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Elektrischer Geschwindigkeits- und Wegstreckenmesser
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für Fahrzeuge Die Erfindung betrifft einen elektrischen Geschwindigkeits-und
Wegstreckenmesser für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Diese elektrischen Geschwindigkeits- und Wegstreckenmesser gehören
zu der Gattung der sogenannten E-Tachos, deren grundsätzlicher Vorteil darin besteht,
statt über eine flexible Welle ("Flexwelle") über freizügig zu verlegende elektrische
Leitungen mit einem Geber verbunden zu sein.
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Ein bekannter elektrischer Geschwindigkeits- und Wegstreckenmesser
für Fahrzeuge der eingangs genannten Gattung besteht im wesentlichen aus drei im
Dreieck geschalteten von einem Drehstromgenerator als Geber gespeisten Spulen, in
deren Drehfeld ein Magnet sowie gleichachsig mit ihm eine Wirbelstromglocke eines
Tachometers drehbar angeordnet sind. Das Drehfeld erzeugt in Verbindung mit dem
Magneten ein so großes Drehmoment, daß das Zählwerk eines Wegstreckenmessers über
ein Schneckengetriebe angetrieben wird. Die Wirbelstromglocke wird ebenfalls unter
der Wirkung des Drehfeldes mitgenommen und entgegen der Kraft einer Feder um einen
der Geschwindigkeit des Fahrzeuges proportionalen Winkel ausgelenkt. Dabei ist die
Auslenkung durch den Magneten des Motors unterstützt.
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Als einfache Form des Gebers wird statt des mit dem Getriebe des Fahrzeugs
gekuppelten Drehstromgenerators ein dreiphasiger Kontaktgeber verwendet, der folgendermaßen
aufgebaut ist: Zwei gegeneinander isolierte Schleifringe auf einer Welle sind über
je eine Kontaktbürste mit je einem Pol der Fahrzeugbatterie als Gleichspannungsquelle
verbunden. Jeder Schleifring steht mit einem weiteren Schleifkontakt in elektrischer
Verbindung. Die beiden Schleifkontakte sind an den Enden zweier um 1800 gegeneinander
versetzter Arme auf der Welle angeordnet und schleifen auf einer dreiteiligen Segmentscheibe.
Von jedem Segment der Segmentscheibe wird ein Puls zur Einspeisung in die drei im
Dreieck geschalteten Spulen erzeugt (DE-GBM 1 610 729).
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Es hat sich herausgestellt, daß dieser elektrische Geschwindigkeits-
und Wegstreckenmesser zwar in der beabsichtigten und beschriebenen Weise bei Speisung
durch Drehstromgeneratoren funktioniert, nicht aber mit der angegebenen einfachen
dreiphasigen Kontaktvorrichtung. Die Drehstromspeisung erfordert nicht nur relativ
teure Geber, sondern hat auch den grundsätzlichen Nachteil, daß der Geschwindigkeits-
und Wegstreckenmesser nicht für jedes Weginkrement proportional angetrieben wird,
sondern kontinuierlich läuft. Bei einer Einspeisung von Impulsen aus dem einfachen
Kontaktgeber kommt hingegen kein Drehfeld zustande, welches bei einer eisenlosen
Ausführung des Geschwindigkeits- und Wegstreckenmessers, wie zum Stand der Technik
vorgesehen, einen eindeutigen Anlauf in einer Richtung bewirkt: »ie bekannte Kontaktvorrichtung
erzeugt in jeder von drei Phasen für drei Zuleitungen zu den Spulen unipolare Pulse,
die durch eine konstante Pulshöhe über 180 elektrische Grad (bezogen auf die Pulsfrequenz)
gekennzeichnet sind. Die drei Phasen sind dabei in üblicher Weise um je 1200 gegeneinander
verschoben.
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Daraus ergibt sich, daß jeweils zwei Spulen erregt sind, während die
dritte Spule keinen Beitrag zur Erregung liefert.
