DE3810693A1

DE3810693A1 - Verfahren sowie steuerungsvorrichtung zur drehzahlsteuerung von elektromotoren

Info

Publication number: DE3810693A1
Application number: DE3810693A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Reinhardt; Helmut Dipl Ing Lipp
Original assignee: Elektrobau Mulfingen and Co EBM GmbH
Current assignee: Elektrobau Mulfingen and Co EBM GmbH
Priority date: 1988-03-29
Filing date: 1988-03-29
Publication date: 1989-11-09

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Drehzahl steuerung von Elektromotoren, insbesondere Lüftermotoren, wobei die Drehzahl von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert eingestellt wird.

Ferner betrifft die Erfindung auch eine Steuerungsvorrich tung zur Drehzahlsteuerung von Elektromotoren, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In größeren technischen Anlagen ist es oft erforderlich, die Drehzahl von Elektromotoren an bestimmte Erfordernisse anzupassen. Beispielsweise muß die Drehzahl von Lüftermoto ren in Abhängigkeit von bestimmten Verhältnissen, z.B. für Kühlzwecke von elektronischen Bauteilen, ein- bzw. umge stellt werden. Üblicherweise erfolgt aber eine Anlagen steuerung durch einen zentralen Rechner, der an seinen Steuerausgängen parallel anstehende Steuersignale an die Motorsteuereinrichtung abgibt, um die Drehzahl des Motors auf einen bestimmten Wert einzustellen. Hierbei kontrol liert der Rechner den Steuervorgang und führt gegebenen falls eine Korrektur durch.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Steuerungsvorrichtung anzugeben, womit die Drehzahl von Elektromotoren durch kurze, über eine einzelne Verbindungsleitung übertragene Steuersignale jeweils bis zum nächsten Steuersignal konstant auf einen bestimmten Wert eingestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß für jede Drehzahleinstellung bzw. -änderung einmalig ein kurz zeitiges, aus einer dem zweiten Drehzahlwert entsprechen den, seriellen Impulsfolge bestehendes Drehzahlstellsignal erzeugt wird, daß dieses Drehzahlstellsignal gespeichert und in ein bis zu einem nächsten Drehzahlstellsignal zeit lich konstantes Steuersignal F umgeformt wird, und daß anhand dieses konstanten Steuersignals die Motordrehzahl eingestellt wird. Die serielle Impulsfolge ist dabei ein Maß für die gewünschte Drehzahl. Sie kann vorteilhafter weise von einem Rechner als eine dem zweiten Drehzahlwert proportionale Anzahl von vorzugsweise gleichen Impulsen erzeugt werden, wobei vorzugsweise mit zunehmender Impuls anzahl auch eine Steigerung der Drehzahl bis zu deren Maximalwert bei einer Impulsanzahl von z.B. 16 oder 32 Impulsen erfolgt. Aufgrund der Speicherung des Drehzahl stellsignals sowie aufgrund des zeitlich konstanten Steuersignals F wird erfindungsgemäß die Motordrehzahl auch nach Beendigung der seriellen Impulsfolge konstant auf dem gewünschten Wert gehalten. Erst durch ein nach folgendes Drehzahlstellsignal wird das vorausgehende Drehzahlstellsignal und damit auch das vorhergehende, konstante Steuersignal F gelöscht sowie ein neues Steuer signal erzeugt, welches dann dem neuen, einzustellenden Drehzahlwert entspricht. Über eine Statusleitung zwischen einer Drehzahlerfassungseinrichtung des Motors und dem Rechner kann erfindungsgemäß vom Rechner überprüft werden, ob der vorgegebene Drehzahlsollwert eingehalten wird.

Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung ist gekennzeich net durch eine über eine Verbindungsleitung mit einem Rechner verbundene und kurzzeitige, digitale Impulse des Rechners in zeitlich konstante, analoge Signale umformende Motorsteuereinrichtung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.

Anhand der Zeichnung soll im folgenden die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steue rungsvorrichtung,

Fig. 2 Diagramme zur Darstellung des zeitlichen Verlaufs verschiedener, in der erfindungsgemäßen Vorrichtung auftretender Signale,

Fig. 3 einen Schaltungsaufbau eines Teiles der erfindungs gemäßen Steuerungsvorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 4 einen Schaltungsaufbau eines Drehzahlreglers der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung und

Fig. 5 das Ausgangssignal eines Digital/Analog-Wandlers in Abhängigkeit von der Impulszahl.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile jeweils mit den gleichen Bezugsziffern und/oder -buchstaben bezeichnet.

