DE3447348A1

DE3447348A1 - Motortreiberschaltungsanordnung fuer einen motorsteller

Info

Publication number: DE3447348A1
Application number: DE19843447348
Authority: DE
Inventors: Hidetaka Furukawa Miyagi Numata
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1983-12-29
Filing date: 1984-12-24
Publication date: 1985-07-11
Also published as: GB2152243B; GB8432556D0; JPS60111392U; US4591773A; JPH0223116Y2; GB2152243A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Motortreiberschaltungsanordnung für einen Motorsteller, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs,

Fig. 1 zeigt einen bereits konzipierten Motorsteller mit einem Motor 1, der ein Ventil 2 um einen Winkel θ zwischen zwei Positionen A und B drehen kann. Generell umfaßt das Motortreibersystem des Motorstellers der beschriebenen Art eine (nicht gezeigte) Steuereinrichtung zum Eingeben einer Sollpositionsinformation und einen (nicht gezeigten) Sensor zum Ausgeben der die Position des Ventils 2 betreffenden Positionsinformation. Das Motortreibersystern enthält einen Servomechanismus, der in Abhängigkeit vom Eingangssignal von der Steuereinrichtung und dem Ausgangssignal vom Sensor so betrieben wird, daß der Motor 1 vorwärts oder rückwärts getrieben wird, um das Ventil 2 in eine gewünschte Position zu drehen. Der Motor 1 wird angehalten, wenn das Ausgangssignal vom Sensor dem über die Steuereinrichtung eingegebenen Eingangssignal gleich geworden ist/ d.h. wenn das Ventil 2 die Sollwinkelposition erreicht hat, die durch das über die Steuereinrichtung gelieferte Eingangssignal bestimmt worden ist. Beim Betrieb dieses Motorstellers kann jedoch öfter einmal der Fall eintreten, daß das Ventil während der Drehung aufgrund irgendeiner Störung oder eines Hindernisses festgesetzt wird, während dem Motor 1 kontinuierlich der Treibstrom zugeführt wird. Dieser Zustand wird gewöhnlich als "Motorhemmung" bezeich-

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net. Wenn dem Motor im Zustand der Motorhemmung kontinuierlich Treibstrom zugeführt wird, brennt der Motor 1 aus oder wird auf andere Weise beschädigt.

Es ist eine Hauptaufgabe der Erfindung, die Motortreiberschaltungsanordnung so zu verbessern, daß das beschriebene Problem der bereits konzipierten Motortreiberschaltungsanordnung überwunden wird.

Eine Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch angegeben.

Eine erfindungsgemäße Motortreiberschaltungsanordnung für einen Motorsteller umfaßt eine Steuereinrichtung zur Eingabe eines Treibsteuersignals für den Motor, einen Sensor, der ein der Position des Stellers entsprechendes Ausgangssignal abzugeben vermag, und einen Komparatorabschnitt, der das über die Steuereinrichtung eingegebene Eingangssignal und das Ausgangssignal vom Sensor zu vergleichen vermag und ein Ausgangssignal erzeugen kann, auf dessen Grundlage der Motor getrieben und gesteuert wird. Dabei sind eine Differenzierschaltung zum Differenzieren des Ausgangssignals des Komparatorabschnittes und ein Zeitgeberabschnitt, der vom Ausgangssignal der Differenzierschaltung steuerbar ist, vorgesehen, und die Treibsteuerung des Motors durch das Ausgangssignal des Komparatorabschnittes ist nur innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer, abhängend vom Ausgangssignal des Zeitgeberabschnittes, durchführbar.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung besteht also darin, die Zeitdauer, in welcher die Treibsteuerung durch-

geführt wird, mittels eines Zeitgebers zu begrenzen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, den Zustand einer Motorhemmung oder eines Motorfestsitzens in einem Motorsteller innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer zu beenden, so daß ein schädliches Resultat wie das Abbrennen des Motors vorteilhafterweise verhindert werden kann.

