DE3701140A1 - Drehzahl-regeleinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehzahl-Regeleinrichtung für den Antrieb einer Waschmaschinentrommel oder einer Trocknertrommel mit einem Regelschaltkreis, der einen Drehzahl-Sollwerteingang aufweist, an den ein Programmschaltwerk ein Drehzahl-Sollwertsignal legt, und der einen Drehzahl-Istwert aus dem Tachosignal des Motors entsprechend dem Drehzahl-Istwert der Trommel bildet, und mit einer vom Programmschaltwerk betätigten Steuerschaltung zum Einschalten kurzzeitiger Schleudervorgänge (Varioschleudern).

Es ist bekannt, die Drehzahl des Antriebsmotors einer Waschmaschinentrommel durch eine Phasenanschnittsteuerung unabhängig von Belastungsschwankungen auf gewünschte Sollwerte zu regeln. Hierfür wird ein integrierter Schaltkreis, beispielsweise TDA 1085 (MOTOROLA), verwendet. Ein elektromechanisches Programmschaltwerk der Waschmaschine schaltet dabei eine dem jeweiligen Sollwert entsprechende Gleichspannung an den Regelschaltkreis. Es sind hierfür über Kontakte des Programmschaltwerks geschaltete Widerstandsketten oder Potentiometer vorgesehen.

Ist vom Programmschaltwerk eine bestimmte Schleudersolldrehzahl angewählt, dann steuert der Regelschaltkreis die Trommeldrehzahl zunächst auf einen ersten, niedrigen Drehzahlwert, beispielsweise 50 U/min, (Sanftanlauf) und danach in einer festen Zeit, beispielsweise 10 s, auf einen zweiten, etwa doppelt so hohen Wert, beispielswise 100 U/min (Anlegerampe). Von diesem Wert ab läuft die Drehzahl schnell, nur begrenzt durch das Motordrehmoment, auf den angewählten Schleuderdrehzahlsollwert, beispielsweise 600 U/min. Die Schleuderdrehzahl bleibt auf dem Sollwert, solange an den Regelschaltkreis vom Programmschaltwerk das betreffende Sollwertsignal angelegt ist.

Es ist weiterhin bekannt, in einem Waschprogramm kurzzeitige Schleudervorgänge, Vario-Schleuderschritte, durchzuführen. Dabei wird für eine kurze Zeit ein Schleuderdrehzahlsollwert vorgegeben. Die Waschtrommel läuft dann, wie beschrieben, über die Anlegerampe auf den Sollwert. Jedoch schwankt bei Verwendung des Regelschaltkreises die Zeitdauer vom Schleuderbeginn bis zum Erreichen des Sollwertes stark. Denn die Anlegerampe ist von Regelschaltkreis zu Regelschaltkreis unterschiedlich lang, weil sie von der Aufladung eines Elektrolytkondensators abgeleitet ist, dessen Kapazitätswert innerhalb großer Toleranzen um den Kapazitätsnennwert variiert. Andererseits ist die Schrittdauer des "Varioschleuderns" durch das Programmschaltwerk fest vorgegeben. Die vom Programmschaltwerk bestimmte Schrittdauer muß deshalb mindestens so groß gewählt werden, daß dasjenige Exemplar des Regelschaltkreises mit der längsten Anlegerampe gerade noch den Varioschleuder-Sollwert erreichen läßt. Haben dann andere Exemplare des Regelschaltkreises eine kürzere Dauer der Anlegerampe, dann wird der Varioschleuder-Sollwert früher erreicht und es wird geschleudert, bis der Varioschritt des Programmschalters beendet ist, d. h. das Sollwertsignal vom Regelschaltkreis weggeschaltet ist. Dies ist unerwünscht, weil in diesem Fall Schaum der Waschlauge aus der Waschmaschine gedrückt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drehzahl- Regeleinrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß beim Varioschleudern die hierfür gewünschte Trommeldrehzahl gerade erreicht wird und dann sofort der Trommelantrieb abgeschaltet wird.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Drehzahl-Regeleinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Steuerschaltung mit dem Sollwerteingang und dem Istwertsignal des Regelschaltkreises verbunden ist und für die kurzzeitigen Schleudervorgänge vom Programmschaltwerk aktiviert ist, daß die Steuerschaltung für die kurzzeitigen Schleudervorgänge an den Sollwerteingang ein Einschaltsignal legt und daß die Steuerschaltung, wenn die Istdrehzahl der Solldrehzahl des kurzzeitigen Schleudervorgangs gleich ist, an den Regelschaltkreis ein den Antrieb abschaltendes Abschaltsignal legt. Dabei wird der Sollwerteingang kurzzeitig auf Null geschaltet und damit ein Reset ausgelöst. Der Istwert wird in der Regelschaltung aus dem von der Trommeldrehzahl abgeleiteten Tachosignal gebildet. Der Istwert ist eine der Istdrehzahl proportionale Spannung.

