DE3635863A1 - Schaltungsanordnung zur ueberwachung eines motorparameters - Google Patents
Schaltungsanordnung zur ueberwachung eines motorparametersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Über
wachung eines Motorparameters, der für die von dem Motor
abgegebene mechanische Leistung charakteristisch ist,
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
Aus der DE-PS 28 47 765 ist eine Schaltungsanordnung
zum Schutz eines Antriebsmotors vor Überlastung be
kannt. Der bei dieser Schaltung ausgewertete Motorpara
meter ist der Motorstrom, der mit Hilfe einer Meßschal
tung gemessen wird. Die Meßschaltung gibt an ihrem
Ausgang ein Signal ab, durch das der Motorstrom abge
schaltet wird, sobald ein bestimmter Grenzwert über
schritten wird.
Damit nicht jede kurzfristig auftretende Überlastung
zu einem Abschalten führt, sind zwischen der Meßschal
tung und der Steuerschaltung für den Motorstrom Spei
cherkreise angeordnet, die unterschiedliche Zeitkon
stanten zum Auf- und Entladen aufweisen. Eine kurz
fristige Überlastung führt wegen der Verzögerungscha
rakteristik des Speicherkreises nicht unmittelbar zum
Stillsetzen des Antriebsmotors.
In einer Vielzahl von Anwendungen wird für eine über
geordnete Steuerung oder Regelung die Belastung eines
Motors als Stell- oder Schaltkriterium benötigt, um
daraufhin weitere Schritte in der Steuerung auszulösen.
Beispiele hierfür sind Vorschubantriebe ganz allgemein,
die mittels eines Motors einen bewegbaren Schlitten
gegen einen Anschlag drücken. Hierbei soll der Motor
stillgesetzt werden, sobald der Schlitten mit einer
vorgegebenen Mindestkraft gegen den Anschlag angepreßt
wird.
Würde hierzu die oben erwähnte bekannte Steuerschaltung
verwendet werden, ergeben sich erhebliche abweichende An
preßkräfte, je nachdem, ob sich die Anlage im kalten oder
warmen Betriebszustand befindet. Im kalten Betriebszustand
sind nämlich die Lagerreibkräfte erheblich größer, so
daß, wenn nur der Motorstrom in Verbindung mit einem
festen Schwellwert Verwendung findet, die Anpreßkraft
wesentlich geringer ist als bei betriebswarmer Anlage,
wenn die beweglichen Teile entsprechend leichtgängig
sind.
Ein weiteres Beispiel, bei dem ein Motorparameter der
für die von dem Motor abgegebene mechanische Leistung
charakteristisch ist, für die Steuerung ausgewertet
wird, sind Autowaschanlagen. Dazu wird, um die
Kontur des zu waschenden Fahrzeuges abzutasten, die
von dem Motor aufgenommene Leistung ermittelt, der die
Waschbürste antreibt. Die hierbei verwendeten bekann
ten Meßschaltungen arbeiten ebenfalls mit einem festen
Grenzwert, was zu unterschiedlichen Anpreßkräften der
Waschbürste an die Karosserie führt, je nach dem, ob
der Bürstenantrieb infolge hoher Temperaturen leicht
gängig oder wegen niedriger Temperaturen schwergängig
ist. Im einen Falle würde die Bürste zu früh auswei
chen, während im anderen Falle die Anpreßkräfte für
die Bürste an das zu waschende Fahrzeug sehr hoch
werden.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine
Schaltungsanordnung zur Überwachung eines Motorpara
meters zu schaffen, bei der das erhaltene Ausgangs
signal im wesentlichen nur von derjenigen Belastung ab
hängig ist, die am Ende der getrieblichen Anordnung,
bestehend aus dem Motor und eventuell damit gekuppel
ten Einrichtungen, abgenommen wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Schal
tungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1
gelöst.