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Ein gleichmäßiges Drehfeld wird damit nicht gebildet,und es sind ungleichmäßige
Schrittwinkel sowie beim Anlaufen Resonanzstellen bzw. ein außer Tritt fallen des
Motors festgestellt worden.
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Diese Nachteile könnten zwar dadurch weitgehend beseitigt werden,
daß die Spulen auf Polschuhen großer magnetischer Leitfähigkeit angeordnet sind,
die mit einem ebenso magnetisc leitenden Rückschluß verbunden sind. Ein solcher
Aufbau des Geschwindigkeits- und Wegstreckenmessers ist aber nicht ohne weiteres
für höhere Geberfrequenzen realisierbar und zumindes aufwendig.
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Zu der vorliegenden Erfindung gehört daher die Aufgabe, einen elektrischen
Geschwindigkeits- und Wegstreckenmesser für Fahrzeuge der eingangs genannten Gattung
ohne Pol schuhe und magnetischen Rückschluß und mit einer einfachen Ausbildung des
Gebers zur Erzeugung der in die Spulen eingespeisten Pulse so weiter zu entwickeln,
daß trotzdem ein gleichmäßiges Drehfeld erzeugt wird, bei dem sich konstante Schrittwinkel
auch bei Hochlauf des Magneten einstellen. Insbesondere soll ein außer-Tritt-Fallen
des Magneten während des Hochlaufs sicher vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs
1 angegebene Erfindung speziell gelöst.
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Eine allgemeinere Lösung ist in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs
4 angegeben.
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Bei der speziellen Lösung gehört zum Betrieb des Geschwindigkeits-
und Wegstreckenmessers ein Impulsgeber, der unterschiedliche Impulshöhen nach jeweils
60 elektrischen Grad und
unterschiedliche Pulspolarität nach jeweils
180 Grad erzeugt.
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Beispielsweise beginnt der Puls für die Phase 1 mit dem halben Höchstwert,
steigt nach 60 Grad auf den Höchstwert und fällt nach 120 Grad wiederum auf den
halben Höchstwert ab. Zwischen 180 Grad und 240 Grad kehrt sich die Polarität des
Pulses auf den halben negativen Höchstwert um. Von 240 -300 Grad stellt sich der
negative Höchstwert ein, der ab 300 Grad auf den halben negativen Höchstwert abfällt
bis ab 360 Grad der beschriebene Pulsverlauf von vorne beginnt. Die Pulse für die
zweite und dritte Phase sind gegenüber dem geschilderten Puls jeweils um 1200 verschoben.
Durch die Speisung der Spulen mit diesen Impulsen wird in jeweils zwei Spulen eine
Magnetisierung in der gleichen Richtung und des gleichen Betrags erzeugt, während
in der dritten Spule die Magnetisierung den doppelten Betrag, aber in umgekehrter
Richtung annimmt. Dadurch ist die Magnetisierung in jeweils einer Spule hervorgehoben,
und zwar nacheinander für alle Spulen in der Art eines Drehfeldes. Diese Impulse
lassen sich durcyelektronische Schaltungsanordnungen mit geringem Aufwand aus den
üblichen Weginkrementimpulsen erzeugen. Sie ergeben sechs definierte Stellungen
des Wegstreckenmessers, der somit als Schrittmotor wirkt. Damit werden exakte Messunger
der Wegstrecke in einer einfachen Anordnung erzielt, die zudem die gleichzeitige
Erfassung der Geschwindigkeit ermöglicht.
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Die Impulse zur Speisung der in Sternschaltung angeordneten Spulen
werden in wenig aufwendiger Weise mit drei Transistorbrückenschaltungen nach Anspruch
2 erzeugt. Jede Transistorbrückenschaltung enthält dabei zwei in Reihe geschaltete
Transistoren, und zwar einen n-p-n-Transistor und einen p-n-p-Transistor. Jeweils
einer dieser beiden Transistoren einer Transistorbrückenschaltung wird leitend gesteuert,
und zwar die Transistoren zweier Brückenschaltungen jeweils in
gleicher
Weise. Dadurch speisen je zwie Brückenschaltungen einen einfachen Strom in die Spulen
ein, während ein Transistor der dritten Schaltung den doppelten Strom durch die
dritte Spule leitet.
