DE4211982A1 - Gleichstrommotor mit einer Vorrichtung zur Rotorlage und/oder Drehzahlerfassung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor mit einer Vorrichtung zur Rotorlage- und/oder Drehzahlerfassung mit Hilfe eines proportional zu den Umdrehungen des Rotors schwankenden Signals nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Für viele Anwendungen von Elektromotoren ist es erforderlich, die Rotorlage und/oder die Drehzahl zu erfassen, um bei­ spielsweise bei elektromotorisch angetriebenen Fensterhebern, Schiebedächern, Sitzen oder Antennen in Kraftfahrzeugen eine gewünschte Positionierung herbeizuführen, und um bei­ spielsweise bei Fensterhebern oder Schiebedächern einen wirksamen Einklemmschutz realisieren zu können. Hierzu ist es beispielsweise aus der EP-A-0 359 853 oder der US-PS 48 57 784 bekannt, auf der Welle des Elektromotors ein radial magnetisiertes Polrad mit wechselnder Polarität anzuordnen, wobei die bei der Drehung wechselnden Magnet­ felder am Stator von einem Hall-Element erfaßt werden, dessen Signale in einer elektronischen Auswerteschaltung als Drehzahlsignale oder Zählsignale für die Umdrehungen ausgewertet werden. Ein solches Polrad bringt jedoch einen zusätzlichen konstruktiven Aufwand mit sich, und ein nach­ trägliches Anbringen ist aus konstruktiven Gründen nahezu ausgeschlossen. Schließlich führt ein zusätzliches Polrad zu einem höheren Gewicht, einem größeren Volumen und höheren Kosten für den Elektromotor.

Weiterhin wurde bereits in der deutschen Patentanmeidung P 41 28 419.4 vorgeschlagen, ein Hall-Element zur Erfassung von rotorlageabhängigen Schwankungen des magnetischen Flus­ ses am Ständer des Motors anzubringen. Hierbei können bei hoher Belastung durch das entstehende Ankerquerfeld un­ erwünschte Wirkungen eintreten, da je nach Motortyp und Anbauort des Hall-Sensors einmal der eine und einmal der andere Feldanteil überwiegt. Darüber hinaus können Ober­ wellen und überlagerte Schwingungen zu fehlerhaften Drehzahl­ signalen oder Umdrehungszahlen führen.

Darüber hinaus wurde in der deutschen Patentanmeldung P 42 05 614.4 vorgeschlagen, zur Filterung des umdrehungs­ proportional schwankenden Signals eine ein Hoch- und Tief­ paßfilter aufweisende Filteranordnung mit drehzahlabhängig veränderbarer Eckfrequenz vorzusehen. Hierdurch können zwar überlagerte Schwingungen und Oberwellen drehzahlange­ paßt ausgefiltert werden, so daß Fehler bei der Meßwert­ erfassung kaum noch auftreten können, jedoch können beim Abschalten des Gleichstrommotors durch Veränderungen der Ladung von Filterkondensatoren Zählimpulse unterdrückt werden, so daß Zählfehler und damit Fehler in der Erfassung der Rotorlage beim Auslaufen des Motors entstehen können.

Vorteile der Erfindung

Ein Gleichstrommotor mit der erfindungsgemäßen Rotorlage- und/oder Drehzahlerfassung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß neben der Ausfilterung von unerwünschten Schwingungen auch beim Abschalten des Motors keine Zählfehler oder Fehler bei der Erfassung der Drehzahl auftreten. Da beim Abschalten des Gleichstrommotors gleichzeitig der Kondensator im Hoch­ paßfilter für ein vorgebbares Zeitintervall entladen wird, wird ein Spannungssprung in der Signalfolge der zu zählen­ den Wechselsignale verhindert, so daß auch direkt nach dem Abschaltvorgang keine Zählfehler auftreten können. Gleichzeitig werden durch das Hochpaßfilter selbstverständ­ lich niederfrequente Störfrequenzen ausgefiltert, die durch Unsymmetrien des Motors entstehen können.

Durch die in den Unter- und Nebenansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse­ rungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.

Der Entladungspfad für den Kondensator kann in konstruktiv einfacher Weise dadurch realisiert werden, daß ein Wider­ stand des als RC-Glied ausgebildeten Hochpaßfilters durch die Schaltmittel überbrückt ist.

