DE3616588C2

DE3616588C2 -

Info

Publication number: DE3616588C2
Application number: DE3616588A
Authority: DE
Inventors: Akira Okazaki; Hiroshi Matsudo Chiba Jp Minami
Original assignee: MABUCHI MOTOR CO Ltd MATSUDO CHIBA JP
Current assignee: MABUCHI MOTOR CO Ltd MATSUDO CHIBA JP
Priority date: 1985-05-23
Filing date: 1986-05-16
Publication date: 1989-01-12
Also published as: SG82091G; KR860009541A; US4831312A; BR8602328A; JPS61269688A; HK35491A; CN1011175B; GB2176066A; GB2176066B; CN86103593A; DE3616588A1; GB8612632D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehzahlregelvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine bekannte Drehzahlregelvorrichtung ähnlich der im OB des A₁ genannten ist in Fig. 1 dargestellt. Sie enthält eine Drosselspule L₁, einen Kondensator C₁, eine Diode D₁, ohmsche Widerstände R₁ bis R₃, einen veränderbaren ohmschen Widerstand VR₁, einen Gleichstrommotor M und eine integrierte Drehzahlregel schaltung 1.

Eine Widerstandsschaltung aus den Widerständen R₁ bis R₃ und dem veränderbaren Widerstand VR₁ ist mit den Anschlüssen des Gleichstrommotors M verbunden. Die integrierte Regelschaltung hat Anschlüsse A, B, D und D. Der Anschluß A ist mit der Verbindung zwischen der Drosselspule L₁ und dem Kondensator C₁ verbunden. Der Anschluß B ist mit dem negativen Pol einer nicht dargestellten Gleichstromversorgungseinrichtung verbunden. Der Anschluß C ist mit der Kathode der Diode D₁ und die Anode der Diode D₁ zum einen über die Parallelschaltung der Widerstände R₁ und R₂ mit dem einen Anschluß und zum anderen über die Reihenschaltung aus dem veränderbaren Widerstand VR₁ und dem Widerstand R₃ mit dem anderen Anschluß des Gleichstrommotors M verbunden. Der Anschluß D ist ebenfalls mit dem anderen Anschluß des Gleichstrommotors M verbunden. Wenn ein durch den Gleichstrommotor M fließender Strom vom Anschluß D zum Anschluß B geleitet wird, wird er in der Regelschaltung 1 so geregelt, daß im Gleichstrommotor M eine konstante Gegen-EMK erzeugt wird. Hierbei wird ein aus dem Anschluß B herausfließender Strom proportional zu dem in den Anschluß C fließenden Strom gehalten, und der Anschluß A dient zum Anlassen des Gleichstrommotors M. Bei dieser Schaltung kann die Drehzahl des Gleichstrommotors durch Ändern des Wider standswertes des veränderbaren Widerstands VR₁ gesteuert werden. Durch die Temperaturabhängigkeit des Gleichstrommotors bewirkte Änderungen der Motordrehzahl werden durch die temperaturabhängige Änderung der Klemmenspannung V _F an der Diode D₁ ausgeglichen.

Wenn bei der herkömmlichen Regelvorrichtung nach Fig. 1 die Motordrehzahl durch Einstellung des Widerstandswertes r des veränderbaren Widerstands VR₁ eingestellt wird, ist die an den Motor M angelegte Spannung proportional zu 1/r. Infolgedessen ist die Abhängigkeit zwischen dem Betrag der Änderung des Widerstandswertes r und der Drehzahl N des Motors nicht linear, so daß es schwierig ist, die Motordrehzahl genau zu steuern.

Aus der DE 32 09 241 A1 ist eine Drehzahlregelschaltung für einen Gleichstrommotor bekannt, der lediglich eine der integrierten Schaltung 1 nach Fig. 1 weitgehend entsprechende integrierte Schaltung mit einem dem ersten Widerstand R₁, R₂ weitgehend entsprechenden festen Widerstand aufweist. Sie ermöglicht jedoch keine Kompensation von Drehzahländerungen aufgrund von Temperaturschwankungen und keine Einstellung der Drehzahl.

