DE3213225A1

DE3213225A1 - Elektrischer umsteuerbarer fahrmotorantrieb mit einem fahrmotor und wenigstens einem richtungsschuetz

Info

Publication number: DE3213225A1
Application number: DE19823213225
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 2000 Hamburg Schuckert
Original assignee: Jungheinrich Unternehmensverwaltung KG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 1982-04-08
Filing date: 1982-04-08
Publication date: 1983-10-20
Also published as: FR2525047B1; SE8206243D0; FR2525047A1; GB2118381B; SE8206243L; GB2118381A; DE3213225C2; SE455852B

Description

BEIM STROHHAUSE PATENTANWALT RU F O4O/246743

TELEX 2 173 645 OKPA D

ZUGELASSENER VERTRETER BEIM

Junsheinrich europaischen Patentamt

Unternehmensverwaltung KG

Friedr.-Ebert-Damm 129 _ß< April 1982

2000 Hamburg 70 K/Sb/Hi - 6098

Anwaltsakte: 6098

Elektrischer umsteuerbarer Fahrmotorantrieb mit einem Fahrmotor und wenigstens einem Richtungsschütz

Die Erfindung betrifft einen elektrischen umsteuerbaren Fahrmotorantrieb mit einem Fahrmotor und wenigstens einem Richtungsschütz und einer überwachungs-Schaltungs-Anordnung für die Richtungsschützkontakte.

Dabei bezieht die Erfindung ein, daß ein oder mehrere Richtungsschütze je nach ihrer Ausführung mit Kontakten vorgesehen sind.

Ein Nachteil der bekannten Fahrmotorantriebe besteht darin, daß Fehlschaltungen dadurch auftreten können, daß die Kontakte der Richtungsschütze festbrennen. Dieses kann sich aus der Abnutzung und Erosion der Kontaktflächen ergeben, aber auch daraus, daß bei Schaltvorgängen Lichtbogen gezogen werden, so daß eine Verschweißung der Kontakte und damit eine Festbrennung erfolgen. Selbst wenn also das wenigstens eine Richtungsschütz von einem Fahrer eines Fahrzeugs umgeschaltet wird, besteht die Gefahr, daß das Fahrzeug seine Richtung beibehält. Hierdurch ist eine enorme Unfallgefahr gegeben.

Bei bekannten überwachungsschaltungen an den Richtungsschützkontakten oder Mikroschaltern wird mit Hilfskontakten gearbeitet. Solche Hilfskontakte liefern keine direkte Information über den Schaltzustand der RichtungsSchutzkontakte bzw. HauptStromkontakte, da sie mechanisch parallel zu diesen liegen. Mikroschalter werden direkt oder indirekt vor die Hauptstromkontakte geschaltet, sie haben aber den Nachteil, daß aufgrund ihres kleinen Schaltweges eine genaue Justierung schwierig und aufwendig ist, und sie unterliegen einer starken mechanischen Stoßbelastung.

Diese führt im allgemeinen zu einem vorzeitigen Ausfall der Mikroschalter oder wenigstens zu einer Dejustierung. Der Wartungsaufwand ist hoch.

Die bekannten Überwachungsanordnungen erfordern zudem hohen Aufwand an Verdrahtung und Hilfseinrichtungen, so daß schon dadurch eigene Fehlerquellen entstehen, abgesehen von den großen Einbaukosten. Die zur überwachung eingesetzten mechanischen Kontakte unterliegen außerdem einem natürlichen Verschleiß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Pahrmotorantrieb, insbesondere aber eine überwachungs-Schaltungs-Anordnung, zu schaffen, welche nicht wie parallel geschaltete Schalter oder dergleichen in die vorhandenen Fehler einbezogen werden können oder zusätzliche Fehler einbeziehen, sondern ohne Aufnahme zusätzlicher mechanischer Informationen von den tatsächlichen Betriebs- und Schaltungsbedingungen ausgehen und damit eine erhöhte Sicherheit erreichen, indem ein Signal

geliefert werden kann, das bei Fehlern bezüglich der Steuerung und des tatsächlichen Fahrzustands wenigstens eine Abschaltung des Antriebs gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Fahrmotor zwei in Abhängigkeit von der Drehrichtung verschiedene Spannungen aufweisende Signal-Abgriff-Anschlüsse und an dem wenigstens einen Richtungsschütz wenigstens ein weiterer Signal-Abgriff-Anschluß vorgesehen sind, der in Abhängigkeit von der Einstellung der Betätigungsmechanik des Richtungsschützes verschiedene Spannungen führt, und daß die überwachungs-Schaltungs-Anordnung mit einer Vergleichseinrichtung versehen ist, die in Abhängigkeit davon, ob der wenigstens eine weitere Signal-Abgriff-Anschluß ein der beabsichtigten Drehrichtung entsprechendes oder anderes Signal in bezug zu den Signalen der anderen Signal-Abgriff -Anschlüsse an dem Motor führt, ein entsprechendes oder anderes Signal liefert, und daß bei Lieferung eines anderen Signals ein Schaltsignal erzeugt wird, das wenigstens den Motor abschaltet. Hierdurch werden die im Fahrmotorantrieb herrschenden Bedingungen erfaßt und ohne Einbeziehung von zur Überwachung dienenden Schaltern ein Signal erreicht, welches im Falle einer Fehlfunktion wenigstens den Motor abschaltet.

Unter Verwendung zweier Richtungsschütze sind vorteilhaft zwei weitere Signal-Abgriff-Anschlüsse angeordnet, die in Abhängigkeit von der Einschaltung des einen oder anderen Richtungsschützes verschiedene Signalgrößen liefern.

