Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung zum Messen
eines pulsierenden Gleichstroms nach der Gattung des Patentan
spruchs. Derartige Schaltungsanordnungen sind grundsätzlich in
vielen technischen Bereichen bekannt und besonders sicherheitsrele
vant. So ist zum Beispiel der Strom eines Gleichstrommotors ein Maß
für das von ihm abgegebene Moment was zum Beispiel zur indirekten
Erfassung und Begrenzung der ausgeübten Kraft genutzt wird. Als
Beispiel seien Torantriebe genannt bei denen über die Begrenzung
des Motorstroms Schaden oder Verletzungen verhindert werden. Ist
hierbei der Motorstrom ein pulsierender Gleichstrom, zum Beispiel
aus einer Gleichrichterbrücke so ist für eine exakte Messung eine
Glättung des Meßwertes notwendig. Hierzu sind Glättungsschaltungen
mit einem RC-Glied üblich, um den an einem Shunt gemessenen Strom zu
glätten, wobei die Messung der Shuntspannung gegen Masse erfolgt.
The invention is based on a circuit arrangement for measuring
a pulsating direct current according to the genus of the patent
saying. Such circuit arrangements are basically in
known in many technical areas and especially security
vant. For example, the current of a DC motor is a measure
for the moment given by him, for example, something indirect
Detection and limitation of the force exerted is used. When
Examples are gate drives for those over the limit
damage or injury to the motor current can be prevented. Is
here the motor current is a pulsating direct current, for example
from a rectifier bridge is one for an exact measurement
Smoothing of the measured value necessary. For this purpose are smoothing circuits
usual with an RC element to increase the current measured at a shunt
smooth, measuring the shunt voltage against ground.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruchs hat gegenüber bekannten Schaltungen
den Vorteil, daß die Glättungsschaltung eigensicher wirkt. Dies
bedeutet, daß auch noch bei einem Kondensatorkurzschluß, der als
besonders kritischer Fehler auftreten kann, die Überwachungs
schaltung nicht unwirksam wird. Bei einer herkömmlichen Schaltung,
bei der der Glättungskondensator mit einer Elektrode an Masse liegt,
kann bei Kondensatorkurzschluß keine Meßspannung mehr erfaßt und
somit ein Fehler nicht erkannt werden, weil die Ausgangsspannung des
Glättungsglieds in diesem Fall zu Null wird. Ein Überstrom kann
daher keine Fehlerauslösung mehr bewirken. Dies ist deshalb beson
ders gefährlich, weil der Kondensatordeffekt nicht augenfällig ist.
Im Gegensatz hierzu wird bei der erfindungsgemäßen Schaltungsan
ordnung im Fall eines Kondensatorkurzschlusses die Ausgangsspannung
der Schaltungsanordnung gleich der Versorgungsspannung, wodurch ein
hoher Motorstrom simuliert und die Fehlerabschaltung bewirkt wird.
Der Defekt im Glättungskondensator wird außerdem sofort augenfällig
und kann behoben werden.The circuit arrangement according to the invention with the characteristic
Features of the claim has compared to known circuits
the advantage that the smoothing circuit acts intrinsically safe. This
means that even with a capacitor short circuit, which as
particularly critical errors can occur, the monitoring
circuit does not become ineffective. With a conventional circuit,
where the smoothing capacitor is grounded with one electrode,
can no longer detect a measuring voltage in the event of a capacitor short circuit and
thus an error cannot be detected because the output voltage of the
In this case, the smoothing element becomes zero. An overcurrent can
therefore no longer trigger errors. This is why it is special
dangerous because the capacitor effect is not obvious.
In contrast, in the circuit design according to the invention
in the event of a capacitor short circuit, the output voltage
the circuit arrangement is equal to the supply voltage, whereby a
high motor current is simulated and the fault shutdown is effected.
The defect in the smoothing capacitor is also immediately apparent
and can be fixed.
Für den Fehlerfall einer Unterbrechung des Kondensators entstehen
keine Nachteile, vielmehr wirkt hier die erfindungsgemäße Schaltung
in gleicher Weise wie die herkömmliche Schaltung eigensicher. Die
Ausgangsspannung folgt dann der Spannung am Shunt, wobei aufgrund
von Überströmen entsprechende Spannungsabfälle am Shunt entstehen
und die ungeglätteten Spitzenwerte, die über dem tatsächlichen
Mittelwert liegen, die Fehleranzeige oder die Auslösung einer Über
wachungsschaltung bewirken. Es wird also in diesem Fall ein größerer
Strom angezeigt, als er tatsächlich fließt, so daß auch hierbei ein
Fehler rechtzeitig erkannt werden kann.