Die DE-AS 20 17 033 zeigt eine Drehzahlregelschaltung, bei der der Motor den einen Widerstand einer Widerstands brücke bildet, in deren Nullzweig die Basis-Emitter- Strecke des Transistors in Reihe mit zwei Dioden liegt, deren Durchlaßrichtung zur Durchlaßrichtung des Transistors entgegengesetzt ist. Ferner liegt im Brücken- Nullzwei ein fester Basis-Vorwiderstand des Transistors, die Basis-Emitter-Strecke ist durch einen einstellbaren Widerstand überbrückt, der Emitter über einen festen Widerstand mit dem einen Pol der Betriebsspannungsquelle und dem einen Motoranschluß und der Kollektor mit der Basis eines weiteren Transistors verbunden, dessen Kollektor- Emitter-Strecke in Reihe mit der Brückenschaltung liegt und durch den ersten Transistor gesteuert wird. Durch Verstellen des einstellbaren Widerstands wird die Drehzahl etwa umgekehrt proportional, jedoch nicht linear abhängig vom eingestellten Widerstand eingestellt. Sodann wird bei dieser Regelschaltung von einer Brückenverstimmung, d. h. dem Auftreten einer Differenzspannung im Brücken-Nullzweig, Gebrauch gemacht, nicht jedoch von einem Strom, der dem Ankerstrom proportional ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die bei einfachem Aufbau eine genaue Einstellung beliebiger Sollwerte der Motordrehzahl durch Einhaltung einer linearen Beziehung zwischen dem Betrag der Änderung des Widerstandswertes des einstellbaren Widerstands und der Motordrehzahl ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patent anspruch 1 gekennzeichnet.

Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeichnung bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den Schaltungsaufbau der bekannten Motordrehzahl regelvorrichtung,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehzahlregelvorrichtung für einen Gleichstrommotor und

Fig. 3 den Schaltungsaufbau eines weiteren Ausführungs beispiels einer erfindungsgemäßen Drehzahlregelvorrichtung für einen Gleichstrommotor.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 sind den Schaltungs elementen nach Fig. 1 entsprechende Schaltungselemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Mit R _T ist ein ohmscher Widerstand bezeichnet, der der Parallel schaltung der Widerstände R₁ und R₂ nach Fig. 1 entspricht. Mit R _s ist ein veränderbarer ohmscher Widerstand, mit R ein fester ohmscher Widerstand und mit Tr ein Transistor bezeichnet.

Der Schaltungsaufbau nach Fig. 2 entspricht weitgehend dem nach Fig. 1, wobei die Diode D₁ nach Fig. 1 durch den Transistor Tr ersetzt ist. In Fig. 2 dienen die Drossel spule L₁ und der Kondensator C₁, die in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, zur Glättung bzw. Beseitigung von Welligkeiten. Der Kollektor des Transistors Tr ist über den Widerstand R _T mit dem einen Anschluß des Gleichstrommotors M und über den veränderbaren Widerstand R _s mit der Basis des Transistors Tr verbunden. Die Basis des Transistors Tr ist über den Widerstand R₃ mit dem anderen Anschluß des Gleichstrommotors M und über den Widerstand R mit dem Emitter E des Transistors Tr verbunden.

Bei der Drehzahlregelvorrichtung nach Fig. 2 wird die Drehzahl des Motors M mittels des veränderbaren Widerstands R _s eingestellt. Die Spannung V zwischen dem Kollektor des Transistors Tr und dem Anschluß D der Regel schaltung 1 läßt sich durch die folgende Gleichung ausdrücken:

wobei V _ref die Spannung zwischen den Anschlüssen C und D ist und eine Bezugsspannung darstellt und mit V _BE die Spannung zwischen Basis und Emitter des Transistors bezeichnet ist.

