DE3314823A1

DE3314823A1 - Speed control device for a DC motor

Info

Publication number: DE3314823A1
Application number: DE19833314823
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing.(FH) 7064 Remshalden Knödler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-04-23
Filing date: 1983-04-23
Publication date: 1984-10-25
Also published as: DE3314823C2

Abstract

A device is proposed for regulating or controlling the speed of a DC motor by means of a pulse-width generator in which reliable acceleration is ensured, even under load, at low speeds and over a large speed range. For this purpose a DC voltage is superimposed on the signal of the pulse-width generator, the amplitude of the DC voltage being small in comparison with the amplitude of the pulse-width generator. <IMAGE>

Description

Drehzahlsteuervorrichtung für einen GleichstrommotorSpeed control device for a DC motor

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Regelung oder Steuerung der Drehzahl eines Gleichstrommotors nach der Gattung des Hauptanspruchs.PRIOR ART The invention is based on a device for Regulation or control of the speed of a DC motor according to the type of Main claim.

Da Gleichstrommotoren bei reinem Gleichstrombetrieb eine hohe Spannung benötigen, um das Anlaufmoment zu erzielen, ist es bereits allgemein bekannt, Gleichstrommotoren mit einer Pulsbreitensteuerung zu betreiben. Durch einen entsprechenden Steuergenerator werden dabei Impulse abgegeben, deren Spannung der maximal zulässigen Spannung des betreffenden Motors entspricht. Die Drehzahl eines solchen Motors wird dabei durch das Impuls-Pausen-Verhältnis bestimmt. Durch die Erzeugung relativ kurzer Impulse ist es möglich, einen solchen Motor auch bei niedrigen Drehzahlen sicher zu betreiben. Bei den bekannten Vorrichtungen treten jedoch in Abhängigkeit von der Last Schwierigkeiten dann auf, wenn der Gleichstrommotor auch bei sehr niedrigen Drehzahlen betrieben werden soll. Die Pulsbreite ist dann so kurz, daß vom Motor das Anlaufmoment nicht aufgebracht werden kann. Der Motor läuft daher nicht an. Wird die Impulsbreite erhöht, so läuft der Motor zwar auch unter schweren Lasten an, jedoch ergeben sich dadurch Drehzahlen, die in vielen Fällen bereits zu hoch liegen. Sehr niedrige Drehzahlen lassen sich daher mit der bekannten Vorrichtung nicht erreichen.Since direct current motors have a high voltage when operating in pure direct current need to achieve the starting torque, it is already well known, DC motors to operate with a pulse width control. With a corresponding control generator pulses are emitted, the voltage of which corresponds to the maximum permissible voltage of the corresponding motor. The speed of such a motor is thereby determined by the pulse-pause ratio is determined. By generating relatively short pulses it is possible to operate such a motor safely even at low speeds. In the known devices, however, difficulties arise depending on the load then on when the DC motor is also operated at very low speeds shall be. The pulse width is then so short that the motor does not generate the starting torque can be applied. The motor therefore does not start. Will the If the pulse width is increased, the motor will start up even under heavy loads, however This results in speeds that are already too high in many cases. very low speeds can therefore not be achieved with the known device.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auch sehr niedrige Drehzahlen erreichbar sind.Advantages of the invention The device according to the invention with the characterizing Features of the main claim has the advantage that it is also very low Speeds are achievable.

Dadurch ist es möglich, auch Gleichstrommotoren unter Last in einem großen Drehzahlbereich zu betreiben und den Motor sicher und genau bei niedrigeren Drehzahlen zu regeln oder zu steuern.This makes it possible to use DC motors under load in one operate wide speed range and keep the engine safe and accurate at lower Regulate or control speeds.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die Signale des Gleichstromgenerators und des Pulsbreitengenerators über Dioden zusammenzuführen. Dadurch wird erreicht, daß der niedrige Innenwiderstand des Gleichstromgenerators und des Pulsbreitengenerators erhalten bleibt und gleichzeitig beide Generatoren rückwirkungsfrei voneinander betrieben werden können. Besonders vorteilhaft ist es, die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Antrieb von Motoren zu verwenden, die im Meßkreis eines Einspritzpumpenprüfstandes Verwendung finden. Durch den hohen Drehzahlbereich ist die Fördermenge sowohl sehr großer als auch sehr kleiner Einspritzpumpen sicher zu messen.The measures listed in the subclaims are advantageous Developments and improvements of the device specified in the main claim possible. It is particularly advantageous to use the signals from the direct current generator and of the pulse width generator via diodes. It is thereby achieved that the low internal resistance of the DC generator and the pulse width generator is maintained and at the same time both generators are free from each other can be operated. It is particularly advantageous to use the device according to the invention to use to drive engines in the measuring circuit of an injection pump test bench Find use. Due to the high speed range, the delivery rate is both very to measure both large and very small injection pumps reliably.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme läßt sich daher der Einsatzbereich eines Einspritzpumpenprüfstandes vorteilhaft erweitern. Günstig ist es auch, bei der Verwendung der Einrichtung zur Regelung als Regelgröße eine von einer mit dem Motor angetriebenen Pumpe abgegebene Flüssigkeitsmenge zu verwenden. Hierdurch ist die Einrichtung von automatisch arbeitenden Einspritzpumpenprüfständen möglich.The measure according to the invention therefore allows the area of use Advantageously expand an injection pump test bench. It is also cheap at the use of the device for regulation as a controlled variable one of a with the Motor driven pump to use the amount of liquid dispensed. This is the setting up of automatically working injection pump test stands is possible.

eichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Figur 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise.eichnung An embodiment of the invention is shown in the drawing shown and explained in more detail in the following description. It show figure 1 shows a block diagram of the device according to the invention and FIG. 2 shows a diagram to explain how it works.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die Figur zeigt eine Steuervorrichtung 1 für einen Gleichstrommotor 6. Die Steuervorrichtung 1 weist einen Pulsbreitengenerator 3 auf, der in bekannter Weise aufgebaut ist und dessen Pulsbreite durch ein Steuersignal veränderbar ist. An den Ausgang des Pulsbreitengenerators 2 ist eine Diode 3 angeschlossen, die zu einem Eingang eines Gleichstrommotors 6 führt. Des weiteren weist die Steuervorrichtung 1 einen Gleichspannungsgenerator 4 auf, dessen Ausgang über eine Diode 5 ebenfalls mit einem Eingang des Gleichstrommotors ó verbunden ist. Der zweite Anschluß des Gleichstrommotors 6 ist mit der gemeinsamen Masseleitung verbunden. Parallel zum Gleichstrommotor ó ist eine Freilaufdiode T geschaltet. Der Eingang des Pulsbreitengenerators 2 wird von dem Ausgang eines Reglers 8 geschaltet. An den Istwerteingang 9 des Reglers 8 ist das Signal eines Drehzahlgebers angelegt, der am Motor befestigt ist. Weiterhin weist der Regler 8 einen Eingang 10 auf, an dem der Sollwert der Drehzahl eingestellt wird.Description of the exemplary embodiment The figure shows a control device 1 for a direct current motor 6. The control device 1 has a pulse width generator 3, which is constructed in a known manner and its pulse width by a control signal is changeable. A diode 3 is connected to the output of the pulse width generator 2, which leads to an input of a DC motor 6. Furthermore, the control device 1 a DC voltage generator 4, the output of which via a diode 5 also is connected to an input of the DC motor ó. The second connection of the DC motor 6 is connected to the common ground line. Parallel to DC motor ó a freewheeling diode T is connected. The input of the pulse width generator 2 is from the exit a controller 8 switched. To the actual value input 9 of the controller 8, the signal of a speed sensor is applied, which is attached to the engine is. Furthermore, the controller 8 has an input 10, at which the setpoint of the Speed is set.

Soll der Motor 6 bei niedrigen Drehzahlen betrieben werden, so sind die vom Pulsbreitengenerator 2 abgegebenen Impulse so schmal, daß sie nicht ausreichen, das Anlaufdrehmoment des Motors 6 zu überwinden. Dies ist insbesondere dann kritisch, wenn der Motor 6 unter Last anlaufen soll, so daß zu dem Anlaufdrehmoment des Motors ein weiteres Moment hinzukommt. Entsprechend Figur 2 wird daher den Impulsen des Pulsbreitengenerators 2 eine Gleichspannung überlagert, die vom Gleichspannungsgenerator 4 abgegeben wird. Die Dioden 3 und 5 dienen zur Entkupplung der beiden Generatoren 3 und 4 untereinander. Durch die Verwendung von Dioden bleibt ein niedriger Innenwiderstand der Generatoren erhalten, was bei einer Entkupplung durch Widerstände ohne weiteres nicht gewährleistet wäre.If the motor 6 is to be operated at low speeds, then the pulses emitted by the pulse width generator 2 are so narrow that they are insufficient, to overcome the starting torque of the motor 6. This is particularly critical when the motor 6 is to start under load, so that the starting torque of the motor another moment is added. According to Figure 2 is therefore the pulses of Pulse width generator 2 superimposed a DC voltage, which is generated by the DC voltage generator 4 is submitted. The diodes 3 and 5 are used to decouple the two generators 3 and 4 below each other. The use of diodes keeps the internal resistance low of the generators, which can easily be achieved with a decoupling by resistors would not be guaranteed.