In the event of a fault, an interruption of the capacitor occurs
no disadvantages, rather the circuit according to the invention acts here
intrinsically safe in the same way as the conventional circuit. The
Output voltage then follows the voltage at the shunt, due to
Corresponding voltage drops occur at the shunt due to overcurrents
and the unsmoothed peaks that are above the actual
Mean value, the error display or the triggering of an over
watchdog. So in this case it becomes a bigger one
Current displayed when it actually flows, so that here too
Errors can be recognized in good time.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge
stellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Die Figur
zeigt ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Glättungsschaltung.An embodiment of the invention is shown in the drawing
represents and explained in the following description. The figure
shows a schematic diagram of the smoothing circuit according to the invention.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
In der Figur ist mit 10 ein Gleichstrommotor bezeichnet, welcher aus
einer Gleichstromquelle 11 gespeist wird. Bei der Gleichstromquelle
handelt es sich beispielsweise um eine mit Wechselstrom gespeiste
Gleichrichterbrücke, welche einen welligen Gleichstrom an die posi
tiven und negativen Versorgungsleitungen 12 und 13 abgibt. Die nega
tive Versorgungsleitung 13 ist mit Masse 14 verbunden.In the figure, 10 denotes a direct current motor which is fed from a direct current source 11 . The direct current source is, for example, a rectifier bridge fed with alternating current, which emits a rippled direct current to the positive and negative supply lines 12 and 13 . The nega tive supply line 13 is connected to ground 14 .
Zwischen den Versorgungsleitungen 12, 13 ist die Reihenschaltung des
Gleichstrommotors 10 und eines Shunts 15 angeschlossen. Parallel zum
Gleichstrommotor 10 liegt die Reihenschaltung eines Glättungskon
densators 16 und eines Glättungswiderstandes 17. Die Meßspannung
wird als Ausgangsspannung Ua zwischen einem Verbindungspunkt 18
zwischen Glättungskondensator 16 und Glättungswiderstand 17 sowie
dem Masseanschluß 14 abgenommen und von einer Auswerteschaltung 21
ausgewertet, die ihrerseits wiederum von einer Gleichstromquelle 19
gespeist wird. Die Gleichstromquelle 19 kann mit der Gleichstrom
quelle 11 identisch sein, muß es aber nicht.The series circuit of the DC motor 10 and a shunt 15 is connected between the supply lines 12 , 13 . Parallel to the DC motor 10 is the series connection of a Glättungskon capacitor 16 and a smoothing resistor 17th The measuring voltage is taken as the output voltage U a between a connection point 18 between the smoothing capacitor 16 and smoothing resistor 17 and the ground connection 14 and evaluated by an evaluation circuit 21 , which in turn is fed by a direct current source 19 . The DC power source 19 may be identical to the DC power source 11 , but it need not be.
Beim Ansteigen des Speisestroms des Gleichstrommotors 10 steigt auch
die Meßspannung am Shunt 15. Die Welligkeit des Speisestroms wird
über das RC-Glied 16, 17 weitestgehend geglättet, wobei der vom
Glättungswiderstand 17 abgewandte Belag des Glättungskondensators 16
nicht unmittelbar, sondern über den geringen Innenwiderstand Ri der
Gleichstromquelle 11 mit Masse verbunden ist. Dieser Innenwiderstand
ist so niedrig, daß ein sehr guter Glättungseffekt erreicht wird und
kein Nachteil gegenüber einer direkten Masseverbindung des
Glättungskondensators 16 entsteht. Andererseits erreicht man durch
die vorgeschlagene Schaltung, daß bei einem Kurzschluß im Glättungs
kondensator 16 die Ausgangs-Meßspannung Ua auf den Wert der Ver
sorgungsspannung durch die Gleichstromquelle 11 ansteigt und einen
Fehler anzeigt, der unverzüglich zur Erkennung des Kondensatorkurz
schlusses führt.When the supply current of the DC motor 10 increases, the measurement voltage at the shunt 15 also increases . The ripple of the feed current is largely smoothed out via the RC element 16 , 17 , the coating of the smoothing capacitor 16 facing away from the smoothing resistor 17 not being connected directly to ground, but rather via the low internal resistance Ri of the direct current source 11 . This internal resistance is so low that a very good smoothing effect is achieved and there is no disadvantage compared to a direct ground connection of the smoothing capacitor 16 . On the other hand, one achieves by the proposed circuit that in the event of a short-circuit in the smoothing capacitor 16, the output measuring voltage U a rises to the value of the supply voltage by the direct current source 11 and indicates an error which immediately leads to the detection of the capacitor short circuit.