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Zur Ansteuerung der Transistorbrückenschaltungen ist eine Motorschaltlogikanordnung
vorgesehen, die die Transistoren in einer solchen Abfolge leitend steuert, daß sich
das geschilderte Drehfeld einstellt. Auch die Motorlogikschaltungsanordnung ist
wenig aufwendig und kann im einzelnen zweckmäßig mit einem sechsstufigen Ringzähler
aufgebaut sein, der die Steuerzeitabschnitte über jeweils 60 elektrische Grad bildet.
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Bei der allgemeinen Lösung nach Anspruch 4, um mit drei in einem Stator
angeordneten Spulen, die im Stern oder Dreieck geschaltet sein können, ein Drehfeld
zu erzeugen, werden die die Spulen beaufschlagenden treppenförmigen Spannungspulse
in Form einer angenäherten, zu einer Spannung Null symmetrischen Sinus form durch
einen elektronischen Puls generator erzeugt bzw. synthetisiert. Dies geschieht in
der Weise, daß mit 3n Stufen pro 90 Winkelgrad ein Teil der Sinusform angenähert
wird, wobei n eine ganze Zahl ist. Damit können die drei Spannungspulse zur Speisung
der drei Spulen einfach und exakt gegeneinander um je 1200 phasenverschoben werden.
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Es hat sich herausgestellt, daß für einen befriedigend kontinuierlichen
Lauf des Rotors insbesondere bei einer Dreieckschaltung der Statorspulen der Impulsgeber
in wenig aufwendiger Weise so aufgebaut sein kann, daß er treppenförmige Spannungsimpulse
erzeugt, welche die Sinusform mit 6 Stufen pro 90 Winkelgrad annähern.
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Bessere Annäherungen an die Sinusform mit 9 oder 12 oder 15 Stufen
pro 90 Winkelgrad können elektronisch immer noch mit vergleichsweise wenig aufwendigen
Mitteln im Vergleich zu einem Drehstromgenerator erzeugt werden Mit diesen synthetisierten
treppenförmig-sinusförmigen Spannungspulsen lassen sich aber praktisch die gleichen
Betriebseigenschaften des Motors erzielen, wie bei einer Speisung aus einem aufwendigen
Meß-Drehstromgenerator.
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Die Endstufen zum Speisen der Spulen des Stators sind zweckmäßig nach
Anspruch 9 als durch den Impulsgeber analog ansteuerbare Transistorbrückenschaltungen
aufgebaut, über welche die Spulen jeweils mit einem Pol der zweipoligen Gleichspannungsquelle
entsprechend der treppenförmigen Sinusform beaufschlagbar sind.
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Bei einer Dreieckschaltung der Spulen können diese bei sonst gleicher
Dimensionierung mit gegenüber einer Sternschaltung vergleichsweise niedriger Spannung
betrieben werden, die zwischen den Eckpunkten der Dreieckschaltung angelegt wird.
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Dadurch lassen sich die Endstufen mit weniger aufwendigen Transistoren
ausrüsten.
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Um auch bei niedrigen Frequenzen des Weginkrementpulses einen unruhigen
Lauf des Rotors zu vermeiden, wird besonders vorteilhaft eine frequenzabhängige
Spannungssteuerung der Spannungspulse nach Anspruch 10 vorgesehen. Dadurch wird
ein Drehmomentüberschuß bei niedriger Frequenz des Weginkrementpulses vermieden,
der sonst eine unregelmäßig hin und her Mirhelstromsystem gehende Anzeige eines
mit dem verbundenen Zeigers hervorrufen kann, wenn das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit
fährt. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist auch vermieden, daß die Anzeige an
bestimmten Stellen auf der
Skala bzw. bei bestimmten Geschwindigkeiten
sprunghaften Änderungen unterliegt, die störend wirken können.