Im Falle eines Richtungsschützes können zwei Signale in Abhängigkeit von einer Ein- oder Ausstellung gewonnen werden, wobei jede Stellung einen bestimmten Fahrzustand dar-

-λ-

stellt. Die Verwendung zweier Richtungsschütze wird bevorzugt, weil hier schon die Signale im Bezug zur Nullstellung unterschiedlich sind.

Besonders bevorzugt wird eine Überwachungs-Sehaltungs-Anordnung, bei der im Motorstromkreis ein Schalter, z. B. Transistor, zur Einführung einer Arbeits- bzw. Pulsfrequenz angeschlossen ist. Hierbei handelt es sich um eine günstige Ausführung eines Fahrmotorantriebs. Dabei wird bevorzugt, daß an den Signal-Abgriff-Anschlüssen am Motor jeweils eine die Impulsspannungen des Motors in statische Signale umsetzende Dioden-Transistor-Logik-Schaltung angeordnet ist. Insofern liegen in diesem Bereich am Motor zwei gleiche Schaltungen vor. Hierbei wird einbezogen, daß die Signal-Abgriff-Anschlüsse am Motor beiderseits an einem bei der Richtungssteuerung umschaltbaren Teil, dem Motoranker oder einer Reihen- bzw. Nebenschlußfeldwicklung, angeordnet sind. Dabei handelt es sich insbesondere um einen Reihenschluß-oder Doppelschlußmotor, und zwar Gleichstrommotor, wobei davon auszugehen ist, daß auf den Fahrzeugen Gleichstrommotore angeordnet sind, die von einer Batterie her gespeist werden.

Mit besonderem Vorteil ist dabei eine Auswertung der gewonnenen Meßsignale an den Signal-Abgriff-Anschlüssen in zwei Stufen vorgesehen, von denen in der ersten Stufe Impulsspannungen des Motors und die Spannungspegel an Schützspulen in statische Signale umsetzbar sind und die zweite Stufe eine Auswertung nach einer GMOS-Logik vorsieht, die in Abhängigkeit von dem Ergebnis eine Abschaltung auslöst. Hierbei ergibt sich eine sehr einfache und eine noch zu vereinfachende Schaltung, die mit großer Betriebssicher-

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-A -

heit arbeitet und auf kleinstem Raum untergebracht werden kann. Dabei wird bevorzugt, daß in der zweiten Stufe wenigstens zwei CMOS-Bausteine angeordnet sind.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind in der zweiten Stufe drei UND-Glieder mit jeweils vier Eingängen und ein ODER-Glied mit drei Eingängen,jeweils einer verbunden mit einem UND-Glied,angeordnet,und die UND-Glieder sind jeweils paarweise mit einem Ausgang der vier Schaltungs-Anordnungen der ersten Stufe, und zwar jeweils einer Schaltungs-Anordnung an einem Signal-Abgriff-Anschluß an einem Teil des Motors und einem Signal-Abgriff-Anschluß in bezug zu dem wenigstens einen Richtungsschütz verbunden, während die beiden anderen Paare jeweils mit dem anderen Signal-Abgriff-Anschluß in bezug zum Motor und zum Richtungsschütz über eine Inverter-Schaltung verbunden sind.

Hierbei liegt eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung in der Verwendung von vier NAND-und vier EXOR-Schaltungen, von denen eine NAND-Torschaltung in der Auswertungsschaltung für die Schützkontakte angeordnet sein kann.

In einer zweckmäßigen Ausführung hat die Meßschaltung für die Anschlußpunkte am Motorbauteil zwei identische, diskret aufgebaute Dioden-Transistor-Logik-Baugruppen, in denen Dioden und ein Koppelglied und einen Verpolungsschutz für die Transistoren bilden, deren Transmitter an die Batteriespannung angeschlossen ist und über welchen die Überwachungsimpulse steuerbar sind. Dadurch wird die Betriebssicherheit verbessert.

Unter diesem Gesichtspunkt sind vorteilhaft den Transistoren Basisableitwiderstände zum schnellen Abschalten der Transistoren auch bei hohen Impulsfrequenzen zugeordnet .

Zur Erzielung definierter Signale wird bevorzugt, daß die Transistoren über einen Spannungsteiler, zum Beispiel für die Vorwärtsrichtung, zur Bildung einer Rechteckspannung zwischen einem Spannungsanschluß für etwa halben Batteriewert und Masseanschluß angesteuert werden. Dadurch wird berücksichtigt, daß der Ladezustand der Batterie im Laufe des Betriebes abnehmen kann.

Weiterhin sind zweckmäßig Glättungskondensatoren in der Verbindung zum Masseanschluß der Batterie vorgesehen, um vergleichbare Signale zu erhalten.

Eine vorteilhafte Ausführungsform besitzt dabei RC-Glieder vor dem Ausgangsanschluß der Meßschaltung der ersten Stufe in einer Auslegung zur Transformierung der Rechteckspannung an dem Widerstand auf Null.

Weiterhin wird eine pulsmäßige Entladung von Kondensatoren durch Transistoren bevorzugt, wobei eine Bemessung der Pulsfrequenz viel kleiner als die Eigenfrequenz des RC-Gliedes ist und beim Richtungswechsel auftretende Impulsspitzen unterhalb der Eigenpulsfrequenz liegen.