Die Erfindung und weitere Aufgabenaspekte der Erfindung sowie vorteilhafte Weiterbildungen und Vorteile der Erfindung werden nun anhand einer Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine erläuternde Darstellung der Betriebsweise eines Motorstellers; und

Fig. 2 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, in einem Motorsteller verwendbaren Motortreiberschaltungsanordnung.

Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung einer Ausführungsform der Erfindung. In dieser Figur kennzeichnet die Bezugsziffer 1 einen Motor, der dem in Fig. 1 gezeigten entspricht. Zum Zweck der Vereinfachung und Verkürzung der Beschreibung wird hinsichtlich der einzelnen Komponenten dieser Schaltungsanordnung und hinsichtlich deren genauer Verschaltung miteinander ausdrücklich auf die Darstellung in Fig. 2 verwiesen, sofern im folgenden eine ausdrückliche wörtliche Beschreibung nicht gegeben wird.

Diese Ausführungsform der Erfindung umfaßt verschiedene

Teile, nämlich:

Ein Steuerpotentiometer 3; einen Komparatorabschnitt 4, der einen Verstärker 401, Komparatoren 402, 403 und Widerstände 404 bis 407 aufweist; einen Differenzierschaltungsabschnitt 5 mit Transistoren 501, 502, einem UND-Gatter 503, Widerständen 504 bis 513 und Kondensatoren 514, 515; einen Zeitgeberabschnitt 6 mit einem Monovibrator-IC 601 (IC steht für integrierte Schaltung)) beispielsweise des Typs HD 14 538, einem Widerstand 602 und einem Kondensator 603; einen Gatterabschnitt 7 mit den UND-Gattern 701, 702; einen Motortreiberabschnitt 8 mit einem Motortreiber-IC

801, beispielsweise des Typs BA 6209, und Kondensatoren

802, 803; und ein Motorsensorpotentiometer 9.

Bevor zur Beschreibung der erfindungsgemäßen Motortreiberschaltung übergegangen wird, wird das Prinzip der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Motorstellers unter spezieller Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert.

Das in Fig. 1 gezeigte Ventil 2 wird mittels des Motors 1 betätigt, um innerhalb des maximalen Winkelbereichs θ zwischen den Positionen A und B gedreht zu werden. Die Zeitdauer, die erforderlich ist, um das Ventil 2 durch diesen maximalen Winkelbereich zu drehen, wird durch t dargestellt. Diese Zeitdauer t wird nachfolgend als die ,"Maximalzeit" bezeichnet. Die Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem die Bewegung des Ventils 2 begonnen wird, und dem Zeitpunkt, zu welchem ggf. eine Motorhemmung auftritt, kann unabhängig von der Anfangsposition und der Festsitzoder Hemmposition nicht langer als die Maximalzeit t sein.

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Erfindungsgemäß wird die Zufuhr des Treiberstroms zum Motor 1 unter allen Umständen innerhalb der Maximalzeit t beendet. Folglich kann der Zustand der Motorhemmung nicht langer dauern als die Maximalzeit t. Bei einem gewöhnlichen Motorsteller der beschriebenen Art ist die Maximalzeit t recht kurz, wobei man einmal von 10 Sekunden oder einer kürzeren Zeit ausgehen kann. Daher kommt es selbst dann nicht zu einem Ausbrennen oder einem Schaden des Motors, wenn der Motor für die Zeitdauer der Maximalzeit t im Zustand der Motorhemmung gehalten wird.

Aus diesem Gesichtspunkt heraus ist die in einem Motorsteller verwendbare, erfindungsgemäße Motortreiberschaltung so aufgebaut, daß die Treibstromzufuhr nicht über die genannte Maximalzeit t hinaus anhält.

Die Erfindung wird nun anhand der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform näher betrachtet und erläutert.