Die Gleichsspannung des Gleichspannungsgenerators, 4 hat im Vergleich zur Amplitude der Impulse des Pulsbreiten generators 2 einen sehr niedrigen Wert. aweckmäßigerweise wird die Gleichspannung so eingestellt, daß der Motor mit der angehängten Last noch nicht anlaufen kann, wenn die Gleichspannung angelegt ist, sondern nur durch die überlagerten Impulse zum Drehen gebracht wird. Die Drehzahl des Motors wird durch eine Variation der Pulsbreite des Pulsbreitengenerators 2 eingestellt. Sehr kurze Impulse liefern dabei eine sehr niedrige Drehzahl, wobei Nadelimpulse bereits ausreichen, um den Motor zum Anlaufen zu bringen. Eine höhere Drehzahl wird durch eine Veränderung der Ixpulsbreite erreicht.The DC voltage of the DC voltage generator, 4 has in comparison to the amplitude of the pulses of the pulse width generator 2 a very low value. The DC voltage is set in such a way that the motor operates with the the attached load cannot start when the DC voltage is applied, but only made to rotate by the superimposed impulses. The speed of the motor is generated by varying the pulse width of the pulse width generator 2 set. Very short impulses deliver a very low Speed, with needle pulses being sufficient to start the motor. A higher speed is achieved by changing the pulse width.

Mittels der Regelvorrichtung 8 ist es möglich, die Drehzahl des Gleichstrommotors konstant zu halten. Das Ausgangssignal des auf bekannte Art und Weise aufgebauten Drehzahlreglers 8 ist dem Pulsbreitengenerator 2 als Eingangssignal zugeführt, wobei die Amplitude des Regelsignales die Breite der Impulse des Pulsbreitengenerators 2 bestimmt.By means of the control device 8 it is possible to control the speed of the direct current motor keep constant. The output signal of the constructed in a known manner Speed controller 8 is fed to the pulse width generator 2 as an input signal, wherein the amplitude of the control signal the width of the pulses from the pulse width generator 2 determined.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich insbesondere bei Einspritzpumpenprüfständen einsetzen, in der der Motor 6 dazu dient, die Meßpumpe anzutreiben. Wegen der Vielfalt der zu messenden Pumpen und den unterschiedlichen Förderleistungen ist es wüschenswert, daß die Motoren der Meßpumpen einen sehr hohen Drehzahlbereich aufweisen, so daß alle in einem Fahrzeug mit Brennkraftmaschinen vorkommenden Betriebszustände geprüft werden können. Hierbei ist insbesondere die minimale Drehzahl des Motors 6 kritisch, da diese die kleinste zu messende Einspritzpumpe bestimmt, wenn an die Förderleistung der Meßpumpe, die Meßzeit und an die Genauigkeit der Messung gewisse Mindestanforderungen gestellt sind. Meßpumpen im Einspritzpumpenprüfstand haben des weiteren die Eigenschaft, daß zu dem Anlaufmoment des Motors das Anlaufmoment der Meßpumpe hinzukommt, das relativ groß ist. Mit einer Pulsbreitensteuerung allein sind daher die niedrigen erforderlichen Drehzahlen nicht zu erzielen. Durch die C'berlagerung einer Gleichspannung wird erreicht, daß auch hei sehr kurzen Taktimpulsen und einer damit verbundenen sehr niedrigen Drehzahl ein sicheres Anlaufen des Motors gewährleistet ist.The device according to the invention can be used in particular in injection pump test stands insert, in which the motor 6 is used to drive the metering pump. Because of the diversity of the pumps to be measured and the different delivery rates, it is desirable that the motors of the measuring pumps have a very high speed range, so that checked all operating states occurring in a vehicle with internal combustion engines can be. The minimum speed of the motor 6 is particularly critical here, since this determines the smallest injection pump to be measured, if the delivery rate is concerned the measuring pump, the measuring time and the accuracy of the measurement certain minimum requirements are posed. Metering pumps in the injection pump test bench also have the property that the starting torque of the measuring pump is added to the starting torque of the motor, the is relatively large. With pulse width control alone, therefore, the low not to achieve the required speeds. By superimposing a direct voltage it is achieved that even very short clock pulses and one associated with them very a safe start of the motor is guaranteed.

Bei entsprechender Auslegung des Motors ist es ebenfalls möglich, damit die zu prüfende Einspritzpumpe selbst anzutreiben, da hierbei die gleiche Problematik gegeben ist.If the motor is designed accordingly, it is also possible so that the injection pump to be tested can be driven by itself, since this is the same Problem is given.

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Claims

Claims 0 device for regulating or controlling the speed of a DC motor by means of a pulse width generator, characterized in that a DC voltage generator (4) is provided, the output voltage of which is small compared to the amplitude of the pulse width generator (2), and that the signal of the DC voltage generator (4) superimposed on the signal from the pulse width generator (3) is.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the signals the DC voltage generator (4) and the pulse width generator (2) via diodes (3, 5) are merged.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the arrangement for driving motors (6) in measuring circuits of an injection pump test stand Is used.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the controlled variable an amount of liquid dispensed by a pump driven by the motor (6) Is used.