Unter Verwendung lediglich eines Richtungsschützes mit einer Erregerspule für zwei Wechselkontakte sind in einer vorteilhaften Ausführungsform drei Signal-Abgdff Anschlüsse vorgesehen, und es wird ein Signal Y nach der Formel

Y = Dl * D^ " IKl + DT ' D2 * TRT erzeugt, wobei

Dl und D2 die Signal-Abgriff-Anschlüsse an einem Element des Fahrmotors und

IKl ein Anschluß an dem Richtungsschütz der Erregerspule sind.

Aus vorstehenden ergibt sich, daß die Erfindung zur Überwachung von Fahrmotorantrieben mit Gleichstrommotoren in verschiedener Ausführung geeignet ist.

Dabei liegt eine zweckmäßige Ausführung darin, daß zwei UND-Glieder als Inverter mit jeweils drei Eingängen vorgesehen sind, deren Ausgänge mit beiden Eingängen eines ODER-Gatters verbunden sind.

-β -

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine prinzipielle Schaltungs-Anordnung für einen Reihenschluß für Motorenantrieb unter Verwendung zweier Richtungsschütze,

Fig. 2 eine andere Schaltungsart eines Reihenschlußmotors in bezug zu Fig. 1,

Fig. 3 eine Ausführung mit einem fremderregten Motor für den Einbau in die prinzipielle Schaltungs-Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Abwandlung für die Motorschaltung im Hinblick auf die Ausführung der Richtungsschütze,

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer weiteren Fahrmotorschaltung unter Verwendung nur eines Richtungsschützes,

Fig. 6 eine Schaltungsdarstellung für eine Baugruppe aus Fig. 1, die zweimal auftritt,

Fig. 7 ein Spannungsverlauf an den Anschlußpunkten am Motor,

Fig. 8 ein Schaubild für den Spannungsverlauf am Ausgang der Schaltung nach Fig. 6 für den Fall, daß eine Richtungssteuerung eingeschaltet wird,

Fig. 9 eine der Fig. 8 entsprechende Darstellung für einen Übergang in einen Ausschaltzustand,

h

Pig. 10 eine Schaltungsdarstellung für eine weitere Baugruppe aus Pig. I₉ die auch zweimal auftritt und die Anschaltung an die Richtungsschütze verdeutlicht,

Fig. 11 eine Kennliniendarstellung für die Eingangsspannung an der Schaltungs-Anordnung nach Fig. 1O₃

Fig. 12 eine Kennliniendarstellung für die Ausgangsspannung an der Schaltungsbaugruppe nach Fig. 10,

Fig. 13 eine mehr ins einzelne gehende Darstellung einer Schaltungsbaugruppe nach Fig. 1,

Fig. 14 eine Darstellung einer abgewandelten Schaltungsbaugruppe in einer Vereinfachung gegenüber der Ausführung nach Fig. 13, wobei die Kontaktüberwachung angewendet ist an zwei Wechselkontakten,

Fig. 15 eine gegenüber Fig. 10 abgewandelte Schaltung unter Bezugnahme auf Fig. 14,

Fig. l6 eine Darstellung einer Schaltungsbaugruppe einer zweiten Stufe für eine Fahrmotorschaltung nach Fig. 5»

Fig. 17 ein Karnaugh-Diagramm für die in Seite 20 erläuterten Abhängigkeiten.

In Fig. 1 ist an der Schiene 1 als Plus-Batteriespannung im gezeichneten Beispiel ein Reihenschlußmotor mit dem Anker 2 und einer umschaltbaren Reihenschlußwicklung 3 angeschlossen. Der Anker wird weiter über einen Transistor

4 gesteuert, der die Arbeitsimpulse für die Steuerung des Betriebs liefert. Der Ausgang dieser Anordnung liegt bei

5 an Masse.

Der Anschluß 6 an der Schiene 1 ist an eine Brückenschaltung 7 angeschlossen, in deren Diagonale die Reihenschluß-

Wicklung 3 liegt und in deren Zweigen zwischen dem Anschluß 6 und einem Anschluß 8 an den Anker 2 Schaltkontakte 9 - 1K1, 10 - 1K1, 11 - 1K2, 12 - 1K2 angeordnet sind.

An die Schiene 1 sind zwei Schützspulen 13, 14- angeschlossen, welche andererseits mit zwei Schalterkontakten 15» verbunden sind, mit denen ein Richtungsschalter 17 zusammenwirkt, der über einen Transistor 18 mit Masse bei 19 verbunden ist.

Hierbei wird für einen Doppelschlußmotor die Anordnung einer fremderregten Wicklung 20 einbezogen, wie es gestrichelt eingezeichnet ist.

Die Ausführung nach Mg. 1 zeigt sogenannte Boxerschütze mit je einem Öffner und einem Schließer. In Fig. 1 ist die Grundstellung gezeigt, Wenn eine der Schützspulen 13_t 14 erregt wird, ist erkennbar, daß beispielsweise bei Anschluß der Schützspule 14 der Kontakt 11 schließt und der Kontakt 12 öffnet, so daß die Reihenschlußwicklung 3 von 6 über 11 und 10 durchflossen wird.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Schütze mit den Erregungsspulen 13» 14 jeweils zwei Schließkontakte haben. Dabei gehören die Kontakte 21 und 22 zu einem und 23, 24 zu dem anderen Schütz, so daß eine entsprechende Steuerung der Reihenschlußwicklung 3 erreicht wird.