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Dies-geschieht dadurch, daß zur Speisung der Spulen des Rotors Spannungspulse
erzeugt werden, deren Amplitude -bei gleichbleibender Kurvenform - mit steigender
Frequenz des Weginkrementpulses wächst, so daß der Spulenstrom trotz steigender
Frequenz annähernd konstant bleibt. Somit läßt sich der elektrische Geschwindigkeits-
und Wegstreckenmesser so dimensionieren, daß auch bei hoher Frequenz des Weg- |
inkrementpulses ein genügend hohes Drehmoment des Rotors erzeugt wird, um eine genaue
Anzeige bzw. Messung zu gewährleisten,ohne bei niedriger Frequenz der Weginkrementpulse
einen unerwünschten Drehmomentüberschuß gegenüber dem ansteigenden Drehmoment des
Wirbelstromsystems zu erzeugen. -Außer den geschilderten Vorteilen läßt sich die
stetige frequenzabhängige Steuerung der Amplitude der Spannungspulse mit verhältnismäßig
wenig aufwendigen Mitteln, einem integrierten Schaltkreis, realisieren, der die
Endstufen zur Speisung der-Spulen analog ansteuert.
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Damit der Magnet des Rotors auch unter ungünstigsten Bedingungen nicht
außer Schritt fällt, kann zweckmäßig zusätzlich die Maßnahme nach Anspruch 11 vorgesehen
werden. Damit wird sichergestellt, daß der Wegstreckenmesser für höchste Anforderungen
auch dann einwandfrei hochläuft, wenn beispielsweise die Weginkrementimpulsfrequenz
50 Hertz überschreitet und eine Unterbrechung eintritt. Unterbrechungen können beispielsweise
durch Blockieren von Fahrzeugrädern bei Notbremsungen entstehen oder aber, wenn
versehentlich im Betrieb des Fahrzeuges die Gleichspannungsquelle unterbrochen wird.
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Zur Vermeidung eines unruhigen Rotorlaufs bei niedrigen Frequenzen
des Weginkrementpulses kann statt der besonders vorteilhaften Ausgestaltung nach
Anspruch 12 eine Strombegrenzung der Pulse, die in die Spulen eingespeist werden,
vorgesehen sein. Damit wird vermieden, daß bei niedrigen Frequenzen bis ca. 10 Hertz
Drehmomentüberschüsse entstehen und der Rotor in starke Schwingungen gerät.
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Wegen des Einflusses des Rotors auf die Wirbelstromglocke wird dadurch
auch ein Zeigerzappeln vermieden.
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Obwohl die Erfindung besonders vorteilhaft für eisenlose Systeme der
Spulenanordnung eingesetzt wird, ist sie nicht auf Systeme ohne jeden magnetischen
Rückschluß beschränkt.
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Vielmehr kann nach Anspruch 13 vorteilhaft ein Wirbelstromrückschlußring
im Abstand zu den Spulen vorgesehen sein, der den elektrischen Geschwindigkeits-
und Wegstreckenmesser gegenüber benachbarten Systemen abschirmt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit 13 Figuren
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine vereinfachte schaubildliche Darstellung des elektrischen
Geschwindigkeits- und Wegstreckenmesser ; Fig. 2 eine Variante der Motoranordnung
nach Fig. 1; Fig. 3 ein Blockschaltbild der Gesamtanordnung in einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 4 Brückenendstufen als Transistorbrückenschaltung; Fig. 5 ein Diagramm der
erzeugten Pulse für die Rotor anordnung;
Fig. 6 das Motor- und
Wirbelstromdrehmoment in Abhängigkeit von der Weginkrementfrequenz; Fig. 7 eine
Abwandlung des Blockschaltbilds nach Figur 3; Fig. 8 Brückenendstufen für die Spulen
des Stators in Dreieckschaltung; Fig. 9a, b, c, d Diagramme der treppenförmigen
Spannungspulse, die eine symmetrische Sinusform annähern, und Fig. 10 die in die
Dreieckschaltung der Spulen gespeiste Spannung, der Spulenstrom, das Motordrehmoment
und das Wirbelstromdrehmoment in Abhängigkeit von der Weginkrementfrequenz.
