DE3140852C2

DE3140852C2 - Speed control arrangement

Info

Publication number: DE3140852C2
Application number: DE19813140852
Authority: DE
Inventors: Heinrich Ing Grad Cap; Johann Von Der Dipl Ing Heide; Rolf Dipl Ing Dr Ing Mueller
Original assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG; Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1981-10-14
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2001-10-15
Also published as: DE3140852A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehzahlregelanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Anordnung ist Gegenstand des zugehörigen Hauptpatents 31 15 243, auf den Inhalt der DE 31 15 243 C2 wird in allen Punkten Bezug genommen.The invention relates to a speed control arrangement according to the preamble of claim 1. Such an arrangement is the subject of the associated main patent 31 15 243, on the content of DE 31 15 243 C2 referred to in all points.

Aus der DE 28 19 648 A1 ist bereits eine Anordnung bekannt, bei der aus einem Tachogenerator gewonnene Impulse perio disch einen Entladetransistor eines Kondensators aktivie ren. Die am Kondensator abgegriffene Signalspannung regelt ebenfalls über weitere Schaltungskomponenten die Drehzahl eines Elektromotors. Durch diese Schaltungsanordnung ist sichergestellt, daß ein unkontrolliertes Ansteigen der Drehzahl über die Solldrehzahl hinaus verhindert wird. Allerdings erfolgt die Bestromung des Motors auf geschalte te Art, d. h. mit rechteckförmigen Impulsen. Dies bedeutet, daß für übliche Tachogeneratoren ein zusätzliches und zumeist lästiges Motorengeräusch erzeugt wird. Darüber hinaus ist dieser Druckschrift kein Hinweis zu entnehmen, daß der Entladetransistor gänzlich entfallen könnte.An arrangement is already known from DE 28 19 648 A1, with the impulses perio obtained from a tachogenerator Discharge a discharge transistor of a capacitor ren. The signal voltage tapped at the capacitor regulates also the speed via other circuit components an electric motor. Through this circuit arrangement ensures that an uncontrolled increase in the Speed beyond the target speed is prevented. However, the motor is energized to switched te kind, d. H. with rectangular pulses. This means, that for conventional tachogenerators an additional and mostly annoying engine noise is generated. About that there is no information in this document, that the discharge transistor could be completely eliminated.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die An ordnung nach dem Hauptpatent in der Hinsicht zu ver bessern, daß mit einfachen Mitteln ein sogenanntes "Durchgehen" des geregelten Motors, also ein unkontrollierter Drehzahlanstieg über den Sollwert hinaus, vermieden wird.It is an object of the present invention, the Regarding the main patent in relation to ver improve that with simple means a so-called "Runaway" of the regulated motor, so an uncontrolled Avoid increases in speed beyond the setpoint becomes.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Bei Überschreiten der Solldrehzahl wird durch das passive Entladeglied der zweite Kondensator entladen, und es wird so ver mieden, daß dem Regler eine zu niedrige Drehzahl vorge täuscht wird. Dies verhindert seinerseits, daß dem Motor weiter Energie zugeführt wird, so daß seine Dreh zahl wieder absinkt.According to the invention, this object is achieved by measures specified in claim 1. If exceeded the target speed is determined by the passive discharge link the second capacitor discharges and it is so ver Avoid that the speed is too low is deceived. This in turn prevents the Motor continues to be energized so that its rotation number drops again.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden be schriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen.Further details and advantageous further developments the invention result from the following be written and shown in the drawing, in none Way to be understood as a limitation of the invention Exemplary embodiments, as well as from the subclaims.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anordnung nach der Erfindung, Fig. 1 shows a first embodiment of an arrangement according to the invention,

Fig. 2 Schaubiider zur Erläuterung der Fig. 1, Fig. 2 Schaubiider for explaining the Fig. 1,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 3 shows a second embodiment of the invention,

Fig. 4 Schaubilder zur Erläuterung der Fig. 3, Fig. 4 diagrams for explaining the Fig. 3,

Fig. 5 ein weiteres Schaubild zur Erläuterung der Arbeits weise der Anordnung nach Fig. 1, Fig. 5 is another diagram for explaining the work of the system of Fig. 1,

Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 6 shows a third embodiment of the invention,

Fig. 7 ein Schaubild zur Erläuterung der Wirkungsweise von Fig. 6, und Fig. 7 is a diagram for explaining the operation of Fig. 6, and

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich besonders zur Ausgestaltung als soge nannter IC eignet. Fig. 8 shows another embodiment of the invention, which is particularly suitable for configuration as a so-called IC.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 entspricht weit gehend den Fig. 1 und 2 der DE 31 15 243 C2.The embodiment according to FIGS. 1 and 2 largely corresponds to Figs. 1 and 2 of DE 31 15 243 C2.