Durch diese zusätzliche Steuerschaltung ist erreicht, daß beim Varioschleudern die Varioschleuder-Solldrehzahl gerade erreicht wird. Ist diese Solldrehzahl erreicht, dann wird der Antrieb der Trommel sofort abgeschaltet. Die Zeitdauer bis zum Erreichen der Solldrehzahl wird von den Daten des jeweiligen Regelschaltkreises abhängig sein. Es ist jedoch vermieden, daß spezielle Daten des Regelschaltkreises einerseits dazu führen, daß die Trommel die Varioschleuder-Drehzahl nicht erreicht bzw. nach Erreichen der Varioschleuder-Drehzahl weiterschleudert. Hierdurch ist eine übermäßige Schaumentwicklung der Waschlauge unterdrückt.

In Ausgestaltung der Erfindung legt die Steuerschaltung, solange sie vom Programmschaltwerk aktiviert ist, das Einschaltsignal wiederholt an den Sollwerteingang. Dadurch ist erreicht, daß solange wie das Programmschaltwerk die Steuerschaltung aktiviert Varioschleuderschritte aneinandergereiht werden. Es ist dadurch möglich, in einem Schaltschritt des Programmschaltwerks mehrere Varioschleuderschritte zu erreichen. Dies ermöglicht eine Vereinfachung des Programmschaltwerks.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 schematisch eine Drehzahl-Regeleinrichtung für den Antrieb einer Waschmaschinentrommel mit der Steuerschaltung,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Steuerschaltung und

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Steuerschaltung.

Eine Regeleinrichtung für einen Antrieb (1) einer nicht näher dargestellten Trommel einer Waschmaschine arbeitet mit einem integrierten Regelschaltkreis (2). Der Regelschaltkreis (2) wird beispielsweise von einem integrierten Baustein TDA 1085 (MOTOROLA) mit Beschaltung gebildet. Der Regelschaltkreis (2) weist einen Eingang (3) auf, der am Abgriff eines an der Betriebsspannung (UB) liegenden Spannungsteiler aus Widerständen (R 1, R 2) liegt. Die Betriebsspanung wird im Regelschaltkreis (2) gebildet.

Der Regelschaltkreis (2) ist mit einem Drehzahl- Sollwerteingang (4) versehen, an dem ein RC-Glied (R 1, C 1) und eine Widerstandskette aus Widerständen (R 4, R 5, R 6) liegen. Der Widerstandskette sind von einem nicht näher dargestellten Programmschaltwerk gesteuerte Kontakte (K 1, K 2, K 3, K 4) zugeordnet.

Der Regelschaltkreis (2) bildet weiterhin einen Drehzahl- Istwert (5). An diesem liegt ein Kondensator (C 2), dem ein Widerstand (R 7) paallelgeschaltet ist.

Dem Regelschaltkreis (2) ist eine Steuerschaltung (6) zugeschaltet. Diese ist mit dem Sollwerteingang (4) und dem Istwert (5) des Regelschaltkreises (2) verbunden. Sie liegt am Kontakt (K 3) des Programmschaltwerks.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weist die Steuerschaltung (6) einen Operationsverstärker (01) und einen Operationsverstärker (02) auf. Der Pluseingang des Operationsverstärkers (01) liegt am Eingang (3) des Regelschaltkreises (2). Der Minuseingang des Operationsverstärkers (01) liegt zwischen zwei Widerständen (R 8 und R 9), die einen Spannungsteiler zwischen dem Kontakt (K 3) und dem Nullpotential bilden. Der Ausgang des Operationsverstärkers (01) ist über einen Widerstand (R 10) an den Pluseingang des Operationsverstärkers (02) gelegt. Dieser Pluseingang liegt außerdem zwischen zwei Widerständen (R 11 und R 12), die einen Spannungsteiler an der Betriebsspannung (UB) bilden.

Der Minuseingang des Operationsverstärkers (02) ist an den Istwert (5) des Regelschaltkreises (2) angeschlossen. Der Ausgang des Operationsverstärkers (02) liegt über eine Diode (D 1) am Sollwerteingang (4) des Regelschaltkreises (2). Zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers (02) und dessen Pluseingang ist ein Rückkoppelungswiderstand (R 13) geschaltet.