Bei der Schaltung in Fig. 2 wird die Steuerspannung zum Treiben des Motors 1 über das Steuerpotentiometer 3 eingegeben, während das Motorsensorpotentiometer 9 betriebsmäßig mit dem Motor 1 gekoppelt ist, so daß es eine Spannung erzeugen und abgeben kann, die der Position des in Fig. 1 gezeigten Ventils 2 entspricht. Die Eingangsspannung vom Steuerpotentiometer 3 und die Ausgangsspannung vom Motorsensorpotentiometer 9 werden im Komparatorabschnitt 4 miteinander verglichen, und der an den Motor 1 gelieferte Treibstrom wird in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleichs gesteuert. Die Arbeitsweise der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform wird unter Heranziehung der Fig. 1 erläutert.

Um die Erläuterung zu vereinfachen, werden die Ausgangs-

spannung des MotorSensorpotentiometers 9 (nachfolgend als "Sensorspannung E" bezeichnet) und die Drehrichtungen des Motors 1 folgendermaßen definiert:

(i) Die Sensorspannungen, die man erhält, wenn das Ventil 2 (siehe Fig. 1) die Positionen A bzw. B einnimmt, werden durch E(A) bzw. E(B) ausgedrückt, wobei sie die Bedingung

E(A) < E(B)

erfüllen. Daher erzeugt das Motorsensorpotentiometer 9 eine Sensorspannung E, deren Änderungen in dem Bereich

E(A) £ E C E(B)

liegen, und zwar entsprechend der Position des Ventils 2 innerhalb des maximalen Bewegungswinkelbereichs Θ.

(ii)Die Betriebsrichtung des Motors zum Drehen des Ventils 2 in Richtung eines Pfeils b wird als "Vorwärtsrichtung" festgelegt, während die Betriebsrichtung für das Treiben des Ventils 2 in Richtung eines Pfeils a als "Rückwärtsrichtung" definiert wird.

Die Betriebsweise der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform wird nun erläutert. Dabei wird angenommen, daß sich der Motorsteller in einem sicheren Zustand befindet, ohne an irgendeiner Abnormalitat wie einer Motorhemmung zu

leiden, und daß das Ventil 2 in der in Fig. 1 gezeigten Position θ-| stationiert ist. In diesem Zustand erzeugt das Motorsensorpotentiometer ein Ausgangssignal, d.h. das Sensorausgangssignal E(Θ*), das in den Bereich fällt, der ausgedrückt wird durch

(e(A) < ECe₁) < E(B)) .

Diese Sensorspannung E(O₁) wird dem (+)-Anschluß des Komparators 402 des Komparatorabschnittes 4 bzw. dem (-)-Anschluß des !Comparators 403 des Komparatorabschnittes 4 zugeführt. Eine über das Steuerpotentiometer 3 eingegebene Spannung wird mittels des Verstärkers 401 verstärkt und mittels der Widerstände 404 bis 407 herabgeteilt. Eine Teilspannung wird dem (-)-Anschluß des Komparators 402 zugeführt. Diese Spannung wird nachfolgend als "Steuerspan-, nung V (-)" bezeichnet. Die Steuerspannung hat ein Potential, das unter dem der Sensorspannung Ε(θ..) liegt. Gleichermaßen wird eine Spannung, die nachfolgend als "Steuerspannung V(+)" bezeichnet wird, auf den (+)-Anschluß des Komparators 403 gegeben. Die Steuerspannung V(+) weist ein Potential auf, das höher ist als das der Sensorspannung V (Θ-). Folglich erzeugen die Komparatoren 402 und 403 Ausgangssignale, die auf niedrigem Wert liegen, der nachfolgend mit "L" bezeichnet wird. Daher erhält jedes der UND-Gatter 701 und 702 im Gatterabschnitt 7 an einem Eingangsanschluß ein Signal "L", und zwar unabhängig vom Zustand des Ausgangssignals vom Anschluß Q des Monovibrator-IC 601 im Zeitgeberabschnitt 6. Folglich erhalten der F- und der R-Anschluß des Motortreiber-IC 801 im Motortreiberabschnitt 8 Signale "L", so daß der OUT-Anschluß des Motortreiber-IC keinen Treiberstrom an den Motor 1 liefert. Das Motortreiber-IC 801 vermag über seinen OUT-Anschluß einen Treiberstrom für Vorwärts-

drehung zu liefern, wenn dessen Anschluß F ein hohes Signal. erhält, das im folgenden als Signal H bezeichnet wird, und es vermag über seinen OUT-Anschluß einen Treiberstrom für Rückwärtsdrehung zu liefern, wenn sein R-Anschluß ein Signal H erhält.