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In Figur 1 ist als Bestandteil eines Gebers 1 von Weginkrementimpulsen
ein Schutzrohrkontakt dargestellt. Die Weginkrementimpulse werden in eine Motorschaltlogik
2 eingespeist, die drei Brückenendstufen 3, 4, 5 zur Erzeugung von Pulsen steuert.
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Die in noch zu beschreibender Weise erzeugten Pulse werden in drei
im Stern geschalteten Spulen 6, 7, 8 der Motor- und Wirbelstromanordnung eingespeist.
Die Motor- und Wirbelstromanordnung umfaßt eine Wirbelstromglocke 9, siehe auch
Fig. 2, die über eine Welle 10 einen Geschwindigkeitszeiger 11 entgegen der Kraft
einer Feder 12 auslenkt.
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Ein koaxial zu der Welle 10 gelagerter Magnet 13 als Rotor treibt
über eine Schnecke 14 und weitere nicht bezeichnete Getriebeelemente ein Rollenzählwerk
15 an.
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Die Motor- und Wirbelstromanordnung nach Fig. 1 ist also eisenlos,
d.h. ohne Pol schuhe und magnetischen Rückschluß ausgebildet.
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In der Ausführungsform nach Fig. 2 ist dargestellt, wie die Spule
8 auf ein Gehäuse 22 aus Kunststoff gewickelt ist. Zusätzlich ist in der Ausführungsform
nach Fig. 2 noch ein die Wirbelstromglocke nach außen abschirmender Rückschlußring
16 vorgesehen.
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In der Gesamtanordnung der elektronischen Schaltung nach Fig 3 ist
eine Eingangsschaltung zur Impulsaufbereitung mit 17 bezeichnet. In einem PLL Baustein
18 wird eine Frequenzrampe zum Beschleunigen der Motoranordnung aus dem Stillstand
oder aus niedriger Schrittgeschwindigkeit gebildet. Außerdem wird in diesem Baustein
die Frequenz der Weginkrementimpulse mit derjenigen der Frequenzrampe verglichen.
Eine Steuerleitung 18a bestimmt in Verbindung mit einer Umschaltlogik 1 ob die Weginkrementimpulse
oder die aus der Frequenzrampe abgeleiteten Impulse als Steuerfrequenz verwendet
wird. Die Steuerfrequenz wird in einem Erkennungsteil mit einem Frequenz/Spannungswandler
20 und einem Spannungsänderungs-Detektor 21 ausgewertet. Das Ergebnis der Auswertung
steuert über eine Leitung 23 den Vergleich der Weginkrementimpulse mit der Frequenzrampe.
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Die Steuerfrequenz, die entweder die Weginkrementfrequenz oder eine
Frequenz der Frequenzrampe ist, wird über eine Leitung 24 in eine Motorschaltlogik
25 eingespeist. Die Motorschaltlogik umfaßt insbesondere einen sechsstufigen Ringzähler,
der für jeden Impuls der Steuerfrequenz um eine Stufe weitergeschaltet wird. Ein
Zählzyklus des Ringzählers wird also mit sechs Steuerfrequenzimpulsen durchlaufen.
Von jeder Stufe des Ringzählers gehen Ansteuerleitungen 26 bis 31 für die Brückenendstufen
3 bis 5 ab.
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Die Brückenendstufen sind gemäß Fig. 4 als Transistorbrücken schaltungen
ausgebildet. Es ist aus Fig. 4 ersichtlich, daß zu jeder der Transistorbrückenschaltungen
ein p-n-p-Transistc z.B. 3a und in Reihe zu dessen Emitterkollektorstrecke ein n-p-n-Transistor
3b vorgesehen sind. Es ist aus Fig. 4 ohne weiteres ersichtlich, wie die Brückenmittelpunkte,
d.h. die Verbindungen zwischen den beiden Transistoren einer Transistor brückenschaltung
an die in Sternschaltung geschalteten Spulen 6 bis 8 angeschlossen sind.