Wenn gemäß Fig. 3 ein fremderregter Fahrmotor mit der fremderregten Wicklung 20 verwendet wird, dann ist beispielsweise in die Brückenschaltung 7 statt der Reihen-

schlußwicklung 3 in Figo 1 in die Diagonale der Anker 2 des Motors geschaltet«, Im übrigen entspricht die Schaltung der Ausführung nach Fig=, 1_O

Die Pig. 4 zeigt eine !weitere Ausgestaltung mit den Kontakten 21, 22 und 23_S 24 entsprechend Figo 2 mit einer anderen Schützausführung₉ jedoch mit der Anordnung des Ankers 2 in der umsteuerbaren Brückenschaltung_o

Fig. 5 zeigt eine prinzipiell andere an sich bekannte Schaltung mit der Batteriespannungsschiene U1₉ wobei lediglich ein Richtungsschütz mit einer Erregungsspule 25 angeschlossen ist. Dazu wird bemerkt, daß auch der Rich~ tungsschalter, der in Fig. 1 mit 17 bezeichnet ist, zweckmäßig über einen Transistor 26 geführt ist= Im Falle der Verwendung nur eines Richtungsschützes nach Figo 5 dient der Transistor 26 als Schalter für die Erregungsspule wobei immer ein EIN- oder AUS-Zustand geschaltet wird. Insofern ergeben sich von dem Schaltzustand her zur Erregung der Spule 25 auch zwei verschiedene Signale_o

Bei der Ausführungsform nach Figo 5 ist der Motoranker 2 auch in der Diagonale einer Brückenschaltung 7 angeordnet, die den Anschluß 6 hat und andererseits mit einem Transistor 4· verbunden ist. Bei der Ausführung nach Fig» ist das Richtungsschütz mit der Erregungsspule 25 ein Schütz mit Wechselkontakten 27, 28₅ die gegensinnig umschaltbar sind und dadurch den Stromfluß durch den Anker 2 in der einen oder anderen Richtung steuern_o

Aus Fig. 1 ist wie auch aus den anderen Darstellungen für die Brückenschaltung 7 erkennbar^ daß zwei Signal-Abgriff-Anschlüsse 29, 30 an der Diagonalen vorgesehen sind₉ wel-

/Ιΐ

che auch das umschaltbare Element des Fahrantriebmotors enthalten. Diese Signal-Abgriff-Anschlüsse sind auch mit D1 und D2 bezeichnet und führen über Zuleitungen 31» 32 in Schaltungsbaugruppen 33» 34-· Beide Schaltungsbaugruppen sind identisch und werden noch anhand der Pig. 6 erläutert.

Bezüglich der willkürlichen, d. h. durch den Fahrer vollzogenen Einschaltung des wenigstens einen oder beider

an
Richtungsschütze sind/den Erregungswicklungen 13» 14- zwei weitere Signal-Abgriff-Anschlüsse 35» 36 an den Erregungswicklungen 13» 14· vorgesehen, die auch mit 1K1 und 1X2 bezeichnet sind. Von diesen weiteren Signal-Abgriff-Anschlüssen 35» 36 führen Zuleitungen 37» 38 in Schaltungsbaugruppen 39» 4-0, die in dieser Ausgestaltung wiederum unter sich gleich sind.

In den Schaltungsbaugruppen 33» 34-; 39» 4-0 findet eine Verarbeitung der abgegriffenen Signale statt, so daß an den Ausgängen 4-1, 4-2, 43, 4-4- jeweils vom Schaltungszustand bzw. vom Betriebszustand bestimmte Signale D1A, D2A und 1K1A und 1K2A auftreten, die eine noch zu beschreibende Schaltungsbaugruppe 45 zugeführt werden, welche die zweite Stufe der Überwachungs-Schaltungs-Anordnung bildet und in einer Ausführung, beispielsweise in der Fig. 13» beschrieben wird.

Diese Schaltungsbaugruppe hat einen Ausgang 46, auch mit Y bezeichnet, der in eine Betätigungseinrichtung 47 einspeist. Diese Betätigungseinrichtung 47 ist über Funktionsverbindungen 48, 49 entweder mit einer Steuerbaugruppe 50 für den Fahrmotor oder 51 für die Richtungsschütze verbunden, um bei einer festgestellten Fehlstellung eine

Abschaltung zu bewirken. Gleichzeitig kann beispielsweise über eine Punktionsverbindung 52 eine Bremse 53 für ein Fahrzeug eingesetzt werden bzw. ein Höhenantrieb zur Lastabsenkung oder dergleichen eingeschaltet werden.

Eine vorteilhafte Ausführung für die Schaltungsbaugruppen 33, 34 ist in Fig. 6 gezeigt. Dabei sind die Eingänge Dl, D2 bzw. 29, 30 erkennbar sowie die Ausgänge 4l, 42 bzw. DlA und D2A.

Diese Schaltung besteht jeweils aus einer diskreten Dioden-Transistor-Baugruppe. Dadurch ergibt sich die hohe Spannungsfestigkeit. Diese Baugruppe besitzt jeweils die Dioden 54 und 55· Diese bilden ein Koppelglied und einen Verpolungsschutz für den Transistor 56. Um im Bereich der Batteriespannung - 30% zu arbeiten, sind die Widerstände 57 und 58 im Verhältnis 1 : 1 gewählt. Der Widerstand 59 ist ein Basisableitwiderstand zum schnellen Ausschalten des Transistors 56 auch bei hohen Pulsfrequenzen.