Um zu verhindern, daß bei Abschaltvorgängen aus hohen Dreh­ zahlen des Gleichstrommotors Zählfehler entstehen, ist in vorteilhafter Weise ein Zeitüberwachungsglied (watchdog) vorgesehen, um ein zusätzliches Zählsignal für die Auswerteschaltung jeweils bei Unterschreitung eines vorgebbaren Zeitintervalls durch aufeinanderfolgende Zählsignale für die Auswerteschaltung während der Entladung des Kondensa­ tors zu erzeugen. Sollte die Frequenz so hoch sein, daß das Zeitüberwachungsglied mehrfach anspricht, so werden entsprechend weitere zusätzliche Zählsignale erzeugt. Dies kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß das Zeit­ überwachungsglied zur zusätzlichen Triggerung des Zeit­ glieds mit diesem verbunden ist.

Zur optimalen Anpassung des Zeitintervalls des Zeitüber­ wachungsglieds an die jeweilige Drehzahl des Motors ist dieses vorgebbare Zeitintervall in Abhängigkeit der Drehzahl einstellbar.

Das Hochpaßfilter weist dabei zweckmäßigerweise eine dreh­ zahlabhängig einstellbare Eckfrequenz auf, um die Ausfilte­ rung der niederfrequenten Störfrequenzen in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Drehzahl zu optimieren.

Hierzu wird zur Veränderung der Eckfrequenz der Widerstand des Hochpaßfilters drehzahlabhängig verändert, was in vor­ teilhafter Weise dadurch erfolgen kann, daß in Reihe zum Widerstand des Hochpaßfilters ein Schalter vorgesehen ist, der von einer Signalfolge mit drehzahlabhängigem Tastver­ hältnis gesteuert wird.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist dem Hochpaßfilter vorzugsweise über einen Verstärker ein Tiefpaßfilter nachgeschaltet, um auch überlagerte Schwin­ gungen und Oberweilen ausfiltern zu können. Auch dies er­ folgt zweckmäßigerweise drehzahlangepaßt, indem dieses Tiefpaßfilter eine drehzahlabhängig einstellbare Eckfrequenz aufweist. Die Realisierung über einen drehzahlabhängig veränderbaren Widerstand kann wie beim Hochpaßfilter reali­ siert sein.

Zur drehzahlabhängigen Steuerung des Widerstands des Hoch­ paß- und/oder des Tiefpaßfilters und/oder des Zeitinter­ valls des Zeitüberwachungsglieds hat sich ein eine drehzahl­ abhängige Spannung mit Dreiecksignaien eines Frequenz­ generators vergleichender Komparator als besonders günstig erwiesen.

Zur Erfassung eines vom Ankerstrom und damit von der Dreh­ zahl abhängigen Spannungssignals ist in vorteilhafter Weise ein Shunt-Widerstand in Reihe zum Gleichstrommotor geschal­ tet, wodurch eine sehr kostengünstige und einfach zu reali­ sierende Signalquelle zur Steuerung der gesamten Vorrichtung vorliegt. Insbesondere wenn eine als Halbleiterbrücke ausge­ bildete Transistorendstufe zur Motorsteuerung als Shunt- Widerstand verwendet wir, ist der konstruktive Aufwand minimal.

Zur Signalaufbereitung des proportional zu den Umdrehungen des Rotors schwankenden Signals, jedoch auch allgemein zur Signalaufbereitung eines analogen Wechselspannungs­ signals, wird in vorteilhafter Weise eine Vorrichtung zur Spitzenwerterfassung des Wechselspannungssignals vorge­ sehen, der eine im Raster der aufzubereitenden Signale triggerbare Sample-and-Hold-Schaltung nachgeschaltet ist, deren Speichersignal über eine Signalpegel-Reduziervorrich­ tung als Referenzschwelle einer Rechtecksignal-Wandler­ stufe zugeführt ist, an der das in ein Rechtecksignal um­ zuwandelnde Wechselspannungssignal anliegt. Durch diese Anordnung wird eine amplitudenabhängige Schwellennachführung des Frequenzdetektors erreicht, durch die fehlerhafte Recht­ ecksignale infolge schwankender Wechselspannungssignaie weitgehend vermieden werden. Eine derartige Vorrichtung zur Signalaufbereitung kann neben der Signalaufbereitung für die Rotorlage- und/oder Drehzahlerfassung von Gleich­ strommotoren überall dort eingesetzt werden, wo in ihrer Amplitude schwankende Wechselspannungssignaie in Rechteck­ signale umgewandelt werden sollen.