Der Widerstand R ist so hochohmig ausgebildet, daß die Gleichung (1) wie folgt vereinfacht werden kann:

Für die Klemmenspannung V _M des Gleichstrommotors M läßt sich folgende Beziehung angeben:

V _M = V + R _T × I (3)

wobei I der durch den Widerstand R _T fließende Strom ist. Für diesen Strom I gilt:

wobei I _M der in den Anschluß D fließende Strom und K eine Konstante ist.

Da der Widerstand R sehr hochohmig ist, wie bereits erwähnt wurde, kann für die Klemmenspannung V _M des Gleich strommotors M die folgende Beziehung aufgestellt werden:

Die Vereinfachung von Gleichung (5) zu

ergibt

da die Klemmenspannung V _M des Gleichstrommotors M gleich der Summe von Gegen-EMK E _a des Motors M und des Spannungs abfalls R _a I _M am Innenwiderstand R _a ist.

Wählt man ferner R _T und/oder K so, daß gilt

dann ergibt sich

V = E _a (9)

Die Drehzahl des Motors M kann daher konstant gehalten werden. Und da die Spannung V proportional dem Wider standswert des veränderbaren Widerstands R _s ist, kann die Gegen-EMK E _a des Motors M durch Einstellung des veränderbaren Widerstands R _s eingestellt werden. Infolgedessen kann die Drehzahl des Motors M auf irgendeinen gewünschten Wert eingestellt werden.

Gleichzeitig werden durch die Temperaturabhängigkeit des Motors M bewirkte Drehzahländerungen ausgeglichen, da die Spannung V _BE in Gleichung (2) mit zunehmender Temperatur abnimmt, so daß die Spannung V nach Gleichung (2) ebenfalls verringert wird.

Fig. 3 stellt eine Schaltungsanordnung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung dar. In Fig. 3 entsprechen die Bezugszeichen 1, M, Tr, R _T, R _s, R₃, L₁ und C₁ gleichen Bauteilen in Fig. 2. R₄ bezeichnet einen veränderbaren ohmschen Widerstand, R₅ und R₆ bezeichnen feste ohmsche Widerstände, C₂ und C₃ bezeichnen Kondensatoren und mit SW ist ein Schalter bezeichnet.

Der veränderbare Widerstand R₄ liegt parallel zum Widerstand R _T. Die Reihenschaltung aus Kondensator C₂ und Widerstand R₅ liegt ebenfalls parallel zum Widerstand R _T. Die Reihenschaltung aus Kondensator C₃ und R₆ liegt in Reihe mit dem Widerstand R₃ zwischen den Klemmen des Gleichstrommotors M, und der Schalter SW liegt zwischen der Basis B des Transistors Tr und dem Anschluß B der integrierten Regelschaltung 1 bzw. dem negativen Pol (-) der (nicht dargestellten) Gleichstromversorgungs einrichtung

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 hat weitgehend die gleiche Wirkungswiese wie die nach Fig. 2, darüber hinaus jedoch folgende Vorteile.

1) Mittels des veränderbaren Widerstands R₄ kann der Wert des ohmschen Widerstands R _T, durch den die Belastungs kennlinie des Gleichstrommotors M bestimmt wird, fein eingestellt werden. Durch die Feineinstellung kann daher die Belastungskennlinie des Motors M eingestellt werden.
2) Ein Kondensator oder eine Reihenschaltung aus Kondensator und ohmschem Widerstand liegt zwischen Kollektor und/oder Basis des Transistors Tr und dem positiven oder negativen Pol der Gleichstromversorgungseinrichtung, um Regelschwingungen zu verhindern und den Fein einstellbereich der Motorkennlinie zu vergrößern.
3) Durch Einschalten des Schalters SW, so daß die Basis des Transistors Tr mit dem negativen Pol verbunden ist, wird der Transistor Tr zwangsweise gesperrt und das Ausgangssignal der Regelschaltung 1 unterbrochen, um den Gleichstrommotor anzuhalten.

Bei den beschriebenen Schaltungsanordnungen ist es möglich, die Motordrehzahl auf irgendeinen gewünschten Sollwert einzustellen und eine lineare Abhängigkeit zwischen dem Widerstandswert des veränderbaren Widerstands R _s und der Motordrehzahl bei der Einstellung des veränderbaren Widerstands R _s, der mit dem Transistor Tr verbunden ist, einzuhalten.