Die Widerstände 60, 61, die sich an den Transistor 56 anschließen, bilden Basiswiderstände für einen Transistor 62, der Ableitkondensator 63 dient zur Glättung von Spannungsspitzen, die auf der Schiene 1, d.h. der Batteriespannung, vorhanden sind und auch durch Zusatzaggregate des Fahrzeugs,wie durch die Hydraulikpumpe oder dergleichen, erzeugt werden können. Am Kollektor des Transistors 62 ist ein Widerstand 64 angeordnet, der zu einem herabgesetzten Anschluß 65 für eine herabgesetzte Spannung von beispielsweise 12 Volt unterhalb der Batteriespannung führt. Dabei ergibt sich für die Vorwärtsfahrtrichtung von dem Signal-Abgriff -Anschluß 30, D2 eine Rechteckspannung.

Am Widerstand 64 ergibt sich zugleich ein sogenanntes High-Signal für den Meßpunkt 29, Dl.

/ff

Zwischen dem Transistor 62 und dem Widerstand 64- ist eine Diode 66 angeschlossen, die in ein RC-Glied mit dem Widerstand 67 und dem Kondensator 68 einspeist. Dieses RC-Glied, das mit dem Widerstand 67 auch an dem herabgesetzten Anschluß 65, beispielsweise in der Größenordnung von 12 YoIt, angeschlossen ist, ist so ausgelegt, daß eine Rechteckspannung, die noch am Widerstand 64 auftritt, praktisch Null wird. Im übrigen wird bemerkt, daß der Transistor 62 und die Diode 66 durch den Kondensator 68 pulsmäßig entladen wird. Hierbei gilt, daß die Arbeitspulsfrequenz erheblich kleiner ist als die Frequenz des RC-Glieds.

Die beim Zurückschalten der Impulssteuerung und beim Richtungswechsel auftretenden Impulsspitzen werden dadurch berücksichtigt, daß das behandelte RG-Glied so groß ausgelegt ist, daß keine Fehlinformationen auftreten können.

Zur Verdeutlichung zeigt die Fig. 7 die Spannung am Punkt 69- Dabei ist erkennbar hinsichtlich der beiden Eingänge 29, 30, D1 und D2, daß in der einen Schaltstellung, in welcher D1 bzw. 29 an die Schiene 1 mit der Batteriespannung angeschlossen ist, eine Spannungskurve 70 entsteht, die jeweils impulsartige Einbrüche nach der Impulssteuerung hat, wobei bei einer zugrunde gelegten Batteriespannung von 24 Volt ein Einbruch von 10-16 Volt stattfindet. An dem anderen Signal-Abgriff-Anschluß 30, D2 ergibt sich demgegenüber eine Spannung im Bereich der Batteriespannung, die insofern nicht durch die gezeichneten Einbrüche in ihrem Mittelwert herabgesetzt ist.

Am Ausgang bei 71 entsteht ein Spannungsverlauf nach Fig. insofern, daß am Ausgang 30 bei D2 eine Spannung in der ge-

zeichneten Schaltung in der Höhe von etwa 12 Volt entsprechend der Kennlinie 72 entsteht, während am Anschluß 29 eine niedrigere Spannung in der Größenordnung von etwa 0,9 Volt entsprechend der Kennlinie 73 vorhanden ist. Im Falle eines Ausschaltens des Richtungsschalters 17 ergibt sich nach Fig. 9, daß die Kennlinie 73 und damit die dargestellte Spannung entsprechend der Kurve 74 auf die Höhe der Kennlinie 72 ansteigt. Insofern werden stabilisierte Signale erreicht.

Die Schaltungsbaugruppen 39, 40 in Fig. 1 sind identisch und jeweils in Fig. 10 dargestellt. Hierbei sind die Eingänge 35, 36 entsprechend IKl und 1K2 gezeigt. Es handelt sich praktisch um jeweils eine diskret aufgebaute DTL-Schaltung, die hohe Spannungsfestigkeit hat. Dabei ist die Diode 75 an das RC-Glied 76 angeschlossen. Auch im Zusammenhang mit der Schaltung der Diode 77 wird ein Schutz gegenüber Spannung und Verpolung eingeführt. Die Widerstände 78 und 79 sind so ausgelegt, daß eine Abstimmung auf etwa - 30% der Batteriespannung erfolgt. Die Kondensatoren 80, 81 filtern in üblicher Weise Überspannungsspitzen aus. Der Widerstand 82 sorgt als Basiswiderstand für den Transistor

83 zum schnellen Schalten auch bei hohen Frequenzen. Der über eine Widerstandsanordnung nachgeschaltete Transistor

84 invertiert ein Signal für die sogenannte zweite Stufe 45. Am Ausgang 43, 44 bzw. IKlA, 1K2A treten Signale auf, wie sie in Fig. 12 gezeigt sind.

Dabei wird zunächst auf das Diagramm nach Fig. 11 Bezug genommen. Die Ordinate 85, welche die Spannung angibt, wie auch alle anderen Ordinaten in dengezeigten Darstellungen, zeigt, wenn beide Kontakte IKl und 1K2 bzw. 9 und 11 offen sind, daß dann etwa die Batteriespannung anliegt, daß aber am Eingang bei 35, IKl, wenn dieser Anschluß angeschaltet ist, eine Spannungskennlinie 86 bei der diesbezüglichen Einschaltung mit ei-

In

ner niedrigeren Spannung auftritt, während an dem Signal-Abgriff -Anschluß 36, 1K2 eine Kennlinie 87 vorhanden ist, die im wesentlichen auf der Höhe der Batteriespannung von 24 Volt liegt, jedoch mit Spannungsspitzen-Ein- und Ausbrüchen 88 - 91 entsprechend den Arbeitsimpulsen.

