemme des Motors (M) ge- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schaltet ist, wobei zum Steuern der Basisspannung 20 Schaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit des Transistors (Vi) außerdem eine von der jeweili- der sprungartiges Steuerverhalten bei sprungartig aufgen Belastung des Motors abhängige und von einem tretender Last geschaffen werden kann,
mit der zweiten Klemme des Motors verbundenen Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daf ein Stromfühlwiderstand (R 4) abgenommene Steuer- Motor bei Leerlauf, geringer Last und hoher Last verspannung beigezogen ist, dadurch gekenn- 25 schiedene Ströme aufnimmt und soll das Problem lösen, zeichnet, daß zwischen der Zenerdiode und der dem Motor, der bedingt durch eine hohe, sprungartig zweiten Klemme der Speisespannungsquelle ein anliegende Last einen hohen Strom aufnehmen möchte, weiterer Widerstand (R 3) angeordnet ist und an den ihn jedoch aufgrund der für den Leerlauf bzw. für gerin-Verbindungspunkt zwischen der Zenerdiode (V2; ge Lasten bemessenen niedrigen Versorgungsspannung V21, V22) und dem zweiten Widerstand (R 3; R 31, 30 nicht ziehen kann, zum gegebenen Zeitpunkt die Ver- R 32, R 33) über eine Diode (V3, V31, K32) die erste sorgungsspannung entsprechend zu erhöhen, um den Klemme des Motors (M) angeschlossen ist, daß der gewünschten Strom zu liefern. Verbindungspunkt zwischen dem ersten Widerstand Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ! (R 1) und der Zenerdiode mit der Basis des Transi- gelöst, daß zwischen der Zenerdiode und der zweiten stors (Vi) unmittelbar verbunden ist und daß die 35 Klemme der Speisespannungsquelle ein weiterer Wibelastungsabhängige Spannung über einen Schwell- derstand angeordnet ist und an den Verbindungspunkt wertgeber (R 6, R 7) und einen Komparator (C) am zwischen der Zenerdiode und dem zweiten Widerstand Verbindungspunkt zwischen Widerstand (R 1) und über eine Diode die erste Klemme des Motors ange-Zenerdiode (V2; V21, V22) bzw. an der Basis des schlossen ist, daß der Verbindungspunkt zwischen dem Transistors (V 1) anliegt. 40 ersten Widerstand und der Zenerdiode mit der Basis des

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Transistors unmittelbar verbunden ist und daß die belazeichnet, daß der Ausgang des Komparator (C) an stungsahhängige Spannung über einen Schwellwertgeder Basis eines weiteren Transistors (V 4; V41, V 42) ber und einen Komparator am Verbindungspunkt zwiliegt, dessen Kollektor an der Basis des Transistors sehen Widerstand und Zenerdiode bzw. an der Basis des (Vi) und dessen Emitter an der negativen Klemme 45 Transistors anliegt. Damit ermöglicht die Erfindung, (0 V) der Spannungsquelle liegt sprungartiges Steuerverhalten bei sprungartig auftre-

3. Schaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, da- tender Last zu berücksichtigen.

durch gekennzeichnet, daß mehrere Steuerschaltun- In weiterer Verbesserung der Erfindung ist vorgese-

gen bzw. Stromwächter (I, U, 111) vorgesehen sind, hen, daß der Ausgang des Komparators an der Basis

die je von Transistoren (V 4; V41, V42) geschaltet 50 eines weiteren Transistors liegt, dessen Kollektor an der

sind, deren Emitter an der negativen Klemme der Basis des Transistors und dessen Emitter an der negati-

Spannungsquelle liegen und deren Kollektor die ge- ven Klemme der Spannungsquelle liegt,

stuften Spannungen zugeteilt sind und diesen ent- Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht

sprechende Steuerspannungen über Dioden (V 3; darin, daß mehrere Steuerschaltungen bzw. Stromwäch-

V31, V32) an die positive Klemme des Motors legen 55 ter vorgesehen sind, die je von Transistoren geschaltet

(F i g. 2). sind, deren Emitter an der negativen Klemme der Spannungsquelle liegen und deren Kollektor die gestuften

Spannungen zugeteilt sind und diesen entsprechende

Steuerspannungen über Dioden an die positive Klemme

60 des Motors legen.

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur lastunab- In der beanspruchten Schaltung stellt ein Stromwäch-

hängigen Drehzahlsteuerung bzw. zum Konstanthalten ter die Überschreitung eines bestimmten eingestellten

der Drehzahl eines Gleichstrommotors, insbesondere Stromes fest und meldet sie an eine Spannungsquelle

eines kleineren Gleichstrommotors, wie er beispielswei- weiter, die mit der Meldung die Versorgungsspannung

se für Buchungsmaschinen verwendet wird, wobei zwi- 65 um den vorher festgelegten Betrag erhöht. Damit erhält

sehen einer ersten und einer zweiten Klemme der Spei- der Gleichstrommotor für die Dauer der erhöhten Last

, sespannungsquelle ein aus einem Widerstand, der an der eine höhere Spannung und damit einen höheren Strom,

ersten Klemme anliegt, und einer Zenerdiode bestehen- Um diese Steuerung nicht nur für zwei Lastzustände,