Die Verwendung der Speicherschaltung in Verbindung mit
der Überlagerungsschaltung gestattet es, das an der
Schaltungsanordnung abgegebene Steuersignal von einem
Betriebszustand abhängig zu machen. Dieser Betriebszu
stand kann ein definierter Lastzustand oder der Leer
laufzustand sein. Wenn sich der Motor mit der nachge
schalteten getrieblichen Anordnung in dem betreffenden
Zustand befindet, wird in der Speicherschaltung der
jeweils erzeugte Meßwert für den Motorparameter ge
speichert, so daß es möglich ist, für den Lastfall
eine entsprechende Korrektur anzubringen. Hierdurch wird
die im Lastfall von der Antriebseinrichtung abgegebene
mechanische Leistung auf denjenigen Betriebszustand
bezogen, in dem die gespeicherte Messung vorgenommen
wurde.
Im Falle des Antriebs einer Waschbürste einer Wasch
straße ist die Bezugsgröße der Leerlaufstrom oder die
Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors für die Waschbürste.
Die Drehzahl im Leerlaufzustand ist bei kalter Anlage
niedriger als im warmen Zustand bzw. die Leerlaufstrom
aufnahme ist im kalten Zustand deutlich höher als im
warmen Zustand. Durch die Speicherung des Meßwertes im
Leerlaufzustand erfolgt die vergleichende Messung immer
in Relation zu diesem Leerlaufzustand. Die von der
Waschbürste abgegebene mechanische Leistung ist damit
weitgehend unabhängig von den schwankenden mechanischen
Verlusten in dem Antriebssystem.
Das von der Schaltungsanordnung abgegebene Stellsignal
kann sowohl ein analoges Signal als auch ein binäres
Signal sein. Im Falle des binären Signals nimmt das
Stellsignal den einen Zustand ein, wenn sich der Motor
in einem den Leerlauf sowie einen vorgegebenen Last
fall enthaltenden Lastbereich befindet, während das
Stellsignal den anderen Zustand einnimmt, wenn der
Motor außerhalb des Lastbereiches betrieben wird.
Der Motorparameter, der zur Messung herangezogen wird,
kann jede dazu geeignete Meßgröße, beispielsweise der
Motorstrom, die Motordrehzahl, der Motorschlupf, die
Anker-EMK, der cos ϕ usw. sein.
Eine einfache Überlagerungsschaltung für das Meßsignal
mit dem gespeicherten Signal bzw. des Sollwertsignals
mit dem gespeicherten Signal besteht in der Verwendung
einer Addierschaltung, deren einem Eingang das ge
speicherte Signal und deren anderem Eingang das Meßwert
signal oder das Sollwertsignal zugeführt wird und
deren Ausgang mit einem weiteren Differenzverstärker
verbunden ist, der an seinem anderen Eingang das Soll
wertsignal oder das Meßwertsignal erhält und an seinem
Ausgang das Stellsignal abgibt. Hierbei hat das ge
speicherte Signal an dem Eingang der Addierschaltung
ein anderes Vorzeichen als das Meßwertsignal bzw. das
Grenzwertsignal.
Der zweite Differenzverstärker kann als Komparator ge
schaltet sein, um so das binäre Signal zu erzeugen.
Vorzugsweise hat hierbei der Komparator die Charakteristik
eines Schmitt-Triggers, um indifferente Zwischenzustände
auszuschalten. Hierbei kann die Hysterese, mit der der
Schmitt-Trigger schaltet, einstellbar sein.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, zur Überlagerung
mit dem gespeicherten Signal eine Addierschaltung mit
drei Eingängen vorzusehen, die an ihrem ersten Eingang
das Meßsignal, an ihrem zweiten Eingang das gespeicher
te Signal und an ihrem dritten Eingang das Sollwert
signal erhält. Diese Schaltung ist dann besonders vor
teilhaft, wenn das abzugebende Stellsignal ein Analog
signal ist. Es ist aber auch möglich, dieser Addier
schaltung einen Schmitt-Trigger nachzuschalten, um aus
dem erhaltenen Signal am Ausgang der Addierschaltung
ein binäres Signal zu erzeugen.