Bei Anwendungen, bei denen, z. B. infolge großer Schwungmassen, die Anforderungen an die Regelung reduziert sind, kann das aktive Entladeglied 82, 782 entfallen. Die Entladung des zweiten Kondensators 83 bzw. 783 wird dann nur durch das passive Entladeglied (z. B. in Fig. 6: 183) bewirkt. Die Regelung wird hierbei etwas ungenauer, aber doch noch sehr präzise.In applications where, e.g. B. due to large flywheels, the requirements for the control are reduced, the active discharge member 82 , 782 can be omitted. The discharge of the second capacitor 83 or 783 is then effected only by the passive discharge element (for example in FIG. 6: 183 ). The regulation becomes somewhat less precise, but still very precise.

Dem zweiten Kondensator 83 ist hier ein passives Ent ladeglied 82′ zugeordnet, in Form eines Widerstandes, der zu diesem Kondensator 83 parallel geschaltet ist. Wenn bei Überschreiten der Solldrehzahl der Transistor 82 keine Entladeimpulse mehr erhalten sollte, so daß am Kondensator 83 die Spannung 90 (Fig. 2D) gespeichert bleiben würde, wird der Kondensator 83 über diesen Widerstand 82′ ent laden, so daß dem Regler eine zu hohe Drehzahl signali siert wird und der Motor 12 keine Energie mehr zugeführt erhält. Dies ist in Fig. 2D durch die strichpunktierte Kurve e angedeutet.The second capacitor 83 here is a passive Ent charging member 82 'assigned, in the form of a resistor which is connected in parallel to this capacitor 83 . When no more discharge pulses should be on exceeding the desired rotational speed of the transistor 82, so that the voltage would remain stored 90 (Fig. 2D) on the capacitor 83, the capacitor load 83 across this resistor 82 'ent, so that the regulator is too high Speed is signali siert and the motor 12 no longer receives energy. This is indicated in FIG. 2D by the dash-dotted curve e.

Auch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 entspricht weitgehend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 des Hauptpatents. Neu ist, daß parallel zum zweiten Kondensator 123 ebenfalls ein passiven Entladeglied 127′ in Form eines Widerstands vorgesehen ist. Sollte bei Überdrehzahl der Transistor 127 nicht durch die negativen Nadelimpulse 150 aktiviert werden, so wird der zweite Konden sator 123 entsprechend der Kurve e′ in Fig. 4D vollends entladen, so daß am zweiten Kondensator 123 nicht der Wert 142 (Fig. 4) gespeichert bleiben und eine zu niedrige Drehzahl vor täuschen kann.The exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 4 largely corresponds to the exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 4 of the main patent. What is new is that a passive discharge element 127 'in the form of a resistor is also provided in parallel with the second capacitor 123 . If in case of overspeed of the transistor 127 are not activated by the negative spikes 150, the second condensate is sator 123 according to the curve e 'in Fig. 4D completely discharged, so that not the value is stored 142 (Fig. 4) at the second capacitor 123 can stay and pretend that the speed is too low.

Fig. 6 zeigt - als Variante zu Fig. 1 - ein drittes Aus führungsbeispiel der Erfindung. Gleiche oder gleich wirkende Teile wie in Fig. 1 werden in Fig. 6 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht nochmals be schrieben. Die Variante betrifft nur den in Fig. 1 mit 17 bezeichneten f/u-Wandler. Die übrigen Teile der Schaltung sind mit Fig. 1 identisch. Der abgewandelte f/u-Wandler ist in Fig. 6 mit 152 bezeichnet. Fig. 6 shows - as a variant of Fig. 1 - from a third exemplary embodiment of the invention. The same or equivalent parts as in Fig. 1 are denoted in Fig. 6 with the same reference numerals and will not be described again. The variant relates only to the f / u converter designated 17 in FIG. 1. The remaining parts of the circuit are identical to FIG. 1. The modified f / u converter is designated 152 in FIG. 6.