Somit behält das in Fig. 1 gezeigte Ventil 2 die Position ©₁, solange die über das Steuerpotentiometer 3 eingegebene Steuerspannung nicht geändert wird.

Zur Drehung des Ventils 2 in eine gewünschte Winkelposition arbeitet der Motorsteller auf folgende Weise- Um beispielsweise das Ventil 2 von der Position Θ., in eine neue Position θ₂ zu bewegen, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, wird das Steuerpotentiometer 3 betätigt, um die Werte der dem Komparator

402 zugeführten Steuerspannung V(-) und der dem Komparator

403 zugeführten Steuerspannung V(+) um einen Wert zu erhöhen, der dem Drehwinkel Θ¹ (siehe Fig. 1) des Ventils 2 entspricht, so daß die Bedingungen

(1) Steuerspannung V(-) > Sensorspannung E(G₁) und

(2) Steuerspannung V(+) > Sensorspannung Ε(θ.)

erfüllt werden. Als Folge davon wird das Ausgangssignal des Komparators 402 nach "H" invertiert, während das Ausgangssignal des Komparators 403 "L" bleibt. Als Ergebnis der Inversion des Ausgangssignals des Komparators 40 2 von "L" nach "H" wird das Ausgangssignal des Komparators 402 von der Differenzierschaltung 5 differenziert und von der Differenzierschaltung 5 in einen Einzelimpuls umgewandelt, wodurch der Zeitgeber 6 gestartet wird.

Das Monovibrator-IC 601 im Zeitgeberabschnitt 6 fährt nämlich damit fort, über seinen Anschluß Q das Ausgangssignal "H" abzugeben, und zwar für die Zeitdauer t, die der Zeitkonstanten t entspricht, die durch den Widerstandswert des Widerstandes 602 und durch die Kapazität des Kondensators 603 bestimmt wird, beginnend mit einem Zeitpunkt, zu dem das Impulssignal "L" vom "IN"-Anschluß des Monovibrator s-IC 601 erhalten wird. Diese Zeitdauer t entspricht der zuvor erwähnten Maximalzeit t. Daher erhält einer der Eingänge des UND-Gatters 701 das Signal "H" vom Komparator 402, und der andere dieser Eingänge erhält das Signal "H", das vom Zeitgeberabschnitt 6 abgegeben wird. Folglich erzeugt das UND-Gatter 701 ein Ausgangssignal "H". Wenn das Signal "H" an den F-Anschluß des Motortreiber-IC 801 geliefert wird, liefert der OUT-Anschluß des Motortreiber-IC 801 den Treiberstrom für das Vorwärtstreiben des Motors 1, wie zuvor erwähnt. Als Folge davon beginnt der Motor 1 seinen Vorwärtsbetrieb, so daß er das Ventil 2 in Richtung des Pfeils b in Fig. 1 treibt. Die Drehung des Ventils in Richtung des Pfeils b erhöht das Ausgangssignal des Motorsensorpotentiometers 9, d.h. die Sensorspannung E. Wenn das Ventil 2 in die Position Θ2gedreht worden ist, hat sich die Sensorspannung E auf E(©₂) erhöht und ist gleich der Steuerspannung V(-). Folglich ändert sich das Ausgangssignal des Komparators 402 auf "L", und dadurch wird der Motor 1 angehalten.