Gemäß Fig. 1 ist ein Rechner 2 erfindungsgemäß über eine Verbindungsleitung 4 mit einer Motorsteuereinrichtung 6 verbunden, die ihrerseits ausgangsseitig über eine Verbin dungsleitung 8 mit einem an sich bekannten Drehzahlregler 10 eines Elektromotors M verbunden ist. Der genaue Aufbau der Motorsteuereinrichtung 6 und des Drehzahlreglers 10 ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt, die weiter unten noch näher erläutert werden.

Die Motorsteuereinrichtung 6 umfaßt erfindungsgemäß einen mit dem Rechner 2 verbundenen und einen Speicher auf weisenden Binär-Zähler 12, und zwar ist der Rechner 2 vorzugsweise über zwei in Reihe geschaltete Invertier stufen 14 und 16 mit einem Eingang 18 des Binär-Zählers 12 verbunden. Die erste Invertierstufe 14 ist ausgangsseitig über eine Leitung 19 sowie vorzugsweise über zwei in Reihe geschaltete, monostabile Kippstufen 20 und 22 mit einem Reset-Eingang 24 des Binär-Zählers 12 verbunden.

Der Binär-Zähler 12 besitzt außer den Eingängen 18 und 24 erfindungsgemäß mehrere, und zwar vorzugsweise vier Paralleldaten-Ausgänge 26, die über Leitungen 27 mit je weils einem Eingang 28 eines Digital/Analog-Wandlers 30 verbunden sind. Dieser Digital/Analog-Wandler 30 ist ausgangsseitig über die Verbindungsleitung 8 mit einem Sollwert-Eingang 32 des Drehzahlreglers 10 des Motors M verbunden.

Im folgenden wird unter Bezug auf die Fig. 1 und 2 die Funktion der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung bzw. der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Hierzu wird von einem Zustand ausgegangen, in dem von dem Rechner 2, der einen zentralen Prozessor einer beliebigen Anlage darstellt, eine vorgegebene Drehzahl des Motors M durch einen neuen Drehzahlwert ersetzt werden soll, d.h. die Motordrehzahl soll von einem ersten Wert n ₁ auf einen zweiten Drehzahlwert n ₂ eingestellt werden.

Von dem Rechner 2 wird hierzu erfindungsgemäß kurzzeitig und einmalig eine serielle Impulsfolge als ein Drehzahl stellsignal A erzeugt. Gemäß Fig. 2 befindet sich der Signalpegel des Signals A im Zeitpunkt t ₀, in dem die Dreh zahländerung veranlaßt wird, auf einem logischen "1" bzw. "H"-Pegel. Im Zeitpunkt t ₀ beginnt das Drehzahlstell signal A zunächst mit einer ersten Reset-Zeit t _R, innerhalb der des Signal A auf logischem "0"- bzw. "L"-Pegel liegt. Die erste Reset-Zeit t _R hat vorzugsweise eine Länge von ca. 10 ms, innerhalb der das bisher gespeicherte, vorausge hende Drehzahlstellsignal gelöscht wird. Der ersten Reset- Zeit t _R schließt sich im Zeitpunkt t ₂ bis zum Zeitpunkt t ₃ eine serielle Impulsfolge an, die aus einer Anzahl von 1 bis 16 bzw. 1 bis 32 Impulsen, und zwar aus vorzugsweise gleichen Rechteckimpulsen mit einer Impulslänge T von ca. 1 ms, besteht. Mit zunehmender Impulsanzahl wird erfindungsgemäß auch eine Zunahme der Drehzahl des Motors M bis zu einem Maximalwert bei 16 bzw. 32 Impulsen bewirkt. Nach Ausgabe der Impulsfolge nimmt das Drehzahlstellsignal A des Rechners 2 im Zeitpunkt t ₃ wieder "1"-Pegel an, den es bis zum nächsten Drehzahlstellbefehl (im Zeitpunkt t ₅, der dem Zeitpunkt t ₀ entspricht) beibehält. Das Drehzahl stellsignal A ergeht für jeden Drehzahlstellbefehl einmalig, so daß erfindungsgemäß das Drehzahlstellsignal A zwischen gespeichert wird.