Die Vorrichtung zur Spitzenwerterfassung weist zweckmäßiger­ weise ein über ein Schaltglied entladbares Speicherglied auf, das synchron mit der Triggerung der Sample-and-Hold- Schaltung entladbar ist. Hierbei sind das Schaltglied und/ oder die Sample-and-Hold-Schaltung jeweils durch Flanken, insbesondere Rückflanken, der erzeugten Rechtecksignale triggerbar, um nach der Speicherung des aktuellen Amplitudenwerts die Erfassung des darauffolgenden Amplitudenwerts zu ermöglichen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild des Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung des Abschalt­ vorgangs des Gleichstrommotors ohne den erfindungs­ gemäßen Entladungspfad für den Kondensator,

Fig. 3 ein entsprechendes Signaldiagramm zur Erläuterung des verbesserten Zählvorgangs gemäß der Erfindung und

Fig. 4 ein detaillierteres Schaltbild der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zur Signalaufbereitung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Gleichstrommotor 10 in an sich bekannter Weise durch eine aus vier FET-Transistoren 11-14 bestehende, als Halb­ leiterbrückenschaltung 15 ausgebildete Transistorendstufe gesteuert. Die beiden stromleitend gesteuerten Brückendia­ gonalen ergeben alternativ die beiden Drehrichtungen des Gleichstrommotors 10.

Die beiden Anschlüsse des Gleichstrommotors 10 sind über eine beispielsweise als Multiplexschaltung ausgebildete, periodisch umschaltende Umschaltvorrichtung 16 mit einer Pegelanhebungsstufe 17 verbunden, nämlich mit der Anode einer Z-Diode 18, deren Kathode über einen Widerstand 19 mit dem positiven Pol einer stabilisierten Spannungsquelle VCC₁ von beispielsweise 5 Volt verbunden ist. Die Kathode der Z-Diode 18 bildet dabei den Ausgang der Pegelanhebungs­ stufe 17.

Die Pegelanhebungsstufe 17 ist ausgangsseitig mit einem Hochpaßfilter 20 verbunden, das aus einem Kondensator 21 besteht und dessen Ausgang über die Reihenschaltung eines Widerstands 22 mit einem Halbleiterschalter 23 an eine niedrigere stabilisierte Spannung VCC₂ von beispielsweise 2,5 Volt gelegt ist. Durch periodisches Ansteuern des Halb­ leiterschalters 23 mit einem pulsweitenmodulierten Signal kann der effektive Widerstand des Hochpaßfilters 20 und damit dessen Eckfrequenz verändert werden. Parallel zur Reihenschaltung des Widerstands 22 mit dem Halbleiterschalter 23 ist ein Entladungspfad 24 für den Kondensator 21 ge­ schaltet, der aus einem sehr niederohmigen Widerstand 25 und einem weiteren Halbleiterschalter 26 besteht. Der nieder­ ohmige Widerstand von einigen Ohm kann auch ganz entfallen.

Dem Hochpaßfilter ist ein invertierender Verstärker 27 nachgeschaltet, der in üblicher Weise aus einem Eingangs­ widerstand 28 für einen Operationsverstärker 29 und einem Rückkopplungswiderstand 30 besteht. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 29 ist mit der Spannungs­ quelle VCC₂ verbunden. Anstelle eines invertierenden Ver­ stärkers 27 kann prinzipiell auch ein nichtinvertierender Verstärker eingesetzt werden.

Dem Verstärker 27 ist ein Tiefpaßfilter 31 nachgeschaltet, das wiederum in üblicher Weise aus einem Durchgangswider­ stand 32 und einem Kondensator 33 besteht, der zwischen den Ausgang des Tiefpaßfilters 31 und die Spannungsquelle VCC₂ geschaltet ist. Zur Veränderung des Widerstands des Tiefpaßfilters 31 und damit der Eckfrequenz ist in Reihe zum Durchgangswiderstand 32 - wie beim Hochpaßfilter 20 - ein Halbleiterschalter 34 geschaltet, der zur Veränderung des Widerstandswerts von einer pulsweitenmodulierten Signal­ folge angesteuert wird. Der Halbleiterschalter 34, wie auch die Halbleiterschalter 23 und 26, können beispielsweise durch FET-Transistoren realisiert werden.