Der Kontakt (K 3) liegt über eine Diode (D 2) am Widerstand (R 4).

Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltung ist etwa folgende:

Wird vom Programmschaltwerk einer der Kontakte (K 1, K 2, K 4) geschlossen, dann liegt über die Widerstände (R 6, R 5, R 4 bzw. R 5, R 4 oder R 4) eine Gleichspannung am Sollwerteingang (4), die das Sollwertsignal für die jeweils gewünschte Drehzahl der Trommel ist. Der Regelschaltkreis (2) fährt dann den Antrieb (1) der Trommel über einen Sanftanlauf und eine Rampe in an sich bekannter Weise hoch. Die jeweilige Trommeldrehzahl wird im Regelschaltkreis (2) erfaßt und die Drehzahl wird auf den Sollwert geregelt. Solange der Kontakt (K 3) offen ist, ist die Steuerschaltung (6) wirkungslos. Dabei ist der Minuseingang des Operationsverstärkers (01) negativer als sein Pluseingang, so daß der Ausgang des Operationsverstärkers (01) auf +UB liegt. Über den Widerstand (R 10) ist der Pluseingang des Operationsverstärkers (02) unabhängig von der jeweiligen Spannung am Minuseingang des Operationsverstärkers (02) diesem gegenüber positiv gehalten, so daß auch der Ausgang des Operationsverstärkers (02) auf +UB liegt. Die Diode (D 1) ist dabei gesperrt.

Zum Varioschleudern schließt das Programmschaltwerk den Kontakt (K 3). Dadurch wird über die Diode (D 2) und den Widerstand (R 4) an den Sollwerteingang (4) ein Gleichspannungssignal gelegt. Der Antrieb (1) wird dabei vom Regelschaltkreis (2) so angesteuert, daß die Drehzahl der Sanftanlauf-Rampenkurve folgt.

Gleichzeitig mit dem Schließen des Kontaktes (K 3) wird der Minuseingang des Operationsverstärkers (01) auf ein positive Potential gezogen. Der Ausgang des Operationsverstärkers (01) ändert seine Spannung dadurch sprunghaft auf 0 V. Damit liegt über den Widerstand (R 10) am Pluseingang des Operationsverstärkers (02) eine durch die Widerstände (R 10, R 11, R 12) bestimmte Vergleichsspannung, die dem Sollwert der Vario-Schleuderdrehzahl entspricht. Die an dem Minuseingang des Operationsverstärkers (02) liegende Drehzahl-Istwertspannung wird mit der Vergleichsspannung verglichen. Sobald die Istwertspannung auf den Wert der Vergleichsspannung angestiegen ist, kippt die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers (02) auf 0 V. Die Diode (D 1) wird dadurch leitend und schaltet den Sollwerteingang (4) auf Null. Im Regelschaltkreis wird ein Reset verursacht. Dadurch wird der Antrieb (1) der Trommel abgeschaltet.

Durch das Abschalten des Antriebs der Trommel nimmt deren Drehzahl schnell ab, so daß der Ausgang des Operationsverstärkers (02) wieder auf +UB schaltet und damit die Diode (D 1) wieder sperrt. Am Sollwerteingang (4) liegt dann wieder über die Diode (D 2) und dem Widerstand (R 4) ein Signal, so daß sich die beschriebenen Vorgänge wiederholen. Es wiederholen sich also Vario- Schleuderschritte solange bis das Programmschaltwerk den Kontakt (K 3) öffnet.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, in der nur die Steuerschaltung (6) dargestellt ist, ist ebenso wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der Pluseingang des Operationsverstärkers (02) über einen Spannungsteiler (R 11, R 12) an die Betriebsspannung (UB) gelegt. Der Minuseingang liegt am Istwert (5). Zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers (02) und dessen Pluseingang ist der Rückkopplungswiderstand (R 13) geschaltet.

Der Ausgang des Operationsverstärkers (02) liegt über einen Widerstand (R 14) am Pluseingang des Operationsverstärkers (01). Der Pluseingang des Operationsverstärkers (01) ist außerdem über einen Widerstand (R 15) mit der Betriebsspannung (+UB) verbunden. Der Minuseingang des Operationsverstärkers (01) liegt am Spannungsteiler aus den Widerständen (R 8, R 9), dem der Kontakt (K 3) vorgeschaltet ist. An diesem liegt wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Diode (D 2). Der Ausgang des Operationsverstärkers (01) ist mit dem Sollwerteingang (4) des Regelschaltkreises (2) verbunden.