Das Drehzahlstellsignal A wird über die erste Invertier stufe 14 invertiert, so daß ein invertiertes Signal B ent steht (s. Fig. 2), welches erfindungsgemäß einerseits über die zweite Invertierstufe 16 nochmals derart invertiert wird, daß ein Inversionssignal C entsteht, welches den gleichen Phasenverlauf wie das Drehzahlstellsignal A, je doch eine andere, meist geringere Amplitude besitzt, die z.B. bei TTL-Pegel gemäß der Erfindung 5 V betragen kann, bei CMOS bzw. HCMOS-Technik aber entsprechend den Erfor dernissen angepaßt werden muß. Andererseits wird das invertierte Signal B aber auch über die Leitung 19 (Fig. 1) der ersten monostabilen Kippstufe 20 zugeführt. Das Signal B setzt mit seiner ersten, im Zeitpunkt t ₀ ansteigenden Vorderflanke 34 (Fig. 2) die erste Kippstufe 20, so daß an deren Ausgang für eine bestimmte, vorzugsweise einstellbare Zeitdauer ein "1"-Signal D erzeugt wird. Gemäß Fig. 2 endet dieses Signal D im Zeitpunkt t ₄. Seine zeitliche Länge beträgt folglich t _D=t ₄-t ₀, wobei es erfindungs wesentlich ist, daß diese Zeit t _D größer ist als die Summe aus erster Reset-Zeit t _R und maximal möglicher Impulsanzahl x Impulslänge T, d.h. t ₄ muß dem Ende der Impulsgabe, d.h. dem Zeitpunkt t ₃, zeitlich nachfolgen.

Aufgrund des "1"-Signals D wird nun im Zeitpunkt t ₀ auch die mit dem Ausgang der ersten Kippstufe 20 verbundene, zweite monostabile Kippstufe 22 gesetzt, und zwar eben falls für eine vorzugsweise einstellbare Zeitdauer t _E=t ₁-t ₀. Dabei ist aber die Setzzeit t _E der zweiten Kippstufe 22 wesentlich kleiner als die Setzzeit t _D der ersten Kippstufe 20. Das am Ausgang der zweiten Kippstufe 22 anliegende Signal stellt den eigentlichen Reset-Impuls E dar, der das vorhergehende Drehzahlstellsignal A bzw. C löscht und im folgenden als zweiter Reset-Impuls bzw. als zweite Reset-Zeit bezeichnet wird. Die Impulslänge t _E des zweiten Reset-Impulses E ist erfindungsgemäß auch kleiner als die erste Reset-Zeit t _R. Die Zeit zwischen t ₁ und t ₂ dient dabei als Sicherheitszeit. Sie ist so ausreichend dimensioniert, daß auch bei verschiedenen Parameterschwan kungen, wie z.B. Temperaturänderungen, t _E immer kleiner als t _R ist.

Aufgrund der beiden erfindungsgemäß vorgesehenen Kipp stufen 20 und 22 kann vorteilhafterweise während der Datenausgabe durch den Rechner 2 nur ein einziger Reset- Impuls E auftreten, der vorteilhafterweise stets vor Beginn der seriellen Impulsfolge des Drehzahlstellsignals A bzw. des Inversionssignals C den Löschvorgang beendet hat. Es wird hierdurch folglich vermieden, deß auch durch die ansteigenden Flanken der Impulse des Signals B weitere Reset-Impulse erzeugt werden, die ein Abspeichern der seriellen Impulsfolge unmöglich machen würden.

Das über die zweite Invertierstufe 16 erzeugte Inversions signal C wird nun erfindungsgemäß über eine Leitung 35 dem Eingang 18 des Binär-Zählers 12 zugeführt. Da durch den ersten Reset-Impuls E im Zeitpunkt t ₁ der Speicherinhalt des Binär-Zählers 12 bereits gelöscht ist, können nun die ab dem Zeitpunkt t ₂ eintreffenden Impulse des Inversionssignals C in dem Speicher des Binär-Zählers 12 gespeichert werden. Da erfindungsgemäß die erste Kippstufe 20 - wie bereits aus geführt - länger als die Gesamtdauer der von dem Rechner 2 erzeugten Impulse gesetzt bleibt, haben die ab dem Zeitpunkt t auftretenden Impulse keine Auswirkung mehr auf die Kipp stufen 20 und 22, so daß vorteilhafterweise eine Erzeugung von weiteren, das Speichern der Impulse des Signals C behindernden Reset-Impulsen absolut ausgeschlossen ist.