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Zu Fig. 3 ist noch eine Schaltungsanordnung 32 zur Frequenzabhängigen
Strombegrenzung bemerkenswert. Diese Schaltungsanordnung wird ebenfalls durch die
Weginkrementimpulse umgeschaltet, und zwar von einem relativ niedrigen Wert von
beispielsweise 70 mA bis 40 Hertz auf einen größeren Wert von beispielsweise 150
mA über 40 Hertz. Dieser Strom wird über eine Leitung 33 in die Endstufen 3 bis
5 eingespeist, um eine Abschwächung des Motordrehmoments bei kleinen Frequenzen
und damit eine Dämpfung der Rotorbewegung zu erreichen Aus Fig. 5 sind im einzelnen
die Kurvenformen und die gegenseitigen phasenmäßigen Beziehungen der Pulse der Phasen
1, 2 und 3 ersichiich, die mit der Motorschaltlogik 25 und den Endstufen 3 bis 5
- wie in Fig. 4 detaillierter dargestellt -erreicht werden. Beispielsweise wird
zu Beginn des ersten Schritts zwischen 60 und 120 elektrischen Grad die Spule 7
ebenso wie die Spule 8 mit jeweils dem halben maximalen Strom in einer negativen
Richtung beaufschlagt, da die Transistoren 4b und 5b leiten, während gleichzeitig
die Spule 6 von den vollen maximalen Strom in der positiven Richtung bei leitendem
Transistor 3a durchflossen wird. Es erzeugt also, wie aus Fig. 5 weiter ersichtlich,
jeweils eine der drei Spulen 6 bis 8 jeweils einen maximalen magne-
tischen
Fluß, dem jeweils der halbe Fluß durch die beiden anderen Spulen gegenübersteht.
Es wird so trotz der grobstufigen Kurvenform der Pulse in den Phasen 1, 2 und 3
ein solches Drehfeld in der Motoranordnung sowohl nach Fig. 1 als auch nach Fig.
2 gebildet, daß der Magnet des Rotors um gleichmäßige Schrittwinkel ohne Resonanzstellen
oder außer-Tritt-Fallen in der Anlaufphase schrittweise gedreht wird.
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Aus Figur 6 ist ersichtlich, wie das Drehmoment des Rotors mit fallender
Frequenz der Weginkrementimpulse zunimmt. Deswegen ist zum Dämpfen mechanischer
Schwingungen vorgesehen, daß in dem Bereich von Null bis 40 Hertz der Pulsstrom
herabgesetzt wird, so daß sich das Drehmoment reduziert. Das von dem Wirbelstromsystem
erzeugte Drehmoment steigt dagegen mit wachsender Frequenz und entsprechend schnell
rotierendem Drehfeld an.
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Die Schaltungsvariante nach Figure 7'dient zur Erzeugung treppenförmiger
Spannungspulse, die eine zu einer Spannung Null symmetrische Sinusform annähern,
um damit dreieckig geschaltete Spulen 6 - 8 des Motors zu beaufschlagen.
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Hierzu dient ein Impulsgeber bzw. Impulsgenerator 34, der drei um
1200 gegeneinander verschobene angenähert sinusförmige Spannungspulse generiert.
Die Synchronisation dieser Pulserzeugung bzw. Frequenzsteuerung erfolgt über die
Leitung 24, die gemäß Figur 3 eine Steuerfrequenz führt, welche entweder die Weginkrementfrequenz
oder eine Frequenz der Frequenzrampe ist.
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In dem integrierten Schaltkreis, der den Impulsgeber 34 umfaßt, folgt
außerdem eine frequenzabhängige Spannungssteuerung der generierten Spannungspulse
in der Weise, daß
die Spannung mit wachsender Steuerfrequenz ansteigt.
Der Teil des integrierten Schaltkreises, der die Steuereinrichtung zur dieserart
stetigen Steuerung der Amplitude der Spannungspulse umfaßt, ist mit 35 bezeichnet.
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Der Impulsgeber 34 und die Steuereinrichtung 35 in der Ausfuhrungsform
nach Figur 7 ersetzen also die Motorschaltlogik 25 und den separaten Strombegrenzer
32 in der Ausführungsform nach Figur 3.