Die Speicherschaltung ist bevorzugt eine Sample-and-Hold-
Schaltung, die von einer Ablaufsteuerung gesteuert ist,
damit das gespeicherte Meßsignal einem vorbestimmten
Lastzustand entspricht und bis zum Erneuern des gespei
cherten Wertes im wesentlichen konstant gehalten wird.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegen
standes der Erfindung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung
zur Überwachung eines Motorparameters mit einer
zwei Eingänge aufweisenden Addierschaltung und
einem nachgeschalteten Komparator,
Fig. 2 ein weiter detailliertes Schaltbild der Schal
tungsanordnung nach Fig. 1,
Fig. 3 das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung
zur Überwachung eines Motorparameters mit
einer Addierschaltung mit drei Eingängen und
Fig. 4 ein schematisches Motorlastdiagramm zur Er
läuterung des unterschiedlichen Betriebsver
haltens.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer Schaltungsanord
nung 1 zur Überwachung eines Motorparameters, der für
die von dem Motor 2 abgegebene mechanische Leistung
charakteristisch ist. Dieser Parameter ist beispiels
weise die Drehzahl des Motors 2, die mittels eines
mit dem Motor 2 gekuppelten Tachogenerators 3 in ein
drehzahlproportionales elektrisches Signal umgewandelt
wird, das über eine Verbindungsleitung 4 einem Eingang
5 der Schaltungsanordnung 1 zugeführt wird. Der Eingang
5 der Schaltungsanordnung 1 ist über eine Leitung 6
mit einem Eingang 7 einer Addierschaltung 8 verbun
den und außerdem über eine Leitung 9 mit einem Eingang
11 einer Sample-and-Hold-Schaltung 12 mit einem inver
tierenden Ausgang 13 und einem Steuereingang 14. Der
invertierende Ausgang 13 liegt über eine Leitung 15
an einem weiteren Eingang 16 der Addierschaltung 8,
während der Steuereingang 14 sein Steuer
signal aus einer Ablaufsteuerung 16 erhält, an deren
Signalausgang 17 die Sample-and-Hold-Schaltung 12
angeschlossen ist. Die Ablaufsteuerung 16 wird ihrer
seits an einem Eingang 18 gesteuert.
Die Addierschaltung 8 liegt mit ihrem Ausgang 19 an
einem Eingang 21 eines eine Schmitt-Trigger-Charakteristik
aufweisenden Komparators 22 mit einem Ausgang 23 und
einem weiteren, jedoch invertierenden Eingang 24. Dem
invertierenden Eingang 24 wird ein Sollwertsignal
zugeführt, das durch einen Einstellregler 25 schema
tisch veranschaulicht ist.
An seinem Ausgang 23 gibt der Komparator ein binäres
Stellsignal ab, das anzeigt, ob der Motor 2 weniger
oder mehr mechanische Leistung, bezogen auf einen An
fangswert, angibt oder nicht.
Bei der nachfolgenden Funktionsbeschreibung der Schal
tungsanordnung 1 wird auf die Fig. 4 Bezug genommen,
in der schematisiert die Motordrehzahl n über der
von dem Motor abgegebenen mechanischen Leistung N
aufgetragen ist. Der Einfachheit halber wurde hierbei
ein linearer Zusammenhang gewählt. Falls der
Zusammenhang stark nicht linear ist, kann entweder
eine Linearisierungsschaltung vor dem Eingang der
Schaltungsanordnung 1 verwendet werden oder ein an
derer Motorparameter, der einen besseren linearen
Zusammenhang mit der abgegebenen mechanischen Leistung
aufweist.