Bei Fig. 6 entfällt gegenüber Fig. 1 der Transistor 71 samt zugehörigen Teilen. Die Schaltung des Entladetransistors 64 ist im wesentlichen gleich wie bei Fig. 1. Der Widerstand 47 liegt direkt zwischen Basis und Emitter des Transistors 64. Zwischen dem Ausgang 30 des Operationsverstärkers 29 und der Basis des Transistors 64 liegt eine Reihenschaltung aus dem Kondensator 46 und dem Widerstand 65. Der Konden sator 46 und die Widerstände 65, 47 wirken wie bei Fig. 1 als Differenzierglied, so daß der Transistor 64 bei jeder positiven Flanke des Signals 31 kurzzeitig leitend wird und den ersten Kondensator 62 entlädt, wie das im Hauptpatent im Zusammenhang mit Fig. 1 ausführlich beschrieben ist. Auch hier arbeitet der Operationsverstärker 51 als Ver gleicher, d. h. das Potential seines Ausgangs 54 wird sprunghaft negativer, wenn das Potential an seinem Eingang 53 dasjenige am Eingang 52 übersteigt, wie das in Verbindung mit Fig. 1 ausführlich beschrieben wurde, und es wird dann zunächst - beim negativen Potentialsprung - über den Transistor 82 der zweite Kondensator 83 entladen, und anschließend wird, solange der Ausgang 54 negativ bleibt, der Kondensator 83 über den Widerstand 81 und die Diode 80 aufgeladen, so daß seine Ladung ein Maß für die aktuelle Drehzahl ist. Diese Ladespannung am zweiten Kondensator 83 wird dann über die Leitung 18 dem Regelverstärker 19 zugeführt und dort so weiterverarbeitet, wie das im Hauptpatent im Zusammenhang mit Fig. 1 ausführlich beschrieben ist.In FIG. 6, compared to FIG. 1, the transistor 71 and associated parts are omitted. The circuit of the discharge transistor 64 is substantially the same as in Fig. 1. The resistor 47 is located directly between the base and emitter of the transistor 64. Between the output 30 of the operational amplifier 29 and the base of the transistor 64 is a series connection of the capacitor 46 and the resistor 65 . The capacitor 46 and the resistors 65 , 47 act as in Fig. 1 as a differentiator, so that the transistor 64 is briefly conductive on each positive edge of the signal 31 and discharges the first capacitor 62 , as in the main patent in connection with Fig. 1 is described in detail. Here too, the operational amplifier 51 works as a comparator, ie the potential of its output 54 suddenly becomes more negative if the potential at its input 53 exceeds that at input 52 , as has been described in detail in connection with FIG. 1, and then it becomes first - in the case of a negative potential jump - the second capacitor 83 is discharged via the transistor 82 , and then, as long as the output 54 remains negative, the capacitor 83 is charged via the resistor 81 and the diode 80 , so that its charge is a measure of the current speed . This charging voltage on the second capacitor 83 is then fed to the control amplifier 19 via the line 18 and processed there as described in detail in the main patent in connection with FIG. 1.

Wenn die Drehzahl zu hoch wird, bleibt das Potential am Ausgang 54 dauernd positiv, weil der erste Konden sator 62 nicht mehr die erforderliche Ladespannung er reicht. Die am zweiten Kondensator 83 gespeicherte Ladung würde daher festgehalten werden, und es würde dem Regler ständig eine zu niedrige Drehzahl vorgetäuscht, wie das zuvor bereits beschrieben wurde.If the speed becomes too high, the potential at the output 54 remains permanently positive because the first capacitor 62 no longer reaches the required charging voltage. The charge stored on the second capacitor 83 would therefore be retained, and the speed would be constantly faked to the controller, as already described above.

Um dies zu verhindern, ist parallel zum zweiten Konden sator 83 ein passives Entladeglied 183 in Form eines Widerstands vorgesehen.To prevent this, a passive discharge member 183 in the form of a resistor is provided in parallel with the second capacitor 83 .