Aus der vorausgehenden Beschreibung wird verständlich, wie die Treiberschaltung für das Drehen des Ventils 2 in Richtung des Pfeils b und dessen Anhalten in der Sollposition arbeitet. Für den Fall, daß das Ventil 2 aus irgendeinem Grund mechanisch festsitzt, gelangt der Motor 1 unvermeidlich in den Zustand der Motorhemmung, wie zuvor erläutert.

Im Fall der Motorhemmung arbeitet die erfindungsgemäße Motortreiberschaltungsanordnung folgendermaßen. Nach dem Auftreten der Motorhemmung ist die Sensorspannung E des Motorsensorpotentiometers 9 niedriger als die zuvor erwähnte Spannung Ε(θ₂)· Daher fährt der Komparator 402 fort, das Signal "H" zu erzeugen und abzugeben. Daher wird die Zuführung von Treiberstrom an den Motor 1 fortgeführt und der Motor im Zustand der Motorhemmung gehalten, sofern der Zeitgeberabschnitt 6 das Ausgangssignal "H" aufrechterhält. Erfindungsgemäß ist nun aber der Zeitgeberabschnitt 6 so konstruiert, daß er das Ausgangssignal "H" nur für eine Zeitdauer t aufrechterhält, d.h. die Maximalzeit. Wenn die Maximalzeit nach dem Zeitpunkt des Beginns der Drehung des Ventils 2 abgelaufen ist, ändert sich das Ausgangssignal des Zeitgeberabschnittes 6 von "H" nach "L", so daß die Zufuhr von Treiberstrom zum Motor 1 gestoppt und der Zustand der Motorhemmung aufgehoben wird. Erfindungsgemäß kann der Zustand der Motorhemmung höchstens solange wie die Maximalzeit t dauern. Da die Maximalzeit t gewöhnlich 10 Sekunden oder kürzer ist, kann eine schädliche Folge wie das Ausbrennen des Motors selbst dann verhindert werden, wenn die Motorhemmung aufgetreten ist.

Die vorausgehende Beschreibung des Steuervorgangs basiert auf der Annahme, daß die Motorhemmung während der Drehung des Ventils 2 in Richtung des Pfeils b in Fig. 1 in Richtung zu einer gewünschten Position durch eine Vorwärtsdrehung des Motors 1 aufgetreten ist. Es ist allerdings klar, daß der gleiche Steuervorgang für den Fall gilt, daß die Motorhemmung während der Drehung des Ventils in Richtung des Pfeils a aufgetreten ist.

IZ.

- Leerseite -

Claims

KAiX* KLUNKER SCHMnT-NILSOV HIRSCH .:.*/*: .:^ .ΐΜΓΕΝΊΆΒ[WALTE

ElTOJHi-VN ΒΟΈΝΤ ATTORNEYS

ALPS ELECTRIC CO., LTD. O44/J4b

u.Z.: K 21 914S/6eb 24. Dezember 1984

Priorität: 29. Dezember 1983 - Nr. 200235/83 - Japan (GBM)

Motortreiberschaltungsanordnung für einen Motorsteller

Patentanspruch

Motortreiberschaltungsanordnung für einen Motorsteller, gekennzeichnet

durch eine Steuereinrichtung (3) zur Eingabe eines Motortreibsteuersignals, einen Sensor (9), der ein der Stellerposition entsprechendes Ausgangssignal abgibt, und einen Komparatorabschnitt (4), der das über die Steuereinrichtung (3) eingegebene Eingangssignal und das Sensorausgangssignal miteinander vergleicht und ein Ausgangssignal erzeugt, auf dessen Grundlage der Motor (1) getrieben und gesteuert wird

und dadurch gekennzeichnet ,

daß eine das Ausgangssignal des Komparatorabschnittes (4)

differenzierende Differenzierschaltung (5) und ein vom Ausgangssignal der Differenzierschaltung (5) steuerbarer Zeitsteuerungsabschnitt (6) vorgesehen sind

und daß die Motortreibsteuerung durch das Ausgangssignal des Komparatorabschnittes (4) nur innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer, abhängend vom Ausgangssignal des Zeitgeberabschnittes (6), durchführbar ist.