Der Binär-Zähler 12 speichert nun erfindungsgemäß in seinem Speicher die serielle Impulsfolge des Signals C als Dual zahl und gibt an seinen Paralleldaten-Ausgängen 26 eine der Impulsanzahl entsprechende 4-Bit-Information als Parallel datensignal F aus. Aufgrund der Speicherung der Impulse ist dieses Signal F erfindungsgemäß bis zum nächsten Dreh zahlstellsignal A bzw. bis zum nächsten Reset-Impuls E zeitlich konstant. Über die Leitungen 27 wird das Signal F den Eingängen 2 S des Digital/Analog-Wandlers 30 zugeführt, der erfindungsgemäß an seinem Ausgang 36 in Abhängigkeit von dem Signal F ein analoges, der einzustellenden Drehzahl n ₂ proportionales Sollwertsignal G z.B. als Ausgangsspannung U _A zwischen 0 V und 2,5 V erzeugt (U _A = Ausgangsspannung des D/A-Wandlers 30). Schließlich wird dieses analoge Sollwert signal G bzw. die Spannung U _A als Eingangssignal, das in Fig. 5 idealisiert dargestellt ist, dem Soll-wert-Eingang 32 des Drehzahlreglers 10 zugeführt, der in an sich bekannter Weise die Drehzahl des Motors M durch Vergleichen eines ermittelten Istwertsignals H mit dem analogen Soll wertsignal G sowie durch Nachführen des Istwertsignals H auf das Sollwertsignal G konstant hält. Der Drehzahlregler 10 ist über eine Steuerleitung 3 S mit dem Motor M verbunden.

Eine in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnete Leitung s bildet als Statusleitung eine Rückkopplung zum Rechner 2, der erforderlichenfalls überprüfen kann, ob der vorgegebene Drehzahlsollwert eingehalten wird.

Einzelheiten des in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbildes sind in den Schaltungen nach Fig. 3 und 4 dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden sollen.

Gemäß Fig. 3 besteht die erste Invertierstufe 14 aus einem Transistor T 1, dessen Basis über einen Widerstand R 1 mit dem für des Drehzahlstellsignal A vorgesehenen Eingang verbunden ist. Der Emitter des Transistors T 1 ist mit einem 0 V- Anschluß 42 und sein Kollektor über einen Widerstand R 2 mit einem 24 V-Anschluß 44 verbunden. Durch diese Anordnung liegt am Kollektor das gegenüber dem Drehzahlstellsignal A invertierte Signal B vor, wie dies im folgenden noch erläutert wird.

Die zweite Invertierstufe 16 besteht ebenfalls aus einem Transistor T 2, dessen Basis über einen Widerstand R 3 mit dem den Ausgang der ersten Invertierstufe 14 bildenden Kollektor des Transistors T 1 verbunden ist. Der Emitter des Transistors T 2 ist mit dem 0 V-Anschluß 42 verbunden und der Kollektor des Transistors T 2 ist über einen Widerstand R 4 mit einer 5 V-Plusleitung 46 verbunden. Der Kollektor des Transistors T 2 stellt den das Inversions signal C ausgebenden Ausgang der zweiten Invertierstufe 16 signal C ausgebenden Ausgang der zweiten Invertierstufe 16 dar, der über die Leitung 35 mit dem Eingang 18 des Binär- Zählers 12 verbunden ist.