Fig. 7 zeigt die Wirkung dieses Entladeglieds. Die Zeilen A) bis C) von Fig. 7 stimmen mit den entsprechenden Zeilen von Fig. 2 überein, weshalb auf die dortige Beschreibung im Hauptpatent verwiesen wird. Wenn zum Zeitpunkt t₃ die Drehzahl zu hoch wird, hat der zweite Kondensator 83 gemäß Fig. 7D eine Restladung V₀, die er an sich bei behalten würde. Durch den Widerstand 183 entlädt sich aber der Kondensator 83 gemäß der Kurve 90′ auf den Wert Null, so daß der Motor 12 stromlos wird und die Drehzahl wieder absinkt. Fig. 7 shows the effect of this discharge link. Lines A) to C) of FIG. 7 correspond to the corresponding lines of FIG. 2, which is why reference is made to the description there in the main patent. If at the time t₃ the speed is too high, the second capacitor 83 has a residual charge V₀ as shown in FIG. 7D, which he would keep with him. Through the resistor 183 , however, the capacitor 83 discharges according to the curve 90 'to the value zero, so that the motor 12 is de-energized and the speed drops again.

Wie Fig. 7D zeigt, bewirkt der Widerstand 183 auch ein leichtes Absinken der Speicherspannungen u₈₆, doch stört dies die Funktion des Reglers nicht. Es hat sich im Gegenteil gezeigt, daß der Widerstand 183 die Gesamtfunktion des Reglers verbessert.As shown in FIG. 7D, the resistor 183 also causes the storage voltages u leicht to drop slightly, but this does not interfere with the function of the regulator. On the contrary, it has been shown that resistor 183 improves the overall function of the controller.

Fig. 8 zeigt eine Schaltung, die sich zur Herstellung als sogenannter IC eignet, an den in üblicher Weise die Konden satoren und auch andere Schaltelemente angeschlossen werden. Die Schaltung nach Fig. 8 entspricht der in Fig. 6 darge stellten Schaltung, weshalb gleiche oder gleichwirkende Teile wie in Fig. 6 mit einer um 700 erhöhten Bezugszahl versehen und nicht nochmals beschrieben werden. Fig. 8 shows a circuit which is suitable for production as a so-called IC, to which the capacitors and other switching elements are connected in the usual way. The circuit according to FIG. 8 corresponds to the circuit shown in FIG. 6, which is why the same or equivalent parts as in FIG. 6 are provided with a reference number increased by 700 and will not be described again.

Der eigentliche IC ist in Fig. 8 mit 700 bezeichnet. Er hat zwei Eingangsverstärker 701 und 729, von denen der erstere wie dargestellt mit einer negativen Rückkopplung versehen ist. Vom Ausgang des Verstärkers 729 führen der Widerstand 765 und der - außen angeschlossene - Kondensator 746 zum Entlade transistor 764f wie das analog in Fig. 6 für die Teile 46, 65 und 64 dargestellt ist. Der Kondensator 746 kann z. B. etwa 220 pF haben, der Widerstand 765 etwa 2000 Ohm, der Widerstand 747 etwa 10.000 Ohm, und der Transistor 764 kann vom Typ BC 238 B sein.The actual IC is designated 700 in FIG. 8. It has two input amplifiers 701 and 729 , the former of which is provided with negative feedback as shown. From the output of the amplifier 729 , the resistor 765 and the - connected to the outside - capacitor 746 lead to the discharge transistor 764 f, as is shown analogously in FIG. 6 for the parts 46 , 65 and 64 . The capacitor 746 can e.g. B. have about 220 pF, the resistor 765 about 2000 ohms, the resistor 747 about 10,000 ohms, and the transistor 764 can be of the BC 238 B type.

Auf diese Weise wird der Transistor 764 bei jeder positiven Flanke des Signals 731 kurzzeitig leitend gemacht und ent lädt den ersten Kondensator 762 (z. B. 22 nF), vergleiche die Beschreibung zu Fig. 1 in der Hauptanmeldung.In this way, the transistor 764 is briefly made conductive on every positive edge of the signal 731 and discharges the first capacitor 762 (eg 22 nF), compare the description of FIG. 1 in the main application.