Die nicht veranschaulichte übergeordnete Schaltung,
der das Stellsignal aus dem Ausgang 23 des Komparators
22 zugeführt wird, stellt zunächst fest, ob von dem
Motor 2 und den damit gekuppelten mechanischen Ein
richtungen zusätzliche Leistung abgegeben wird. Wenn
keine Leistung abgegeben wird, beispielsweise im Falle
einer Waschstraße die Waschbürste, die von dem Motor
2 angetrieben ist, frei läuft, schaltet die überge
ordnete Steuerung die Ablaufsteuerung 16 um, die
daraufhin die Sample-and-Hold-Schaltung 12 veranlaßt,
den in diesem Betriebszustand, als Leerlaufzustand be
zeichnet, an dem Eingang 5 erhaltenen Meßwert zu über
nehmen und zu speichern. Dieser Meßwert steht als
gespeicherter Wert mit negativem Vorzeichen an dem
invertierenden Ausgang an und wird in unveränderter
Form bis zur Übernahme eines neuen Meßwertes in den
Eingang 16 der Addierschaltung 8 eingespeist.
Sobald die Meßwertübernahme stattgefunden hat, schaltet
die übergeordnete Steuereinrichtung über die Ablauf
steuerung 16 die Sample-and-Hold-Schaltung 12 um in
den Speicherzustand, in dem eine Änderung des Meß
signals an dem Eingang 5 keine Änderung des gespeicher
ten Signals hervorruft. Die Addierschaltung 8 bildet
fortan die Differenz zwischen dem in der Sample-and-
Hold-Schaltung 12 gespeicherten Wert und dem nach der
Speicherung an dem Eingang 5 anstehenden aktuellen Meß
wert. Die von der Addierschaltung 8 erhaltene Differenz
wird in dem nachgeschalteten Komparator 22 mit dem
Sollwert 25 verglichen, so daß das Stellsignal an dem
Ausgang 23 des Komparators 22, beispielsweise den Zu
stand L annimmt, wenn die Differenz kleiner als der
Sollwert ist und in den Zustand H wechselt, wenn die
Differenz den Grenzwert überschreitet.
Da die Meßwertspeicherung im Leerlauffall bei betriebs
warmem Motor und betriebswarmer Einrichtung erfolgte,
ist in der Sample-and-Hold-Schaltung 12 ein Wert ge
speichert, der der Leerlaufdrehzahl n Lw entspricht,
zu der die von dem Motor abgegebene mechanische Lei
stung N Lw gehört. Auf diesen Anfangswert wird wegen
der Differenzbildung die abgegebene Leistung bezogen.
Wenn nämlich, hiervon ausgehend, der Motor 2 und die
von ihm angetriebene mechanische Einrichtung belastet
werden, sinkt die Motordrehzahl bis auf die Drehzahl
n Gw , wenn im warmen Zustand vom Motor 2 bzw. der von
ihm angetriebenen Einrichtung die entsprechende me
chanische Leistung abgegeben wird, die gleich der
Differenz:
N Gw - N Lw
ist, wobei N Lw die vom Motor im Leerlauffall aufgenommene
mechanische Leistung und N Gw die vom Motor im Nennlast
fall abgegebene mechanische Leistung ist, und zwar je
weils im warmen Betriebszustand.
Zu diesen Leistungswerten gehören die entsprechenden
Drehzahlen n Lw und n Gw , deren Differenz in der Addier
schaltung 8 erzeugt und mit einer Konstanten, nämlich
dem Sollwert 25, verglichen wird. Überschreitet die
Differenz den Sollwert, schaltet, wie erwähnt, das
Stellsignal nach H um, was anzeigt, daß von dem
Motor 2 mehr als die gewünschte Leistung abgegeben wird.
Die Übernahme des Wertes für die Leerlaufdrehzahl er
folgt vor jeder Leistungsmessung, so daß die von dem
Motor 2 im Lastfall abgegebene mechanische Leistung
unabhängig davon wird, wie hoch die mechanischen Ver
luste im Motor 2 und der von ihm angetriebenen Einrich
tung sind. Befindet sich nämlich die Anlage im kalten
Zustand mit hohen Lagerreibungsverlusten, dann ist
im Leerlaufzustand, bei dem keine weitere mechanische
Leistung abgenommen wird, die Leerlaufdrehzahl ent
sprechend niedrig, in Fig. 4 mit n Lk bezeichnet. Dieser
Anfangswert wird in der Sample-and-Hold-Schaltung 12
gespeichert und bei der nachfolgenden Leistungs- bzw.