Die Fig. 12 zeigt in diesem Zusammenhang eine stabilisierte Spannung am Ausgang der Baugruppe im Bezug zum Anschluß 35 mit einer Ausgangsspannung 92 annähernd Null und am Signal-Abgriff-Anschluß 36 stabilisiert entsprechend der Kennlinie 93 mit einer geringeren Höhe als der Anschlußspannung von 12 Volt, praktisch in der Größenordnung von etwa 11,8 Volt, so daß definierte und stabilisierte Ausgangsgrößen vorliegen.

Die Spannungsherabsetzung gegenüber der Batteriespannung wird durchgeführt, um eine im Betrieb erfolgende Entladung der Batterie zu berücksichtigen und um für die Überwachungsschaltung definierte Bedingungen zu erhalten.

In der beschriebenen Weise werden für die verschiedenen Schaltzustände Bedingungen an den Ausgängen 41 - 44 erreicht, die in der folgenden Funktionstabelle dargestellt sind und im Hinblick auf die Schaltungsbaugruppe 45 nach Fig. 1 zu einem Ausgangssignal Y bei 46 führen.

In der folgenden Tabelle sind Symbole einer CMOS-Logik verwendet, wobei hinsichtlich der Signale 0 = low und 1 = high bedeuten.

x) bei einer Richtungsschaltung der Schütze

?z

DlA

Funktionstabelle

D2A IKlA 1K2A £qJ? Y CqJ (42) (43) (44) (46)

0	0	0	0	0	0	1	rückwärts
1	1	0	0	0	0	1
2	0	1	0	0	0	1
3	1	1	0	0	0	1	vorwärts
4	0	0	1	0	0	1
5	1	0	1	0	0	1
6	0	1	1	0	1	0	Steuerung "Ein"
7	1	1	1	0	0	1	noch nicht gewä:
8	0	0	0	1	0	1
9	1	0	0	1	1	0
10	0	1	0	1	0	1
11	1	1	0	1	0	1
12	0	0	1	1	1	0
13	1	0	1	1	0	1
14	0	1	1	1	0	1
15	1	1	1	1	0	1

Hierdurch werden die Möglichkeiten verschiedener Betriebs· zustände erfaßt.

In derAinken Spalte ist die Zeilenzahl angegeben. Dabei ist erkennbar, wie die Beschriftung rechts zeigt, daß zulässige Betriebszustände in den Zeilen 6, 9 und 12 angegeben sind.

-ys-

Für den einwandfreien Betrieb läßt sich aus der Funktionstabelle die gesuchte logische Gleichung ableiten.

Zeile 6: K6	= DIA *	D2A '	1K1A '	1K2A
Zeile 9: K9	= D1A '	D2Ä *	ΪΚΪΑ *	1K2A
Zeile 12: K12	= DIÄ *	D2Ä *	1K1A ^#	1K2A
dabei gilt
Y = K6 + K9 +	K12
Y = DIA * D2A	* 1K1A	* 1K2A	+ DiA	* D2A
1K1A ^# 1K2A +	D1A	^# D2A '	1K1A

1K2A

Hierbei bedeuten

: Negation des Signals
* : UKD Verknüpfung
+ : ODER "

Die Gleichung läßt sich direkt in logische Baugruppen übertragen.

Unter dieser Voraussetzung ist die Schaltungsbaugruppe 45 aufgebaut, die die Eingänge 41-44 hat und im einzelnen in Fig. 13 zum Ausgang 46, Y dargestellt ist. Diese Baugruppe besitzt in allen Eingängen einen Inverter 94, 95» 96, 97 und ferner jeweils UND-Gatter bzw. UND-Glieder 98 100 mit jeweils vier Eingängen/. In diesem Zusammenhang wird auf die obige lunktionsgleichung für Y verwiesen, aus der die Zusammenschaltung hervorgeht. Das UND-Gatter 98 ist mit den Eingängen 42, 43 über Leitungen 101, 102 direkt und mit den Eingängen 41, 44 über Leitungen 103, 104 über den jeweils angeschlossenen Inverter 94, 97 verbunden. Entsprechende Zusammenschaltungen aber zur Auswahl anderer Betriebszustände sind für die weiteren UND-Gatter 99, 100

vorgesehen. Dadurch wird erreicht, daß in dem ODER-Gatter D4, 125 (Fig. 3) mit drei Eingängen 126 - 128 immer dann ein Signal am Ausgang 46 auftritt, wenn die Gleichung Y gemäß obiger Darstellung nicht erfüllt ist.

Es ist erkennbar, daß zur Realisierung dieser Schaltung vier Logik-Bausteine vorgesehen sind.

Im Zusammenhang mit der Ausführung nach der Fig. 5 mit zwei Wechselkontakten sind nur drei Signal-Abgriff-Anschlüsse Dl, 29; D2, 30 und IKl, 105 vorgesehen, von denen letzterer eine Ein- und Ausschaltfunktion verdeutlicht. Hierbei ist lediglich ein Richtungsschütz IKl mit der Erregungsspule 25 vorgesehen. Es sei angenommen, daß dieses Schütz IKl in Aus-Stellung die Vorwärtsrichtung und in Ein-Stellung die Rückwärtsrichtung bestimmt. Daraus ergibt sich eine

Funktionsgleichung

Zeile	Dl	D2	IKl	Y	Y
0	0	0	0	1	0
1	1	0	0	1	0
2	0	1	0	0	1 rückwärts
3	1	1	0	1	0
4	0	0	1	1	0
5	1	0	1	0	1 vorwärts
6	0	1	1	1	0
7	1	1	1	1	0