Die erste monostabile Kippstufe 20 besitzt einen Transistor T 1 A, dessen Basis über einen Kondensator C 1 A und einen Widerstand R 5 mit dem den Ausgang der ersten Invertierstufe 14 bildenden Kollektor des Transistors T 1 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors T 1 A ist über eine ein Zeit glied 48 A bildende Reihenschaltung eines Kondensators C 2 A und eines Widerstandes R 3 A mit dem 24 V-Anschluß 44 verbunden. Der Emitter des Transistors T 1 A liegt am 0 V- Anschluß 42. Ein zwischen dem Kondensator C 2 A und dem Widerstand R 3 A liegender Abgriff des Zeitgliedes 48 A ist über eine Diode D 1 A mit der Basis eines weiteren Transistors T 2 A verbunden, dessen Kollektor über einen Widerstand R 4 A mit der Basis des Transistors T 1 A, und dessen Emitter mit dem 0 V-Anschluß 42 verbunden sind. Der Kollektor des Transistors T 2 A stellt den Ausgang der Kippstufe 20 der, an der das Signal D auftritt.

Die zweite monostabile Kippstufe 22 ist analog zu der ersten Kippstufe 20 ausgebildet, so daß auf deren Beschreibung verzichtet werden kann. In Fig. 3 sind die Bezeichnungen der Bauteile der ersten Kippstufe 20 jeweils mit dem Index A und die der zweiten Kippstufe 22 mit dem Index B versehen, so daß der Aufbau der zweiten Kippstufe 22 anhand der Beschreibung der ersten Kippstufe 20 leicht nachvollziehbar ist.

Der den Ausgang für den Reset-Impuls E bildende Kollektor des Transistors T 2 B der zweiten Kippstufe 22 ist mit dem Reset-Eingang 24 des Binär-Zählers 12 verbunden.

Zu der folgenden Erläuterung der Funktionsweise der Schaltung nach Fig. 3 soll wieder von einem Zustand aus gegangen werden, bei dem eine Änderung der Motordrehzahl durch ein neues Drehzahlstellsignal A bewirkt werden soll.

Zur Einleitung dieses Vorgangs fällt das Drehzahlstell signal A des Rechners 2 zum Zeitpunkt t ₀ vom "1"-Pegel auf den "0"-Pegel. Dadurch liegt am Eingang der ersten Invertierstufe 14 etwa 0 V an und der Transistor T 1, der bisher durch das logische "1"-Signal durchgesteuert war, geht in den sperrenden Zustand über. Dies hat zur Folge, daß das Kollektorpotential des Transistors T 1 ansteigt. Hierdurch wird über den Widerstand R 3 der Transistor T 2 der zweiten Invertierstufe 16 durchgesteuert, dessen Kollektor über den Widerstand R 4 mit der 5 V-Plusleitung 46 verbunden ist. Der Transistor T 2 schaltet durch und legt über seine Kollektor-Emitter-Strecke etwa 0 V an den Eingang 18 des Binär-Zählers 12.

Außerdem wird gleichzeitig, ausgehend von dem Kollektor des Transistors T 1 der ersten Invertierstufe 14, durch die ansteigende Vorderflanke 34 des invertierten Signals B (Fig. 2) über den Widerstand R 5 und den Kondensator C 1 A ein Einschaltimpuls auf den Transistor T 1 A der ersten mono stabilen Kippstufe 20 gegeben, so daß T 1 A, der bisher durch das 0 V-Potential am Kollektor des durchgeschalteten Tran sistors T 2 A in gesperrtem Zustand gehalten wurde, leitend wird. Das Potential am Kollektor von T 1 A ändert sich dadurch von logisch "H" auf logisch "L". Diese Signal änderung wirkt über den Kondensator C 2 A auf die Basis des Transistors T 2 A, das Basispotential wird in den negativen - Bereich gedrückt, wodurch T 2 A sperrt. Am Kollektor von T 2 A erscheint hohes Potential, das über den Kondensator C 1 B ein Einschalten der zweiten monostabilen Kippstufe 22 bewirkt.

Dieser Zustand ändert sich nach Ablauf einer durch das Zeitglied 48 A, d.h. durch die Zeitkonstante τ ₁=R 3 A×C 2 A, bestimmten Zeit, da der Kondensator C 2 A über den Widerstand R 3 A aufgeladen wird. Nach der bestimmten Zeit wird die Spannung am Kondensator größer als die Schleusenspannung der Diode D 1 A und der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T 2 A. Der Transistor T 2 A wird wieder über R 3 A durchgesteuert, so daß die Kippstufe 20 wieder in ihre Ruhelage kippt, in der praktisch am Kollektor des Transistors T 2 A 0 V anliegt, wo durch der Transistor T 1 A wieder gesperrt wird.