Die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 ist etwa folgende:

Die am Istwert (5) liegende, der jeweiligen Drehzahl entsprechende Spannung wird ständig mit der von den Widerständen (R 11, R 12) gebildeten, am Pluseingang des Operationsverstärkers (02) anliegenden Vergleichsspannung verglichen, die der gewünschten Vario-Schleuderdrehzahl entspricht. Immer wenn die Vario-Schleuderdrehzahl erreicht ist, kippt die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers (02) von +UB auf 0 V. Dies wirkt sich auf den Operationsverstärker (01) jedoch nur dann aus, wenn im Falle des Varioschleuderns der Kontakt (K 3) geschlossen ist. Ist der Kontakt (K 3) geschlossen und der Ausgang des Operationsverstärkers (02) auf 0 V geschaltet, dann liegt dadurch der Ausgang des Operationsverstärkers (01) auf 0 V, so daß ein am Sollwerteingang (4) des Regelschaltkreises (2) über die Diode (D 2) anliegendes Signal kurzgeschlossen wird, so daß der Antrieb (1) der Trommel abschaltet. Sinkt die Drehzahl, dann schaltet der Ausgang des Operationsverstärkers (02) wieder auf +UB, so daß der Ausgang des Operationsverstärkers (01) keinen Einfluß auf den Sollwerteingang (4) hat. Der Ausgang des Operationsverstärkers (01) ist schaltungstechnisch ein Open-Collektor-Ausgang. Auch hier wird der Antrieb (1) der Trommel gerade dann abgeschaltet, wenn die Trommel die für das Varioschleudern gewünschte Drehzahl erreicht hat.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Steuerschaltung (6) aus diskreten Bauteilen aufgebaut. Es ist eine Schmitt-Trigger-Schaltung (7) mit Transistoren (T 1, T 2) und Widerständen (R 16 bis R 20) vorgesehen. An den Kollektorwiderständen (R 16 und R 18) der Transistoren (T 1, T 2) liegt der Kontakt (K 3). An die Basis des Transistors (T 1) ist über einen Widerstand (R 21) der Istwert (5) des Regelschaltkreises (2) angeschlossen. Am Kollektor des Transistors (T 2), dem Ausgang der Schmitt-Trigger-Schaltung (7), liegt ein Spannungsteiler aus Widerständen (R 22, R 23). An diesen ist die Basis eines weiteren Transistors(T 3) angeschlossen, dessen Kollektor am Sollwerteingang (4) des Reglschaltkreises (2) liegt.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist etwa folgende:

Solange der Kontakt (K 3) offen ist, also vom Programmschaltwerk kein Varioschleudern angesteuert ist, ist die Schmitt-Trigger-Schaltung (7) ohne Versorgungsspannung, so daß auch der Kollektor des Transistors (T 3) ein Signal am Sollwerteingang (4) nicht beeinflußt.

Wenn der Kontakt (K 3) geschlossen ist, ist die Schmitt-Trigger-Schaltung (7) mit Spannung versorgt. Die Schmitt-Trigger-Schaltung (7) wird jetzt von der Spannung des Istwerts (5) des Regelschaltkreises (2) gesteuert. Die Schmitt-Trigger-Schaltung (7) kippt, sobald der Istwert der Vario-Schleuderdrehzahl erreicht ist. Der Transistor (T 1) ist dann leitend. Der Transistor (T 2) ist gesperrt. Dadurch wird der Transistor (T 3) über den Widerstand (R 22) leitend geschaltet. Er schließt dadurch die Spannung am Sollwerteingang (4) des Regelschaltkreises (2) kurz. Dadurch wird der Antrieb (1) der Trommel unterbrochen, sobald der Sollwert der Vario-Schleuderdrehzahl erreicht ist. Die Varioschleuder-Solldrehzahl ist hier durch die Dimensionierung der Schwellwertspannung des Schmitt-Triggers bestimmt. Sinkt nach dem Abschalten des Antriebs die Trommeldrehzahl, dann kippt die Schmitt-Trigger-Schaltung (7) zurück, wodurch der Transistors (T 3) sperrt, so daß ein weiterer Hochlauf bis zur Vario-Schleuderdrehzahl erfolgt.