Der Ausgang des Tiefpaßfilters 31 ist über einen als Opera­ tionsverstärker 35 ausgebildeten Entkoppelverstärker 36 mit einer Signalwandlerstufe 37 zur Umwandlung des analogen Wechselsignals in ein Rechtecksignal verbunden. Diese Signalwandlerstufe 37 ist in Fig. 4 detaillierter darge­ stellt und wird in Zusammenhang mit Fig. 4 noch naher er­ läutert werden. Der Ausgang der Signalwandlerstufe 37 ist mit einer Auswerteschaltung 38 verbunden, die in an sich bekannter Weise einen Frequenzzähler zur Erfassung der Frequenz bzw. Drehzahl des Gleichstrommotors 10 und/oder eine Zählvorrichtung zur Zählung der erfaßten Signale ent­ hält, wodurch sich ein Zahlenwert ergibt, der proportional zu den Umdrehungen des Gleichstrommotors 10 ist und damit als Positionssignal dienen kann.

Zur Erzeugung der pulsweitenmodulierten Signalfolge zur Steuerung der Halbleiterschalter 23 und 34 ist eine Signal­ erzeugerstufe 39 vorgesehen, die einen Frequenzgenerator 40 zur Erzeugung von Dreiecksignaien aufweist sowie einen Frequenz-Spannungs-Wandler 41, der die drehzahlproportio­ nalen Rechtecksignale am Ausgang der Signalwandlerstufe 37 in eine entsprechende drehzahlproportionale Spannung umwandelt. Diese Spannung wird in einem Komparator 42 mit den Dreiecksignalen des Frequenzgenerators 40 verglichen, wodurch am Ausgang die gewünschte, pulsweitenmodulierte Signalfolge erzeugt wird, deren Tastverhältnis in Abhängig­ keit der Drehzahl des Gleichstrommotors 10 steht. Auf diese Weise können durch Ansteuerung der Halbleiterschalter 23 und 34 die Eckfrequenzen des Hochpaßfilters 20 und des Tiefpaßfilters 31 drehzahlabhängig verändert werden. Der Frequenzgenerator 40 ist als freilaufender Oszillator ausge­ bildet und weist beispielsweise eine Frequenz von 20 kHz auf, also eine Frequenz, die mindestens um den Faktor 10 größer als die der Drehzahlsignale des Gleichstrommotors 10 ist.

Zur Steuerung des Entladungspfads 24 ist eine Schaltstufe 43 vorgesehen, die beim Abschalten des Elektromotors 10 den Entladungspfad 24 zur Entladung des Kondensators 21 stromleitend schaltet. Diese Schaltstufe 23 weist ein UND- Glied 44 auf, dessen Eingänge mit den beiden Steueranschlüs­ sen der masseseitigen FET-Transistoren 12 und 14 verbunden sind, und dessen Ausgang über ein ODER-Glied 45 mit dem Triggereingang eines Zeitglieds 46 verbunden ist, das aus­ gangsseitig mit dem Steuereingang des Halbleiterschalters 26 verbunden ist, um diesen während der Haltezeit des Zeit­ glieds 46 zu schließen. Weiterhin ist ein Zeitüberwachungsglied 47 vorgesehen, das auch als Watchdog bezeichnet wird und beispielsweise als Bauelement TLE 4261 im Handel erhält­ lich ist. Dieses Zeitüberwachungsglied 47 wird vom Ausgang der Signalwandlerstufe 37 getriggert und weist einen das zu überwachende Zeitintervall festlegenden Kondensator 48 auf, der über einen Halbleiterschalter 49 an Masse liegt. Dieser Halbleiterschalter 49 wird durch das Ausgangssignal der Signalerzeugerstufe 39 angesteuert, um die Kapazität zur Festlegung des zu überwachenden Zeitintervalls drehzahl­ abhängig zu verändern. Der Ausgang des Zeitüberwachungs­ glieds 47 ist mit einem weiteren Eingang des ODER-Glieds 45 verbunden.

Zur Abschaltung des Gleichstrommotors 10 liegen an beiden Steuereingängen der FET-Transistoren 12 und 14 Steuersignaie an, wodurch das Zeitglied 46 über das UND-Glied 44 und das ODER-Glied 45 getriggert wird und während seiner Halte­ zeit den Halbleiterschalter 26 zur Entladung des Kondensa­ tors 21 schließt. Wird der Gleichstrommotor 10 bei hohen Drehzahlen abgeschaltet, so besteht die Gefahr, daß ein Zählsignal unterdrückt wird. Um dies zu verhindern, über­ wacht das Zeitüberwachungsglied 47 dieses kritische Inter­ vall, und wenn während des festgelegten Zeitintervalls das Zeitüberwachungsglied 47 erneut getriggert wird, so wird das Zeitglied 46 erneut gestartet, so daß durch erneutes Schließen des Halbleiterschalters 26 ein zusätzliches Zähl­ signal erzeugt wird.