Drehzahlmessung als Bezugsgröße verwendet, insofern,
als mit diesem gespeicherten Wert und dem aktuellen
Meßwert in der Addierschaltung 8 die Differenz gebil
det wird. Erst, wenn diese Differenz den fest einge
stellten Sollwert 25 überschreitet, wechselt das Stell
signal an dem Ausgang 23 von L nach H. Übertragen
auf das Diagramm nach Fig. 4 bedeutet dies dann, daß
die Umschaltung nicht, wie im warmen Betriebszustand,
bei der Leistung N Gw , sondern bei der Leistung N Gk er
folgt. Unter der Voraussetzung des linearen oder fast
linearen Zusammenhangs zwischen der Drehzahl und der
Leistung wird dann auch im kalten Zustand am Ausgang
der mechanischen Einrichtung beim Umschalten des Stell
signals genau so viel mechanische Leistung abgegeben
wie im warmen Zustand, denn es gilt:
N Gw - N Lw = N Gk - N Lk = K
mit K = Sollwert.
Aus der oben angegebenen Beziehung ist sofort ersicht
lich, daß die Leitung 6 auch an dem Eingang 24 ange
schlossen und der Sollwert 25 an dem Eingang 7 einge
speist werden kann, ohne daß sich hierdurch an der
grundsätzlichen Funktionsweise der Schaltung etwas
ändert. In jedem Falle wird eine Korrektur erhalten,
die es gestattet, unmittelbar am Motor eine Größe zu
messen, die unabhängig vom Betriebszustand eine Aus
sage darüber ermöglicht, wieviel mechanische Leistung
am Ausgang des von dem Motor 2 angetriebenen mechani
schen Strangs abgegeben wird, und zwar gleichgültig,
ob sich die Einrichtungen im kalten oder im warmen
oder in einem Temperaturzustand dazwischen befinden.
An die Stelle der Leistung kann auch das Drehmoment
treten, wenn ein Motorparameter zur Messung herange
zogen wird, der einen weitgehend linearen Zusammen
hang mit dem Drehmoment aufweist.
In Fig. 2 ist ein stärker detailliertes Schaltbild
für die Schaltungsanordnung 1 nach Fig. 1 veranschau
licht. Soweit darin gleiche Schaltungselemente wieder
verwendet sind wie in Fig. 1, sind sie mit denselben
Bezugszeichen versehen und nicht erneut erläutert.
Die Schaltungsanordnung 1 nach Fig. 2 enthält im
Anschluß an den Eingangsanschluß 5 einen Tiefpaß, be
stehend aus der Serienschaltung eines Längswiderstan
des 24 und eines zur Schaltungsmasse hin verbundenen
Siebkondensators 27, dem zur Amplitudenbegrenzung
eine Z-Diode 28 parallelgeschaltet ist. An die Ver
bindungsstelle zwischen dem Widerstand 26 und dem
Kondensator 27 ist ein Analogschalter 31 mit seinem
Eingang 32 angeschlossen, dessen Ausgang 33 zu dem
nicht invertierenden Eingang 34 eines Differenzverstärkers 35
hin verbunden ist. Gesteuert wird der elektronische
Schalter 31 über seinen Steuereingang 36, der an einen
Signalausgang 37 der Ablaufsteuerung 16 angeschlossen
ist.