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Von der Steuereinrichtung 35 führen Ansteuerleitungen 36 - 41 zu analog
ansteuerbaren Endstufen 42 - 44. Diese Endstufen sowie ihre Verbindung mit den im
Dreieck geschalteten Spulen des Stators sind im einzelnen in Figur 8 dargestellt:
Danach sind die Brückenendstufen 42, 43, 44 als Transistorbrückenschaltungen aufgebaut.
Zu jeder Transistorbrückenschaltung gehört ein n-p-n-Transistor z.B. 42a, zu dessen
Emitterkollektorstrecke ein n-p-n-Transistor 42b geschaltet ist. Die Brückenmittelpunkte
als Verbindungen zwischen den beiden genannten Transistoren jeder Transistorenbrückenschaltung
stehen wiederum mit den Eckpunkten der im Dreieck geschalteten Spulen 6, 7 und 8
in Verbindung, wie detailliert in Figur 8 dargestellt ist. Die Endstufen 42 - 44
werden über die Ansteuerleitungen 36 - 41 so angesteuert, daß die drei Spulen 6
- 8 mit urn 1200 gegeneinander verschobenen treppenförmigen Spannungspulsen symmetrisch
zu der Spannung Null beaufschlagt werden, die aus der Betriebsspannung durch die
Brückenschaltungen abgezweigt werden. Je 900 der angenähert sinusförmigen Spannungspulse
hat dann - je nach Organisation des Impulsgebers 34 - eine abgestufte Kurvenform,
wie sie für 90" in Figur 9 der Varianten a, b, c oder d dargestellt ist. Die anzunähernde
Sinusform ist darin mit einer unter-
brochenen Linie gezeigt. Im
Unterschied zu den Brückenendstufen nach Figur 4 werden hier also die Transistoren
der Brückenendstufen in der Regel nicht ganz geöffnet oder geschlossen, sondern
stellen unterschiedliche Bahnwiderstände dar, um in ihrem Zusammenwirken die abgestuften
Spannungen der Spannungspulse zu erzeugen. In den Figuren 9a - d nehmen die Stufen
von 6 über 9 und 12 bis 15 zu, um die Sinusform mit zunehmend besserer Annäherung
zu erreichen. Trotzdem wird der Sinus nicht stetig mit analogen Mitteln erzeugt,
sondern in exakter Weise.in dem Impulsgeber bzw. Impulsgenerator 34 digital aufgebaut,
um reproduzierbare Größen und Phasenlagen in Abhängigkeit von der Steuerfrequenz
bei verhältnismäßig geringem Gesamtaufwand zu erzielen.
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Die in der frequenzabhängigen Steuereinrichtung 35 erzeugte Spannung
U ist in Figur 10 in Abhängigkeit von der Drehzahl 5 n bzw. von der Steuerfrequenz
f dargestellt. Es ist erkennbar, daß die Spannung U mit steigender Frequenz bis
zu der 5 Frequenz f ansteigt, um anschließend konstant zu bleiben.
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max.
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In dem ansteigenden Zweig der Spannung U5 ist der Spulenstrom I annähernd
konstant und damit auch das von dem Rotor des Geschwindigkeits- und Wegstreckenmessers
erzeugte Drehmoment MMot Erst über der maximalen Frequenz fnax fällt das Motormoment
entsprechend dem sinkenden Strom ab. Bei dem konstanten Motormoment ergibt sich
die annähernd linear ansteigende Leistung, die von dem Rotor bis zu der Drehzahl
nmax. erzeugt wrd. Das Drehmoment Mwirb. der Wirbelstromglocke nimmt in konventioneller
Weise annähernd proportional der Drehzahl n zu. Es ist aus Figur 10 erkennbar, daß
das Motordrehmoment M bei kleinen Frequenzen bzw. Drehzahlen Mot keinen unerwünschten
Drehmomentüberschuß erzeugt, trotz ausreichenden Motormoments bei höheren Drehzahlen,
um eine genauer Wegstreckenmessung zu gewährlei-;ten.