In Fig. 2 sind die Signalverläufe dargestellt, die bei fehlendem Entladungspfad 24 auftreten würden. Der Signal­ verlauf U₁₇ ist der Signalverlauf am Ausgang der Pegel­ anhebungsstufe 17 und der Signalverlauf U₂₀ der Signalver­ lauf am Ausgang des Hochpaßfilters 20. Beim Abschalten des Gleichstrommotors 10 erfolgt ein steiler Abfall der Spannung U₁₇, die von einem tiefen Niveau (im Ausführungs­ beispiel ca. 2,1 Volt) aus wieder bis zum Wert 2,5 Volt ansteigt. Die überlagerten, der Drehzahl des Gleichstrom­ motors 10 proportionalen Zählsignale vergrößern nach dem Abschalten ihre Periode infolge der abnehmenden Drehzahl des Gleichstrommotors 10. Infolge des Spannungsabfalls U₁₇ weist auch die Spannung U₂₀ einen Spannungsabfall auf, während dem wenigstens ein Zählsignal nicht auftreten kann. Je nach Drehzahl kann es sich dabei auch um mehrere Zähl­ signale handeln, die das Zählergebnis insgesamt verfälschen.

In Fig. 3 sind nunmehr die erfindungsgemäßen Spannungs­ verläufe bei Vorliegen des Entladungspfads 24 dargestellt. Zum Abschaltzeitpunkt, also gemäß Fig. 3 zum Zeitpunkt 40 ms, wird gleichzeitig der Halbleiterschalter 26 für eine kurze, festgelegte Zeit von beispielsweise 1 ms ge­ schlossen, so daß das Signal U₂₀ auf dem Wert 2,5 Volt, also auf dem Wert der Spannung VCC₂, festgehalten wird. Hierdurch gehen keine Zählsignale verloren, und auch bei auslaufendem Motor nach der Abschaltung bleibt die exakte Position erhalten.

Durch das Hochpaßfilter 20 und das Tiefpaßfilter 31 werden drehzahlabhängig gemäß der eingangs angegebenen Patent­ anmeldung P 42 05 614.4 höherfrequente und niederfrequente Störsignale und überlagerte Signale ausgeblendet, wobei die beiden Eckfrequenzen automatisch so eingestellt werden, daß die auszuwertende Nutzfrequenz dazwischenliegt. Diese wird dann in der Signalwandlerstufe 37 in Rechtecksignale umgewandelt, wobei schließlich in der Auswerteschaltung 38 die Rechtecksignale zur Erfassung eines Positionssignals gezählt oder in ein Frequenzsignal umgewandelt werden.

Die angegebenen Spannungen sind selbstverständlich nur beispielhaft angegeben und können auch andere Werte an­ nehmen.

In Fig. 4 ist ein detailliertes Schaltungsbeispiel der in Fig. 1 dargestellten Signalwandlerstufe 37 dargestellt. Diese Signalwandlerstufe 37 kann auch anderswo eingesetzt werden, wo analoge Wechselsignale in Rechtecksignale umge­ wandelt werden.

Das umzuwandelnde Wechselsignal, im vorliegenden Ausführungs­ beispiel das Ausgangssignal U₃₆ des Entkoppelverstärkers 36, wird einer Rechtecksignal-Formerstufe 50 zugeführt, um in Rechtecksignale mit entsprechender Frequenz umge­ wandelt zu werden. Hierzu wird zunächst der Spitzenwert des Wechselsignais U₃₆ in einer Spitzenwert-Erfassungsstufe 51 ermittelt. Diese weist einen Operationsverstärker 52 auf, dessen nichtinvertierender Eingang mit dem Wechsel­ signal U₃₆ beaufschlagt wird. Der Ausgang des Operations­ verstärkers 52 ist über eine Diode 53 mit einem Kondensator 54 verbunden, dessen zweiter Anschluß mit einer Referenz­ spannungsquelle U_ref verbunden ist. Der Kondensator 54 ist durch einen FET-Transistor 55 überbrückt. Der Kondensator­ seitige Kathodenanschluß der Diode 53 ist zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 52 rückgekoppelt.