Bei allen anderen - bis auf den Vario-Schleudersollwert - schaltbare Drehzahlsollwerten der Trommel ist die Steuerschaltung (6) von der Widerstandskette (R 6, R 5, R 4) entkoppelt. Hierzu ist in den Ausführungsbeispielen die Diode (D 2) vorgesehen.

Claims (8)

1. Drehzahl-Regeleinrichtung für den Antrieb einer Waschmaschinen- oder Trocknertrommel mit einem Regelschaltkreis, der einen Drehzahl-Sollwerteingang aufweist, an den ein Programmschaltwerk ein Drehzahl-Sollwertsignal legt, und der einen Drehzahl-Istwert aus dem Tachosignal des Motors entsprechend dem Drehzahl-Istwert der Trommel bildet, und mit einer vom Programmschaltwerk betätigten Steuerschaltung zum Einschalten kurzzeitiger Schleudervorgänge (Varioschleudern), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (6) mit dem Sollwerteingang (4) und dem Istwert (5) des Regelschaltkreises (2) verbunden ist und für kurzzeitige Schleudervorgänge vom Programmschaltwerk aktiviert ist, daß die Steuerschaltung (6) für die kurzzeitigen Schleudervorgänge an den Sollwerteingang (4) ein Einschaltsignal legt und daß die Steuerschaltung (6), wenn die Istdrehzahl der Solldrehzahl der kurzzeitigen Schleudervorgänge gleich ist, an den Regelschaltkreis (2) ein den Antrieb (1) abschaltendes Abschaltsignal legt.

2. Drehzahl-Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (6), solange sie vom Programmschaltwerk aktiviert ist, wiederholt das Einschaltsignal an den Sollwerteingang (4) legt.

3. Drehzahl-Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerschaltung das Drehzahl-Sollwertsignal der kurzzeitigen Schleudervorgänge erzeugt ist.

4. Drehzahl-Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, aß die Steuerschaltung (6) das Drehzahl-Sollwertsignal der kurzzeitigen Schleudervorgänge mit dem Istwert vergleicht und bei Gleichheit ein Einschaltsignal am Drehzahl- Sollwerteingang (4) des Regelschaltkreises (2) unwirksam schaltet.

5. Drehzahl-Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschlossener Kontakt (K 3) des Programmschaltwerks die Steuerschaltung (6) aktiviert und ein Einschaltsignal an den Sollwerteingang (4) des Regelschaltkreises (2) legt und daß die Steuerschaltung (6) bei geöffnetem Kontakt (K 3) vom Sollwerteingang (4) entkoppelt ist.

6. Drehzahl-Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (6) einen ersten und einen zweiten Operationsverstärker (01, 02) aufweist und bei Aktivierung durch das Programmschaltwerk den bis dahin sperrenden ersten Operationsverstärker (01) umschaltet, der daraufhin eine dem Drehzahlsollwert der kurzzeitigen Schleuderschritte entsprechenden Vergleichsspannung an den einen Eingang des zweiten Operationsverstärkers (02) legt, und daß der zweite Operationsverstärker (02) den Istwert mit der Vergleichsspannung vergleicht und bei Erreichen des Sollwertes des kurzzeitigen Schleudervorganges das Abschaltsignal an den Sollwerteingang (4) des Regelschaltkreises (2) legt.

7. Drehzahl-Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (6) einen ersten und einen zweiten Operationsverstärker (01, 02) aufweist, daß der zweite Operationsverstärker (02) eine dem Drehzahlsollwert der kurzzeitigen Schleuderschritte entsprechende Vergleichsspannung ständig mit dem Drehzahl-Istwert vergleicht und bei Erreichen des Sollwerts den ersten Operationsverstärker (01) bereitschaltet und daß der erste Operationsverstärker (01), wenn er bereitgeschaltet und durch das Programmschaltwerk aktiviert ist, das Abschaltsignal an den Sollwerteingang (4) des Regelschaltkreises (2) legt.

8. Drehzahl-Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (6) eine Schmitt-Trigger- Schaltung (7) aufweist, die vom Programmschaltwerk für die kurzzeitigen Schleudervorgänge ihre Versorgungsspannung erhält, daß der Eingang der Schmitt-Trigger-Schaltung (7) am Drehzahl-Istwert (5) des Regelschaltkreises (2) liegt und daß bei Erreichen der Solldrehzahl der kurzzeitigen Schleudervorgänge die Schmitt-Trigger-Schaltung (7) kippt und über deren Ausgang das Abschaltsignal an den Sollwerteingang (4) des Regelschaltkreises (2) gelegt ist.