Das Zeitglied 48 A ist dabei erfindungsgemäß so ausgelegt, daß die Zeitdauer t _D, während der die Kippstufe 20 gesetzt bleibt, größer ist als die erste Reset-Zeit t _R plus Gesamt zeit der möglichen, von dem Rechner 2 kommenden Impulse.

Wie oben bereits bemerkt, wird durch die Sperrung des Transistors T 2 A der ersten Kippstufe 20 an deren D-Signal- Ausgang das Signal logisch "H" angelegt, so daß über den Kondensator C 1 B die zweite monostabile Kippstufe 22 einge schaltet wird und an deren Ausgang als zweiter Reset- Impuls E ebenfalls logisch "H" erscheint. Dieses Ausgangs signal ist erfindungsgemäß jedoch wesentlich kürzer als das von dem Rechner 2 zur Verfügung gestellte Signal, so daß zwischen den Zeitpunkten t ₂ und t ₁ die bereits erwähnte Sicherheitszeit entsteht. Die zweite Reset-Zeit kann dabei etwa 0,1 bis 0,5 ms betragen. Die Impulsdauer wird erfin dungsgemäß bestimmt durch die Zeitkonstante τ ₂=R 3 B×C 2 B des Zeitgliedes 48 B der zweiten Kippstufe 22.

Hinsichtlich der Funktionsweise der zweiten Kippstufe 22 wird ebenfalls auf die obigen Ausführungen zu der ersten Kippstufe 20 verwiesen.

Der am Reset-Eingang 24 des Binär-Zählers 12 anliegende zweite Reset-Impuls E (siehe Fig. 2) löscht den Speicher des Binär-Zählers 12, so daß er zur Aufnahme der seriellen Impulsfolge des Drehzahlstellsignals A bzw. des Inversions signals C, welches dem Drehzahlstellsignal A phasengleich ist, in der Spannungshöhe aber der Eingangsspannung des Binär-Zählers 12 angepaßt ist, zur Verfügung steht.

Das Inversionssignal C beaufschlagt nun den Binär-Zähler 12, der an seinen Ausgängen 26 als Paralleldatensignal F ein der seriellen Impulsanzahl entsprechendes, paralleles Kodewort ausgibt. Die Ausgänge 26 des Binär-Zählers 12 sind mit den Eingängen 28 des Digital/Analog-Wandlers 30 verbunden. Dieser wertet die anstehende Eingangsinformation aus und wandelt den Wert des Kodewortes in eine analoge Ausgangs spannung um, die in einer realisierten Ausführung Werte zwischen 0,7 V und 2,5 V annehmen kann. Diese analoge Ausgangsspannung stellt das Sollwertsignal G dar und ist ein Maß für die Anzahl der dem Binär-Zähler 12 von dem Rechner 2 zugeführten Impulse und somit ein Maß für die einzustellende Drehzahl des Motors M.

Gemäß Fig. 4 wird das analoge Sollwertsignal G über die Verbindungsleitung 8 dem Sollwert-Eingang 32 eines Regler bausteins 50 des Drehzahlreglers 10 zugeführt. Dieser Reglerbaustein 50 schaltet den Motorstrom in Abhängigkeit von Eingangssignalen ein. Bei dem Motor M kann es sich um einen einphasigen, 2-pulsigen, kollektorlosen Gleichstrom motor mit Reluktanzhilfsmoment handeln, der über eine in dem Reglerbaustein 50 integrierte Brückenschaltung betrieben wird. Dabei arbeitet der Reglerbaustein 50 vorzugsweise mit getakteter Stromregelung.

Der aktuelle Kommutierungszeitpunkt des Motors M wird durch einen digital schaltenden Hall-IC 52 ermittelt. Dieser Hall-IC 52 tastet die Position des Rotors des Motors M ab und gibt je nach Polarität des den Hall-IC beeinflussenden Rotormagneten entweder den Ausgangspegel logisch "H" oder "L" ab. Bei einem zweipoligen Permanentmagneten des Rotors erhält man somit pro Rotorumdrehung jeweils über eine halbe Umdrehung logisch "H" und logisch "L". Bei Motoren mit einer höheren Polpaarzahl P des Rotormagneten treten natürlich analog pro Pol- paarzahl und bei jeder Umdrehung des Motors jeweils P "H"-Signale und P "L"-Signale auf.