Der Ausgang der Spitzenwert-Erfassungsstufe 51, also der Kathodenanschluß der Diode 53, ist mit dem Eingang einer Sample-and-Hold-Schaltung 56 verbunden. Eine Sample-and- Hold-Schaltung ist beispielsweise aus dem Fachbuch HALB- LEITER-SCHALTUNGSTECHNIK, U. Tietze und Ch. Schenk, 7. Aufl., Springer-Verlag 1985, S. 733 ff, bekannt. Der Ausgang der Sample-and-Hold-Schaltung 56 liegt über einen aus zwei Widerständen 57, 58 bestehenden Spannungsteiler an Masse. Der Abgriff des Spannungsteilers 57, 58 ist zur Vorgabe einer amplitudenabhängigen Schaltschwelle mit der Rechteck­ signal-Formerstufe 50 verbunden. Diese kann im einfachsten Fall als Komparator ausgebildet sein, wobei das amplituden­ abhängige Schwellensignal am Abgriff des Spannungsteilers 57, 58 den Vergleichswert des Komparators bildet. Die Recht­ eck-Ausgangsspannung U₃₇ der Signalwandlerstufe 37 ist zur Steuerung des FET-Transistors 55 und des Triggereingangs der Sample-and-Hold-Schaltung 56 entsprechend mit diesen Bauelementen verbunden.

Im Kondensator 54 wird der jeweils akutelle Spitzenwert der Wechselsignale U₃₆ gespeichert. Die Diode 53 verhindert eine Entladung dieses Kondensators 54. Mit jeder Rückflanke eines Signals U₃₇ wird die Sample-and-Hold-Schaltung 56 getriggert, so daß dieser aktuelle Spitzenwert in dieser Schaltung übernommen wird. Dann wird nach einer sehr kurzen Verzögerung zur Sicherstellung der Übernahme des aktuellen Spitzenwerts in die Sample-and-Hold-Schaltung 56 der FET- Transistor 55 stromleitend geschaltet, so daß der Konden­ sator 54 entladen wird. Hierdurch kann beim nächsten Wechsel­ signal der neue Spitzenwert übernommen werden. Die sehr kurze Zeitverzögerung kann durch ungleiche Ansprechzeiten der Bauelemente erreicht werden, jedoch kann erforderlichen­ falls auch ein zusätzliches Verzögerungsglied vorgesehen werden.

Der aktuelle, in der Sample-and-Hold-Schaltung 56 gespeicher­ te Spitzenwert wird durch den Spannungsteiler 57, 58 in der gewünschten Weise heruntergeteilt und gibt die Schwelle zur Bildung der Rechtecksignale vor. Hierdurch wird die Schwelle immer unter dem Spitzenwert gehalten, so daß ver­ hindert wird, daß bei zu niedrigen Amplituden der Wechselsignale U₃₆ ein Signal unterdrückt wird. Andererseits wird bei sehr hohen Amplituden sichergestellt, daß kleine Stör­ spitzen nicht mitgezählt werden.

Falls zur Signalaufbereitung in der in Fig. 1 dargestellten Schaltung Glättungsfilter erforderlich sind, so können diese selbstverständlich beispielsweise gemäß der eingangs angegebeben Patentanmeldung P 42 05 614.4 vorgesehen werden.

Es ist weiterhin möglich, anstelle eines separaten Hochpaß- und Tiefpaßfilters ein Bandpaßfilter vorzusehen, bei dem die beiden Eckfrequenzen entsprechend verändert werden. Anstelle einfacher Filter können auch Filter höherer Ordnung vorgesehen sein.

Die beschriebenen Schaltungsanordnungen können auch als digitale Schaltungsanordnungen ausgebildet oder als Mikro­ rechner oder Programmteil eines Mikrorechners realisiert sein. Beispielsweise könnten die entsprechenden Funktionen als separater Mikrorechner oder als separate digitale Schal­ tung am Gleichstrommotor 10 (Motorelektronik) oder inner­ halb einer zentralen Steuereinrichtung für Gleichstrom­ motoren realisiert sein.

