DE3827882A1 - Anordnung zum stellrichtungs- und stellwegabhaengigen ansteuern eines stellgliedes - Google Patents

Anordnung zum stellrichtungs- und stellwegabhaengigen ansteuern eines stellgliedes

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DE3827882A1
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    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/30—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor
    • H03F3/3001—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor with field-effect transistors
    • H03F3/3008—Bifet SEPP output stages
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B11/28—Automatic controllers electric in which the output signal is a pulse-train using pulse-height modulation; using pulse-width modulation
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    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
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Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum stellrichtungs- und stellwegabhän­ gigen Ansteuern eines Stellgliedes nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der DE-PS 34 04 523 ist eine Anordnung zur elektronischen Kommutierung eines bürstenlosen Gleichstrommotors bekannt, die einen Ständer mit einer im Diagonalzweig einer aus vier Transistoren bestehenden Brückenschaltung angeordneten Ständerwicklung besitzt.
Bei der bekannten Anordnung ist die Brückenschaltung mit bipolaren Transis­ toren aufgebaut und die Brücke wird mit einer geregelten Spannungs- oder Stromversorgung versorgt. Infolge der relativ langsamen Schaltzeiten der bipolaren Transistoren wurden bei der bekannten Anordnung immer zwei Tran­ sistoren paarweise gleichzeitig ein- und ausgeschaltet, um einen Strom bestimmter Richtung in der Ständerwicklung fließen zu lassen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zum Ansteuern eines Stellgliedes zu schaffen, bei der auf eine Versorgung der Brücke mit einem Strom- oder Spannungsregler verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im ersten Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung, wie sie z.B. in der Raumfahrt und in militärischen Geräten Anwendung findet, wird in Abhängigkeit vom Vorzeichen des die Stellrichtung und den Stellweg bestimmenden Steuersignals ein Schalt­ gliederpaar der Brücke ausgewählt. Ein Schaltglied dieses Schaltgliederpaares wird durchgeschaltet, während das andere Schaltglied dieses Schaltglieder­ paares in dieser Zeit wenigstens zeitweise mit Impulsen beaufschlagt wird. Das Steuerelement des im Querzweig der Brücke liegenden Stellgliedes wird dadurch mit Stromimpulsen einer bestimmten Frequenz versorgt, wobei das Puls-/Pausenverhältnis veränderlich ist. Die Brücke ist aufgebaut aus Feld­ effekttransistoren (Fet′s) und Darlington-Transistoren jeweils gleichen Leistungstyps, wobei die Fet′s mit der Masse und die Darlington-Transistoren mit dem Pluspol einer Spannungsversorgung verbunden sind. Ein Schaltglieder­ paar besteht aus einem Fet und einem Darlington-Transistor. Über eine Vor­ zeichenerkennung des Steuersignals, sowie verschiedenen logischen Bauteilen wird eine Auswahl eines Schaltgliederpaares für einen Stromfluß bestimmter Richtung im Steuerelement des Stellgliedes getroffen und das dieser Strom­ flußrichtung entsprechende Schaltgliederpaar angesteuert. Der Darlington- Transistor des Schaltgliederpaares wird durchgeschaltet und der zu diesem Schaltgliederpaar gehörende Fet, gesteuert von einem Pulsweitenmodulator, über logische Bauteile mit Impulsen beaufschlagt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher er­ läutert.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels.
Der in Fig. 1 mit 1 bezeichnete Präzisionsgleichrichter und die Vorzeichen­ erkennung 2 werden von einem vorgeschalteten Regler (nicht dargestellt) mit einem Steuersignal zwischen -10 V und +10 V, welches von der Stellung und vom Stellweg des Stellgliedes abgeleitet wird, versorgt. Der vorgeschaltete Regler leitet dabei das Vorzeichen von der vorzunehmenden Stellrichtung und die Spannungshöhe von der vorzunehmenden Größe des Stellweges ab. Die Vor­ zeichenerkennung 2 wählt aufgrund des festgestellten Vorzeichens des Steuer­ signals eines von zwei Schaltgliederpaaren 3, 8 oder 5, 10 über zwei NAND- Glieder 15, 16 sowie zwei AND-Glieder 12, 14 aus. Hierzu ist die Vorzeichen­ erkennung 2 durch zwei Leitungen jeweils mit einem NAND-Glied 15, 16 und einem AND-Glied 12, 14 verbunden. Ein weiterer Eingang der NAND-Glieder 15, 16 liegt fest an einer positiven Spannung. Die Ausgänge der NAND-Glieder 15, 16 sind mit den Darlington-Transistoren 3, 5 verbunden und schalten bei entsprechender Ansteuerung jeweils einen dieser Darlington-Transistoren 3, 5 durch.
Der Präzisionsgleichrichter 1, mit einer Spannungsverstärkung V U =0,33, ver­ sorgt einen, als integrierten handelsüblichen Baustein (z.B. SG 1524) vor­ gesehenen, Pulsweitenmodulator 13 über Anschluß 9 mit einer normierten ver­ änderlichen Spannung. Zwei weitere Eingänge CA, CB dieses Pulsweitenmodula­ tors 13 liegen fest an einer positiven Spannung. Über die äußere Beschaltung (Widerstand R) des Pulsweitenmodulators 13 wird eine feste Frequenz einer vom Pulsweitenmodulator 13 erstellten und am Ausgang E A , E B anstehenden Rechteckspannung eingestellt. Die am Eingang 9 des Pulsweitenmodulators 13 anstehende, nach Vorzeichen und Spannungshöhe veränderliche Spannung ver­ ändert die Pulsweite, d.h. das Puls/Pausen-Verhältnis, der am Ausgang E A , E B des Pulsweitenmodulators 13 vorhandenen Rechteckspannung in Abhängigkeit von der am Eingang 9 anliegenden Spannungshöhe. Die an den miteinander ver­ bundenen Ausgänge E A und E B angeschaltenen AND-Glieder 12, 13 schalten im Rhythmus der Rechteckspannung in Abhängigkeit vom Signal der Vorzeichenerken­ nung 2 über einen Gegentaktverstärker 9, 11, je nach der im Steuerelement 7 vorgesehenen Stromrichtung, den zum ausgewählten Schaltgliederpaar 3, 8 oder 5, 10 gehörenden Fet 8 oder 10 durch.
Das Steuerelement 7 wird von einem pulsbreitenmodulierten Strom verschiede­ ner Richtung durchflossen, wodurch die Verstellung des Stellglieds in sehr feinen Schritten in beiden Richtungen verändert werden kann.
Die bei den Darlington-Transistoren vorgesehenen Dioden 4, 6 sind sogenannte Freilaufdioden, die die beim Abschalten des im Steuerelement fließenden Stromes eventuell entstehende Spannung kurzschließen soll.
Die Anordnung ist nicht nur auf die Verwendung im Zusammenhang mit linearen Stellgliedern beschränkt, sondern mit kleinen Änderungen auch für die elek­ tronische Kommutierung bürstenloser Gleichstrommotore anwendbar.
Bezugszeichenliste:
 1 Präzisionsgleichrichter
 2 Vorzeichenerkennung
 3 Darlington-Transistor
 4 Freilaufdiode
 5 Darlington-Transistor
 6 Freilaufdiode
 7 Steuerelement
 8 Feldeffekttransistor, Fet
 9 Gegentaktverstärker
10 Feldeffekttransistor, Fet
11 Gegentaktverstärker
12 AND-Glied
13 Pulsweitenmodulator
14 AND-Glied
15 NAND-Glied
16 NAND-Glied
R Widerstand