Dieses Signal wird einem Kommutierungseingang 54 des Regler bausteins 50 zugeführt, der hieraus eine Kommutierung der Motorwicklung entsprechend der aktuellen Drehzahl vornimmt.

Die Drehzahl wird, ausgehend von dem Hall-IC 52, außerdem über einen Widerstand R 19 und einen Kondensator C 5 sowie eine Diode D 3 einem Frequenz/Spannungs-Wandler 56 zuge führt. Dieser wandelt das Ausgangssignal des Hall-IC 52 in eine der Frequenz dieses Signals entsprechende, analoge Spannung um, die ein Drehzahl-Istwertsignal H darstellt, welches einem Istwert-Eingang 58 des Reglerbausteins 50 des Drehzahlreglers 10 zugeführt wird.

Der Drehzahlregler 10 bzw. der Reglerbaustein 50 führt einen Vergleich zwischen dem an dem Eingang 32 anliegen den Sollwertsignal G und dem an dem Eingang 58 an liegenden Istwertsignal H durch und führt so lange eine entsprechende Regelung durch, bis die beiden Signale ein ander entsprechen. Auf diese Weise wird euch bei Belastungsänderungen des Motors, die je nach Belastungsfall zu einer Zunahme oder Abnahme der Drehzahl des Motors führen könnten, eine Drehzahlkorrektur vorgenommen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Merkmale.

Claims

1. Verfahren zur Drehzahlsteuerung von Elektromotoren, insbesondere Lüftermotoren, wobei die Drehzahl von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Drehzahleinstellung einmalig ein kurzzeitiges, aus einer dem zweiten Drehzahlwert entsprechenden, seriellen Impulsfolge bestehendes Drehzahlstellsignal erzeugt wird, daß dieses Drehzahlstellsignal gespeichert und in ein bis zu einem nächsten Drehzahl stellsignal zeitlich konstantes Steuersignal umgeformt wird, und daß anhand dieses konstanten Steuersignals die Motordrehzahl eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die serielle Impulsfolge des Drehzahlstellsignals von einem Rechner als eine dem zweiten Drehzahlwert proportionale Anzahl von vorzugsweise gleichen Impulsen erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als das konstante Steuersignal ein digitales Parallel datensignal (F) erzeugt wird, welches seinerseits in ein analoges, drehzahlproportionales Sollwertsignal (G) umgeformt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das analoge Sollwertsignal (G) als Eingangssignal eines Drehzahlreglers des Elektromotors verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Motors durch Vergleichen eines ermittelten Istwertsignals mit dem analogen Sollwert signal sowie durch Ausregeln von Abweichungen des Istwertsignals auf das Sollwertsignal konstant gehalten wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch das jeweils aktuelle, dem zweiten Drehzahlwert entsprechende Drehzahlstellsignal ein vorhergehendes, dem ersten Drehzahlwert entsprechendes Drehzahlstell signal und damit auch ein vorhergehendes Sollwertsignal gelöscht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Löschen durch einen der seriellen Impulsfolge zeitlich vorausgehenden, impulsfreien, vorzugsweise auf logischem L-Pegel liegenden Signalabschnitt des Drehzahlstellsignals (A) bewirkt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehzahlstellsignal (A) derart in ein invertiertes Signal (B) umgeformt wird, daß der impulsfreie Signal abschnitt in einen Signalabschnitt mit logischem H-Pegel und die serielle Impulsfolge in eine phasen umgekehrte Impulsfolge umgewandelt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beginn des H-Pegel-Signalabschnittes des invertierten Signals (B) ein H-Pegel-Signal (D) erzeugt wird, welches zeitlich länger als die Summe der Zeitab schnitte des impulsfreien Abschnittes und der maximal möglichen Impulse des Drehzahlstellsignals (A) ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, deß bei Beginn des H-Pegel-Signals (D) ein kurzer Reset-Impuls (E) erzeugt wird, der zeitlich kürzer als der impuls freie Abschnitt des Drehzahlstellsignal (A) ist, wobei der Reset-Impuls (E) das gespeicherte Drehzahlstell signal löscht.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das invertierte Signal (B) wiederum derart invertiert wird, daß das entstehende Inversionssignal (C) phasengleich mit dem Drehzahlstellsignal (A) ist, wobei sich das Drehzahlstellsignal (A) und das Inversionssignal (C) jedoch in ihren Amplituden voneinander unterscheiden, und wobei das das Drehzahlstellsignal (A) darstellende Inversionssignal (C) als Dualzahl gespeichert und in das digitale Paralleldatensignal (F) umgeformt wird.