Claims (16)

1. Gleichstrommotor mit einer Vorrichtung zur Rotorlage- und/oder Drehzahlerfassung mit Hilfe eines proportional zu den Umdrehungen des Rotors schwankenden Signals, wobei eine Auswerteschaltung zur Zählung der Schwankungen und/oder zur Bildung eines Drehzahlsignals aus diesen Schwankungen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Filterung des umdrehungsproportional schwankenden Signals wenigstens ein einen Kondensator (21) aufweisendes Hochpaßfilter (20) vorgesehen ist, und daß durch ein Abschaltsignal für den Gleichstrommotor (10) steuerbare Schaltmittel (26) in einem Entladungspfad (24) des Kondensators (21) angeordnet sind, wobei ein die Schaltmittel (26) während eines vorgebbaren Zeitintervalls im durchgesteuerten Zustand haltendes Zeit­ glied (46) vorgesehen ist.

2. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Widerstand (22) des als RC-Glied ausgebildeten Hochpaßfilters (20) durch die Schaltmittel (26) überbrückt ist.

3. Gleichstrommotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Zeitüberwachungsglied (47) (Watchdog) zur Erzeugung eines zusätzlichen Zählsignals für die Aus­ werteschaltung (38) jeweils bei Unterschreitung eines vorgeb­ baren Zeitintervalls durch aufeinanderfolgende Zählsignale für die Auswerteschaltung (38) während der Entladung des Kondensators (21) vorgesehen ist.

4. Gleichstrommotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Zeitüberwachungsglied (47) zur zusätzlichen Triggerung des Zeitglieds (46) mit diesem verbunden ist.

5. Gleichstrommotor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das vorgebbare Zeitintervall des Zeitüber­ wachungsglieds (47) in Abhängigkeit der Drehzahl des Gleich­ strommotors einstellbar ist.

6. Gleichstrommotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochpaßfilter (20) eine drehzahlabhängig einstellbare Eckfrequenz aufweist.

7. Gleichstrommotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß in Reihe zum Widerstand (22) des Hochpaßfilters (20) ein Schalter (23) vorgesehen ist, der von einer Signal­ folge mit drehzahlabhängigem Tastverhältnis gesteuert wird.

8. Gleichstrommotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zum Hochpaßfilter vorzugsweise über einen Verstärker ein Tiefpaßfilter (31) geschaltet ist.

9. Gleichstrommotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das Tiefpaßfilter (31) eine drehzahlabhängig ein­ stellbare Eckfrequenz aufweist.

10. Gleichstrommotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß in Reihe zum Widerstand (32) des Tiefpaßfilters (31) ein Schalter (34) vorgesehen ist, der von einer Signal­ folge mit drehzahlabhängigem Tastverhältnis gesteuert wird.

11. Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine drehzahlabhängige Spannung mit Dreiecksignalen eines Frequenzgenerators (40) vergleichender Komparator (42) zur Steuerung des Widerstands des Hochpaß- und/oder des Tiefpaßfilters (20, 31) und/oder des Zeitintervalls des Zeitüberwachungsglieds (47) vorge­ sehen ist.

12. Gleichstrommotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung eines vom Anker­ strom abhängigen Spannungssignals ein Shunt-Widerstand (12, 14) in Reihe zum Gleichstrommotor (10) geschaltet ist.

13. Gleichstrommotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß wenigstens ein masseseitiger Transistor, insbe­ sondere einer als Halbleiterbrückenschaltung ausgebildeten Transistorendstufe zur Motorsteuerung, den Shunt (12, 14) bildet.

14. Vorrichtung zur Signalaufbereitung eines analogen Wechsel­ spannungssignals, insbesondere des proportional zu den Umdrehungen des Rotors des Gleichstrommotors schwankenden Signals nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (51) zur Spitzenwert­ erfassung des Wechselspannungssignais vorgesehen ist, der eine im Raster der aufzubereitenden Signale triggerbare Sample-and-Hold-Schaltung (56) nachgeschaltet ist, deren Speichersignal über eine Signalpegel-Reduziervorrichtung (57, 58) als Referenzschwelle einer Rechtecksignal-Wandler­ stufe (50) zugeführt ist, an der das in ein Rechtecksignal umzuwandelnde Wechselspannungssignal anliegt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (51) zur Spitzenwerterfassung ein über ein Schaltglied (55) entladbares Speicherglied (54) auf­ weist, das synchron mit der Triggerung der Sample-and- Hold-Schaltung (56) entladbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schaltglied (55) und/oder die Sample-and- Hold-Schaltung (56) jeweils durch Flanken, insbesondere Rückflanken der erzeugten Rechtecksignale, triggerbar ist.