Der Differenzverstärker 35 ist als Spannungsfolger-
oder Elektrometerverstärker geschaltet und von seinem
Ausgang 38 zu seinem invertierenden Eingang 39 zurück
gekoppelt, damit ein Speicherkondensator 41, der
zwischen dem nicht invertierenden Eingang 34 und Mas
se geschaltet ist, möglichst wenig belastet wird. Auf
diese Weise ändert sich der gespeicherte Spannungs
wert zwischen zwei Speicherzyklen der Sample-and-Hold-
Schaltung 12 praktisch nicht.
Eine geeignete integrierte Schaltung für den Differenz
verstärker 35 ist der Operationsverstärker TLC 27 MC4N
der Firma Texas Instruments. Der Differenzverstärker
35 bildet so zusammen mit dem Analogschalter 31 und
dem Speicherkondensator 41 die Sample-and-Hold-Schal
tung 12 zur Speicherung des Korrekturwertes. Diese
Speicherung erfolgt, wenn über die Ablaufsteuerung
16 der Analogschalter 31 geschlossen wird, so daß
in den Speicherkondensator 41 der momentane Meßwert,
wie er zu diesem Zeitpunkt parallel zu dem Kondensa
tor 27 ansteht, übernommen wird. Nach Übernahme des
Meßwertes in den Speicherkondensator 41 steuert die
Ablaufsteuerung 16 den Analogschalter 31 wieder auf,
womit an dem Speicherkondensator 41 praktisch keine
Spannungsänderung mehr auftreten kann.
Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 35 gelangt
über zwei in Serie geschaltete Widerstände 42 und 43
zu einem invertierenden Eingang 44 eines weiteren
Differenzverstärkers 45, der einen Ausgang 46 und
einen nicht invertierenden Eingang 47 aufweist. Der
Differenzverstärker 45 ist in bekannter Weise von sei
nem Ausgang 46 über einen Widerstand 48 zu seinem
invertierenden Eingang 44 gegengekoppelt.
In den nicht invertierenden Eingang 47 wird über einen
Widerstand 49 das Meßsignal eingespeist, das aus dem
Tiefpaß, bestehend aus dem Widerstand 26 und dem
Kondensator 27, erhalten wird. Ein weiterer Widerstand
51 führt von dem nicht invertierenden Eingang 47 zur
Schaltungsmasse und dient dazu, eine Stromdrift infolge
eines möglichen Offset zu unterdrücken.
Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 45 wird
in den nicht invertierenden Eingang 21 des Komparators
22 eingespeist. Dieser Komparator 22 hat wiederum
Schmitt-Trigger-Charakteristik, wobei die Hysterese
an einem Eingang 52 einstellbar ist, was durch den
veranschaulichten Einstellregler 53 symbolisiert ist.
Der andere Eingang 24 des Komparators 22 wird aus dem
Einstellregler 25 mit einem Sollwert beaufschlagt.
Um mit der beschriebenen Schaltungsanordnung 1 auch
in bekannter Weise den Meßwert mit dem Sollwert 25
zu vergleichen, ist noch ein NPN-Transistor 54 vor
gesehen, dessen Kollektor an der Verbindungsstelle
der beiden in Serie geschalteten Widerstände 42 und
43 angeschlossen ist und der emitterseitig an der
Schaltungsmasse liegt. Seine Basis ist an einen wei
teren Steuerausgang 55 der Ablaufsteuerung 16 an
geschlossen. Der Transistor 54 dient dazu, das Aus
gangssignal der Sample-and-Hold-Schaltung 12, d. h.
den Korrekturwert auszuschalten, wodurch dann das
Meßsignal von der Leitung 6 unmittelbar mit dem
Sollwert 25 verglichen wird. Die Ablaufsteuerung 16
schaltet in diesem Falle den Transistor 54 ein, während
er sonst bei der oben beschriebenen Betriebsweise sich
im Sperrzustand befindet.