Der Operationsverstärker 751 arbeitet als Komparator und dient zur Ladung des zweiten Kondensators 783 (z. B. 22 nF′), dem der Entladetransistor 782 zugeordnet ist. Die Ladung des zweiten Kondensators 783 erfolgt über den Widerstand 781 und die Diode 780, solange der Ausgang 754 des Komparators 751 negativ ist. Mit 702 sind Widerstände und Kontakte bezeichnet, die zur Einstellung verschiedener Drehzahlen des Reglers dienen. Die Ladespannung am zweiten Kondensator 783 wird wie dargestellt dem Regelverstärker 792 zugeführt. The operational amplifier 751 works as a comparator and serves to charge the second capacitor 783 (eg 22 nF '), to which the discharge transistor 782 is assigned. The second capacitor 783 is charged via the resistor 781 and the diode 780 as long as the output 754 of the comparator 751 is negative. With 702 resistors and contacts are designated, which are used to set different speeds of the controller. The charging voltage at the second capacitor 783 is fed to the control amplifier 792 as shown.

Wenn die Drehzahl zu hoch wird, bleibt das Potential am Ausgang 754 ständig positiv, und deshalb würde an sich eine Ladung am zweiten Kondensator 783 ständig beibehalten werden und eine zu niedrige Drehzahl vor täuschen. Jedoch wird durch den Widerstand 783′′ der Kondensator 783 innerhalb kurzer Zeit entladen (Kurve 90′ in Fig. 7D), so daß der Motor 12 auch hier stromlos wird und seine Drehzahl wieder absinkt.If the speed becomes too high, the potential at the output 754 remains constantly positive, and therefore a charge on the second capacitor 783 would in itself be constantly maintained and pretend that the speed was too low. However, the resistor 783 '' discharges the capacitor 783 within a short time (curve 90 'in Fig. 7D), so that the motor 12 is de-energized and its speed drops again.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, läßt sich auf diese Weise eine außerordentlich einfache und kompakte Dreh zahlregelanordnung aufbauen, die die Drehzahl sehr exakt auf dem gewünschten Wert konstant hält und deshalb für vielerlei Anwendungen außerordentlich geeignet ist.As can be seen from Fig. 8, an extremely simple and compact speed control arrangement can be built up in this way, which keeps the speed constant very precisely at the desired value and is therefore extremely suitable for many applications.

Claims

1. Speed control arrangement according to patent no. 31 15 243 with the following characteristics,

a) there is a first capacitor ( 62 , 762 ) with a charging circuit ( 63 ) and a discharge element ( 64 ), the latter being switched on briefly during operation and at a frequency dependent on the speed to be controlled, and in each case the first Capacitor ( 62 ) discharges;
b) the voltage on the first capacitor ( 62 , 762 ) can be supplied to a threshold element ( 51 ) which, when a predetermined voltage value is exceeded on the first capacitor ( 62 ), outputs an output signal (u₅₄);
c) the output signal (u₅₄) of the threshold element ( 51 ) is used to control the state of charge of a second capacitor ( 83 ; 123 ; 783 );
d) the voltage at this second capacitor ( 83 ; 123 ; 783 ) is used directly or indirectly as a controlled variable for speed control,

characterized by the characteristics:

e) the second capacitor ( 83 ; 123 ; 783 ) - deviating from the subject of the main patent - is not assigned an active charge normalization element ( 82 ; 127 ; 782 );
f) the second capacitor ( 83 ; 123 ; 783 ) is a passive discharge element ( 82 '; 127 '; 183 , 783 '') connected in parallel.

2. Speed control arrangement according to claim 1, characterized in that it is designed as an integrated circuit arrangement ( 700 ).

3. Speed control arrangement according to claim 2, characterized in that the integrated circuit ( 700 ) connections (E, F, H, J, M) for external circuitry device with the first capacitor ( 762 ), the second capacitor ( 783 ) and the passive Discharge member ( 783 '') has.

4. Speed control arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that at the connections of the integrated circuit ( 700 ) a device ( 702 ) for speed setting is connected.

5. Speed control arrangement according to claim 4, characterized in that the device ( 702 ) has an ohmic device with variable resistance connected between the connections (E, M).

6. Speed control arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the passive discharge element ( 82 '; 127 ';183; 783 '') is a discharge resistor connected in parallel with the second capacitor ( 83 ; 123 ; 783 ).

7. Use of a speed control arrangement according to one of the previous claims for speed control of a Motors with a large flywheel.