Y = Dl * D2 * IKl + Dl ' D2 ' IKl

Die zugeordnete Schaltung ist in Fig. 16 dargestellt. Dabei sind analog zur Schaltungsbaugruppe gemäß Fig. 13 die Ein-

2S

gänge 4l, 42 und 43 unter Bezugnahme auf Fig. 5 gezeigt, denen die UND-Glieder 129, 130 zugeordnet sind, die als D2.1 und D2.2 bezeichnet sind, woraus sich die Zusammenschaltung ergibt. Diese UND-Glieder haben jeweils drei Eingänge 131, 132, 133 bzw. 134, 135, 136. Dabei handelt es sich jeweils um Inverter, deren Ausgänge 137, 138 mit den beiden Eingängen des ODER-Gatters 139, D3.1 verbunden sind, an dessen Ausgang das vorstehend genannte Signal Y auftritt.

Es ist erkennbar, daß die Eingänge 131, 133 und 135 jeweils direkt mit den Eingängen 41, 42, 105 veruunden sind, während die Eingänge 132, 134 und 136 jeweils über Inverter 94, 95 und 97 angeschlossen sind, so daß sich eine vereinfachte Ausführung ergibt.

Eine weitere Verbesserung aufgrund der oben angegebenen Zusammenhänge für das Ausgangssignal ergibt sich bei einer Zusammenfassung unter Zugrundelegung folgender Abhängigkeiten im sogenannten Karnaugh-Diagramm, das in Fig. 17 dargestellt ist, wobei die in dieser Ordnung auftretenden Zusammenhänge erkennbar sind:

KA	: DlA	• D2A
KB	: DTA	* ΪΚΪΑ
KC	: D2A	* 1K2A
KD	: DlA	' IKlA
KE	: D2Ä	* ΪΚ2Α

dahingehend, daß

Y = KA + KB + KC + KD + KE

DIA * D2A + DIA * IKlA + D2A * 1K2A + DIA ' IKlA

+ D2A ' 1K2A

(DIA Φ IKlA) + (D2A φ 1K2A) + DIA * D2A

(DIA Φ IKlA) + (D2A Φ 1K2A) * DIA ' D2A

Φ = EXOR
• = Und
+ = Oder.

In diesem Zusammenhang ergeben die Ausdrücke KB und KD sowie die Ausdrücke KC und KE eine Äquivalenz-Funktion. Die Schaltung läßt sich mit nur zwei CMOS-Bausteinen anstelle der vorher verwendeten vier aufbauen. Es werden ein vierfach NAND und ein vierfach EXOR verwendet. Die EXOR-Gatter Dl.3 und Dl.4 sind dabei als Inverter geschaltet.

Auf dieser Grundlage ergibt sich zum Ausgang 46 von den Eingängen 4l - 44 nach Fig. 14 eine Schaltung mit drei NAND-Gattern 106, 107, 108 und vier Exclusiv-ODER-Gattern EXOR 109, 110, 111 und 112, wobei letztere mit einem Anschluß 113j 114 an die stabilisierte Spannung von zum Beispiel 12 Volt angeschlossen sind. Das vierte NAND-Tor kann dabei gemäß Fig. 15 in die Schaltung nach Fig. 10 eingebaut sein und hat dort das Bezugszeichen 115· In der Schaltung nach Fig. 15 sind der Transistor 83 und der zugeordnete Widerstand erkennbar, so daß die Schaltungsanordnung jedoch in dieser Ausführungsform mit zwei Eingangszweigen bei 119 in das NAND-Tor erkennbar ist. Am Ausgang 120 ergibt sich bei dieser Ausführung eine Signalkennlinie nach Fig. 12, und dieser Ausgang 120 speist bei dieser Abwandlung in den Eingang 44 in Fig. 14 ein.

Claims

Patentansprüche

1. Elektrischer umsteuerbarer Pahrmotorantrieb mit einem Fahrmotor und wenigstens einem Richtungsschütz und einer überwachungs-Schaltungs-Anordnung für die Richtungsschützkontakte, dadurch gekennzeichnet, daß am Fahrmotor (2, 3) zwei in Abhängigkeit von der Drehrichtung verschiedene Spannungen aufweisende Signal-Abgriff-Anschlüsse (29, 30, Dl, D2) und an dem wenigstens einen Richtungsschütz (13_S l*t> 25) wenigstens ein weiterer Signal-Abgriff-Anschluß (35_} 36, 105) vorgesehen sind, der in Abhängigkeit von der Einstellung der Betätigungsmechanik des Richtungsschützes verschiedene Spannungen führt, und daß die überwachungs-Schaltungs-Anordnung (33j 3^, 39, 40, 45) mit einer Vergleichseinrichtung versehen ist, die in Abhängigkeit davon, ob der wenigstens eine weitere Signal-Abgriff-Anschluß ein der beabsichtigten Drehrichtung entsprechendes oder anderes Signal in bezug zu den Signalen der anderen Signal-Abgriff-Anschlüsse an dem Motor führt, ein entsprechendes oder anderes Signal liefert, und daß bei Lieferung eines anderen Signales ein Schaltsignal erzeugt wird, das wenigstens den Motor abschaltet.

Überwachungs-Schaltungs-Anordnung nach Anspruch 1, in der zwei Richtungsschütze vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei weitere Signal-Abgriff-Anschlüsse (35, 36) angeordnet sind, die in Abhängigkeit von der Einschaltung des einen oder anderen Richtungsschützes (13, 14) verschiedene Signalgrößen liefern.