Die erläuterte Schaltung arbeitet, wie dies ausführ
lich im Zusammenhang mit dem Blockschaltbild aus Fig. 1
beschrieben ist. Sie bildet, wie diese, mit Hilfe des
Differenzverstärkers 45 die Differenz aus dem in der
Sample-and-Hold-Schaltung 12 gespeicherten Meßwert und
dem aktuellen Meßwert, der über den Widerstand 49 zu
geführt wird. Die erhaltene Differenz wird in dem
Komparator 22 mit einem konstanten Wert entsprechend
der Sollwertvorgabe durch den Einstellregler 25 verglichen.
Unter Verwendung der oben angegebenen Drehzahlwerte
als motorcharakteristische Parameter arbeitet die
Schaltung nach Fig. 2 gemäß der Gleichung:
n Dif = n L - n G ,
wobei n Dif die Drehzahldifferenz bedeutet, bei der das
binäre Stellsignal an dem Ausgang 23 des Komparators 22
seinen Zustand wechselt, n L derjenige Drehzahlwert ist,
der zu Beginn der Messung in der Sample-and-Hold-Schal
tung 12 gespeichert ist und n G die aktuelle Lastdreh
zahl ist.
Ohne die Differenzbildung würde bei einer festen Last
drehzahl das Stellsignal umschalten, was bedeutet, daß
die mechanische Einrichtung, die an dem Motor 2 an
geschlossen ist, unterschiedlich viel Leistung abgibt,
je nach dem, wieviel mechanische Leistung in dem
Antriebssystem selbst als Verlustleistung auf
tritt.
Die oben angegebene Gleichung zeigt außerdem, daß mit
den dargestellten Schaltungen auch ein Stellsignal er
zeugt werden kann, das analog ist und diejenige me
chanische Leistung kennzeichnet, die am Ausgang der
von dem Motor 2 angetriebenen mechanischen Einrichtung
abgegeben wird, und zwar weitgehend unabhängig von der
in der mechanischen Einrichtung auftretenden Verlust
leistung. Hierzu braucht lediglich der Komparator 22
als Differenzverstärker zu arbeiten, der das aus der
Addierschaltung 8 erhaltene Signal mit dem Sollwert
überlagert. Dieser dient dann nicht als Grenzwert, son
dern der Einregelung der Lage des gewünschten und
korrigierten Meßsignals.
Die Funktion der Schaltung nach Fig. 1 kann auch mittels
einer Addierschaltung verwirklicht werden, die drei
Eingänge aufweist, wie dies Fig. 3 zeigt. Diese Addier
schaltung 8 enthält neben den bereits beschriebenen Ein
gängen 7 und 16 zusätzlich einen invertierenden Eingang 56, an dem
der Sollwert, der mittels des Einstellreglers 25 erhal
ten wird, eingespeist wird. Das Ausgangssignal an
dem Ausgang 19 der Addierschaltung 8 ist ein Analog
signal, das auf die jeweilige Leerlaufleistung bezogen
ist und durch Veränderung des Sollwertes 25 pegelmäßig
verschiebbar ist. Das Ausgangssignal kann entweder
als Analogsignal direkt weiter verarbeitet werden oder
es kann in einen Schmitt-Trigger eingespeist werden,
der daraus ein binäres Signal formt. Der Schmitt-Trig
ger selbst braucht keine Einstellmöglichkeit des
Triggerpunktes zu haben. Die Verstellung erfolgt durch
Änderung des Sollwertes 25.
Wiewohl in der vorhergehenden Beschreibung die Messung
als auf die Leerlaufleistung bezogen beschrieben ist,
kann der Bezugspunkt auch jede andere definierte
Lastsituation sein, gegenüber der die abgegebene Lei
stung oder das abgegebene Drehmoment gemessen werden
soll. Es muß dann nur dafür gesorgt werden, die
Sample-and-Hold-Schaltung 12 zur Übernahme eines neuen
Meßwertes zu aktivieren, wenn diese Lastsituation vor
liegt.