12. Steuerungsvorrichtung zur Drehzahlsteuerung von Elektromotoren, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine über eine Verbindungsleitung (4) mit einem Rechner (2) verbundene und kurzzeitige, digitale Impulse des Rechners (2) in zeitlich konstante, analoge Signale umformende Motorsteuereinrichtung (6).

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorsteuereinrichtung (6) ausgangsseitig mit einem Drehzahlregler (10) des Motors (M) verbunden ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorsteuereinrichtung (6) einem mit dem Rechner (2) verbundenen sowie einen Speicher aufweisenden Binär- Zähler (12) umfaßt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (2) über zwei in Reihe geschaltete Invertier stufen (14, 16) mit einem Eingang (18) des Binär- Zählers (12) verbunden ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Invertierstufe (14) ausgangsseitig vorzugsweise über zwei in Reihe geschaltete, monostabile Kippstufen (20, 22) mit einem Reset-Eingang (24) des Binär-Zählers (12) verbunden ist.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Binär-Zähler (12) Paralleldaten-Ausgänge (26) besitzt, die mit Eingängen (28) eines Digital/Analog-Wandlers (30) verbunden sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Digital/Analog-Wandler (30) ausgangsseitig mit einem Sollwert-Eingang (32) des Drehzahlreglers (10) des Motors (M) verbunden ist.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Invertierstufe (14) einen Transistor (T 1) auf weist, dessen Basis über einen Widerstand (R 1) mit dem Eingang der Invertierstufe (14), dessen Emitter mit einem negativen Spannungs-Anschluß (42) und dessen Kollektor einerseits mit dem Ausgang der Invertier stufe (14) sowie andererseits über einen Widerstand (R 2) mit einem ersten positiven Spannungs-Anschluß (44) verbunden sind.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Invertierstufe (16) einen Transistor (T 2) auf weist, dessen Basis über einen Widerstand (R 3) mit dem Ausgang der ersten Invertierstufe (14), dessen Emitter mit dem negativen Spannungs-Anschluß (42) und dessen Kollektor einerseits mit dem Ausgang der zweiten Invertierstufe (16) sowie andererseits über einen Widerstand (R 4) mit einem zweiten positiven Spannungs-Anschluß (46) verbunden sind.

21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß jede monostabile Kippstufe (20, 22) einen ersten Transistor (T 1 A, T 1 B) besitzt, dessen Emitter mit dem negativen Spannungs-Anschluß (42) und dessen Kollektor über eine ein Zeitglied (48 A, 48 B) bildende Reihenschaltung aus einem Kondensator (C 2 A, C 2 B) und einem Widerstand (R 3 A, R 3 B) mit dem ersten positiven Spannungs-Anschluß (44) verbunden sind, wobei ein zwischen dem Kondensator und dem Widerstand liegender Abgriff des Zeitgliedes (48 A, 48 B) über eine Diode (D 1 A, D 1 B) mit der Basis eines zweiten Transistors (T 2 A, T 2 B) verbunden ist, dessen Kollektor über einen Widerstand (R 4 A, R 4 B) mit der Basis des ersten Transistors (T 1 A, T 1 B) und dessen Emitter mit dem negativen Spannungs-Anschluß (42) verbunden sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der ersten Kippstufe (20) über einen Wider stand (R 5) und einen Kondensator (C 1 A) mit der Basis des ersten Transistors (T 1 A) sowie der Eingang der zweiten Kippstufe (22) über einen Kondensator (C 1 B) mit der Basis des ersten Transistors (T 1 B) verbunden sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des zweiten Transistors (T 2 A, T 2 B) den Ausgang der jeweiligen Kippstufe (20, 22) darstellt.