überwachungs-Schaltungs-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der im Motorstromkreis ein Schalter, z.B. Transistor, zur Einführung einer Arbeite- bzw. Pulsfrequenz angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Signal-Abgriff-Anschlüssen (29, 30) am Motor jeweils eine die Impulsspannungen des Motors in statische Signale umsetzende Dioden-Transistor-Logik-Schaltung (33, (Fig. 6) angeordnet ist.

Überwachungs-Schaltungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal-Abgriff-Anschlüsse (29, 30) am Motor beiderseits an einem bei der Richtungssteuerung umschaltbaren Teil, dem Motoranker (2) oder einer Reihen- bzw. Nebenschlußfeldwicklung (3), angeordnet sind*

überwachungs-Schaltungs-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswertung der gewonnenen Meßsignale an den Signal-Abgriff-Anschlüssen (29, 30, 35, 36; 105) in zwei Stufen vorgesehen ist, von denen in der ersten Stufe (33» 34; 39_S 40) Impulsspannungen des Motors und die Spannungspegel an Schützspulen in statische Signale umsetzbar sind, und die zweite Stufe (45) eine Auswertung nach einer CMOS-Logik vorsieht, die in Abhängigkeit von dem Ergebnis eine Abschaltung auslöst.

6. überwachungs-Schaltungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Stufe (45) wenigstens zwei CMOS-Bausteine angeordnet sind.

7. Überwachungs-Schaltungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Stufe (45) drei UND-Glieder (98 - 100) mit jeweils vier Eingängen (121 - 124) und ein ODER-Glied (125) mit drei Eingängen (126 - 128), jeweils verbunden mit einem UND-Glied (98 - 100), angeordnet sind, und daß die UND-Glieder jeweils paarweise mit einem Ausgang der vier Schaltungs-Anordnungen (33, 34, 39, 40) der ersten Stufe, und zwar jeweils einer Schaltungs-Anordnung an einem Signal-Abgriff-Anschluß an einem Teil des Motors und einem Signal-Abgriff-Anschluß in bezug zu dem wenigstens einen Richtungsschütz, verbunden sind, während die beiden anderen Paare jeweils mit dem anderen Signal-Abgriff-Anschluß in bezug zum Motor und zum Richt-ungsschütz über eine Inverter-Schaltung (94 - 97) verbunden sind.

8. Überwachungs-Schaltungs-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung für die Anschlußpunkte am Motorbauteil zwei identische, diskret aufgebaute Dioden-Transistor-Logik-Baugruppen (33, 34) hat, in denen Dioden (54 und 55) ein Koppelglied und einen Verpolungsschutz für die Transistoren (56) bilden, deren Transmitter an die Batteriespannung (l) angeschlossen ist und über welchen die Überwachungsimpulse steuerbar sind.

-H-

9. überwachungs-Schaltungs-Anordnung nach Anspruch 8₃ dadurch gekennzeichnet, daß den Transistoren (55) Basisableitwiderstände (59) zum schnellen Abschalten der Transistoren (56) auch bei hohen Impulsfrequenzen zugeordnet sind.

10. überwachungs-Schaltungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 8 und 9j dadurch gekennzeichnet, daß Transistoren (62) über einen Spannungsteiler (57 _s 58) für die Vorwärtsrichtung zur Bildung einer Rechteckspannung zwischen einem Spannungsanschluß für etwa halben Batteriewert und Masseanschluß ansteuerbar sind.

11. überwachungs-Schaltungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch Glättungskondensatoren (63) in der Verbindung zum Masseanschluß der Batterie.

12. überwachungs-Schaltungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch RC-Glieder (67, 68) vor dem Ausgangsanschluß (41, DlA bzw. 42, D2A) in einer Auslegung zur Transformierung der Rechteckspannung an dem Widerstand (64) auf Null.

13. überwachungs-Schaltungs-Anordnung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine pulsmäßige Entladung von Kondensatoren (68) durch Transistoren (66, 62), wobei eine Bemessung der Pulsfrequenz viel kleiner als die Eigenfrequenz des RC-Gliedes (67, 68) ist und beim Richtungswechsel auftretende Impulsspitzen unterhalb der Eigenpulsfrequenz liegen.

14. Überwachungs-Schaltungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung lediglich eines Richtungsschützes mit einer Erregerspule (25) für zwei Wechselkontakte (27, 28) drei Signal-Abgriff-Anschlüsse (29, 30, 105) vorgesehen sind und ein Signal (Y) nach der Formel

Y = Dl * D2" · IKl + DT * D2 ' ΪΚΪ

erzeugt wird, wobei Dl und D2 die Signal-Abgriff-Anschlüsse (29, 30) an einem Element des Fahrmotors (2, 3) und IKl ein Anschluß 105 an dem Richtungsschütz der Erregerspule (25) sind.

15. Überwaehungs-Sehaltungs-Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwei UND-Glieder (129, 130) als Inverter mit jeweils drei Eingängen (131 - 136) vorgesehen sind, deren Ausgänge(137₃ 138) mit beiden Eingängen eines ODER-Gatters (139) verbunden sind.

16. Überwachungs-Schaltungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7 j gekennzeichnet durch vier NAND (106 108, 115) und vier EXOR-Schaltungen (109-112), von denen eine Nand-Torschaltung (115) in der Auswertungsschaltung für die Schützkontakte angeordnet sein kann.