Durch den separaten veränderbaren ohmschen Widerstand R _s auf der Kollektorseite des Transistors Tr kann ferner die Belastungskennlinie des Motors über einen weiten Bereich feineingestellt werden.

Mittels des Schalters SW zwischen der Basis des Transistors Tr und dem negativen Pol der Gleichstromversorgungs einrichtung ist es ferner möglich, den Betrieb des Motors auf einfache Weise anzuhalten.

Claims

1. Drehzahlregelvorrichtung für einen Gleichstrommotor (M), mit einer integrierten Drehzahlregelschaltung (1), die eine Bezugsspannung (V _ref) an Anschlüssen (C) und (D) der integrierten Drehzahlregelschaltung erzeugt, und mit einer zusätzlichen Schaltung, die parallel zum Motor (M) einen ersten ohmschen Widerstand (R _T), einen zweiten ohmschen Widerstand (R₃) und zwischen diesen einen veränderbaren dritten Widerstand (R _s) sowie ein zwischen der Verbindung von erstem (R _T) und drittem Widerstand (R _s) einerseits und dem Anschluß (C) andererseits liegendes temperatur abhängiges Bauelement (Tr) aufweist, wobei die Drehzahl regelschaltung (1) so ausgebildet ist, daß ein dem über den Anschluß (D) fließenden Ankerstrom des Gleichstrom motors proportionaler Strom ständig über das temperatur abhängige Bauelement zum Anschluß (C) fließend aufrechterhalten wird und die Summe (V) aus Bezugsspannung (V _ref) und Spannungsabfall an dem temperaturabhängigen Bauelement (Tr) weitgehend der Gegen-EMK (E _a) des Motors (M) entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängige Bauelement wenigstens einen Transistor (Tr) aufweist, dessen Emitter mit dem Anschluß (C) verbunden ist, daß ein vierter ohmscher Widerstand (R) zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors (Tr) liegt, daß die Basis des Transistors mit dem Anschluß (D) und einem Anschluß des Motors (M) über den zweiten ohmschen Widerstand (R₃) verbunden ist, daß der veränderbare dritte ohmsche Widerstand (R _s) zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors (Tr) liegt und daß der Kollektor des Transistors mit dem anderen Anschluß des Motors über den ersten ohmschen Widerstand (R _T) verbunden ist, so daß die Drehzahl des Motors durch Veränderung des dritten Widerstands (R _s) linear abhängig von diesem veränderbar ist.

2. Drehzahlregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des zweiten ohmschen Widerstands (R₃) wesentlich größer als der des veränderbaren dritten ohmschen Widerstands (R _s) gewählt ist, so daß die Drehzahl des Motors (M) durch Änderung des Widerstandswertes des veränderbaren dritten Widerstands (R _s) auf irgendeinen gewünschten Wert einstellbar ist.

3. Drehzahlregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein veränderbarer ohmscher Widerstand (R₄) zum ersten ohmschen Widerstand (R _T) parallelgeschaltet ist, so daß die Belastungskennlinie des Motors (M) in einem weiteren Bereich feineinstellbar ist.

4. Drehzahlregelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (C₂) oder eine Reihenschaltung aus einem Kondensator (C₂) und einem ohmschen Widerstand (R₅) parallel zu dem fünften veränderbaren ohmschen Widerstand (R₄) geschaltet ist, so daß Regelschwingungen vermieden werden.

5. Drehzahlregelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (C₃) oder eine Reihenschaltung aus einem Kondensator (C₃) und einem ohmschen Widerstand (R₆) zwischen der Basis des Transistors (Tr) und dem anderen Anschluß des Motors (M) liegt.

6. Drehzahlregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalteinrichtung (SW) zwischen der Basis des Transistors (Tr) und dem negativen Pol einer Stromversorgungs einrichtung angeordnet ist, so daß der Motor (M) durch die Schalteinrichtung (SW) angehalten werden kann.