Claims (7)

1. Anordnung zum stellrichtungs- und stellwegabhängigen Ansteuern wenigstens eines im Querzweig einer aus vier Schaltgliedern beste­ henden Brückenschaltung angeordneten Steuerelementes eines Stell­ gliedes, wobei an verschiedenen Polen der Spannungsversorgung liegende über den Querzweig verbundene Schaltglieder paarweise an­ gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit vom Vorzeichen des die Stellrichtung und den Stellweg bestimmenden Steuersignals ein Schaltgliederpaar (3, 8 oder 5, 10) angewählt wird, daß ein Schaltglied (3 oder 5) dieses Schaltgliederpaares (3, 8 oder 5, 10) durchgeschaltet wird und daß das andere Schalt­ glied (8 oder 10) dieses Schaltgliederpaares (3, 8 oder 5, 10) in dieser Zeit wenigstens zeitweise mit Impulsen beaufschlagt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Anschluß an Masse liegenden Schaltglieder (8, 10) der Brückenschaltung (3, 5, 7, 8, 10) Feldeffekttransistoren gleichen Leistungstyps sind.
3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Anschluß am positiven Pol einer Spannungsversorgung liegenden Schaltglieder (3, 5) der Brückenschaltung (3, 5, 7, 8, 10) Darlington-Transistoren gleichen Leistungstyps sind.
4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldeffekttransistoren (8, 10) direkt von Logik-Gliedern (12, 14) angesteuert werden.
5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Darlington-Transistoren (3, 5) direkt von Logik-Gliedern (15, 16) angesteuert werden.
6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Logik-Glieder (12, 14, 15, 16) von einer Vorzeichenerkennung (2) angesteuert werden.
7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Logik-Glieder (12, 14) zusätzlich von einem Pulsweitenmodula­ tor (13) angesteuert werden.
DE3827882A 1988-08-17 1988-08-17 Anordnung zum stellrichtungs- und stellwegabhaengigen ansteuern eines stellgliedes Withdrawn DE3827882A1 (de)

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