Claims (18)
1. Schaltungsanordnung zur Überwachung wenigstens eines
Motorparameters, der für die von dem Motor oder der von
ihm angetriebenen Einrichtung abgegebenen mechanischen
Leistung oder des Drehmomentes oder seine Belastung cha
rakteristisch ist, mit einer den Motorparameter überwa
chenden Meßeinrichtung, die ein dem Motorparameter ent
sprechendes Meßsignal abgibt, sowie mit einer Ver
gleichsschaltung, in der das Meßsignal mit einem
Sollwertsignal verglichen wird und die an ihrem
Ausgang entsprechend der Relation zwischen dem
Meßwert- und dem Sollwertsignal ein Stellsignal
abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speicher
schaltung (12) vorhanden ist, die zumindest zeit
weise ein dem Motorparameter entsprechendes Signal
erhält und speichert, das bei einem vorbestimmten
Lastzustand des Motors auftritt, und daß eine Über
lagerungsschaltung (8) vorhanden ist, die einerseits
das gespeicherte Signal aus der Speicherschaltung
(12) und andererseits entweder das Meßwertsignal
oder das Sollwertsignal erhält.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der vorbestimmte Lastzustand der Leer
laufzustand des Motors (2) ist, in dem keine wei
tere Nutzleistung an dem Motor (2) oder der damit
verbundenen mechanischen Einrichtung abgenommen
wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Stellsignal ein binäres Signal
ist, das einen Zustand annimmt, wenn sich der Motor
(2) in einem den Leerlauf sowie einen vorgegebenen
Grenzlastfall enthaltenden Lastbereich (N Lk . . . N Gk ,
N Lw . . . N Gw ) befindet, und das den anderen Zustand
einnimmt, wenn sich der Motor (2) außerhalb des
Lastbereiches (N Lw . . . N Gw , N Lk . . . N Gk ) befindet.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Motorparameter eine mit dem Motor
drehmoment im wesentlichen linear zusammenhängende
Größe ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Motorparameter eine mit der abgegebe
nen Leistung im wesentlichen linear zusammenhängende
Größe ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Motorparameter die Motordrehzahl
(n) ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Motorparameter der Motorstrom ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Motorparameter die Motor-EMK ist.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Überlagerung des Meßsignals mit
dem gespeicherten Signal oder zur Überlagerung des
Sollwertsignals mit dem gespeicherten Signal eine
Addierschaltung (8) vorgesehen ist, deren einem
Eingang (16) das gespeicherte Signal, deren anderem
Eingang (7) das Meßsignal oder das Sollwertsignal
zugeführt wird und deren Ausgang (19) mit einem
weiteren Differenzverstärker (22) verbunden ist,
der an seinem anderen Eingang (24) das Sollwert
signal oder das Meßwertsignal erhält und an seinem
Ausgang (23) das Stellsignal abgibt.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß das gespeicherte Signal an dem Ein
gang (16) der Addierschaltung (8) ein anderes Vor
zeichen als das Meßsignal oder das Grenzwertsignal
aufweist.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß einer der beiden Eingänge (7, 16) der
Addierschaltung (8) invertierend ist.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der zweite Differenzverstärker (22)
als Komparator geschaltet ist, der an seinem Aus
gang (23) ein binäres Signal abgibt.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Komparator (22) eine Schmitt-
Trigger-Charakteristik aufweist.
14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Überlagerung mit dem gespeicherten
Signal eine Addierschaltung (8) mit drei Eingängen
(7, 16, 56) vorgesehen ist, die an ihrem ersten
Eingang (7) das Meßsignal, an ihrem zweiten Ein
gang (16) das gespeicherte Signal und an ihrem drit
ten Eingang (56) das Sollwertsignal erhält.
15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Addierschaltung (8) ein Schmitt-
Trigger nachgeschaltet ist, der an seinem Ausgang
das Stellsignal abgibt.
16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Speicherschaltung eine Sample-
and-Hold-Schaltung (12) ist.
17. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Motorparameter der Phasenwinkel
zwischen dem Motorstrom und der Motorspannung ist.
18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Motorparameter die aufgenommene
elektrische Leitung ist.
Priority Applications (1)
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