DE68920524T2

DE68920524T2 - Sicherheitsvorrichtung für Video-Kassettenaufnahmegerät.

Info

Publication number: DE68920524T2
Application number: DE68920524T
Authority: DE
Inventors: Toshiya C O Sony C Nakabayashi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-08-30
Filing date: 1989-08-30
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2009-08-31
Also published as: DE68920524D1; US5097378A; KR900003850A; KR970002835B1; US5150264A; EP0360645A1; EP0360645B1; US4985666A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorsteuerungsvorrichtung, insbesondere auf eine Schaltung, die einen Überlastzustand eines Motors ermitteln kann, worauf der Motorbetrieb so gesteuert wird, daß er diesen Zustand abmildert, beispielsweise durch Umkehr des Motorlaufs, Reduzierung des Antriebsstroms, der zum Motor geliefert wird, oder Unterbrechen des Antriebsstroms, um somit den Motor anzuhalten.
Schaltungsanordnungen zur Motorsteuerung werden seit langem zum Antrieb, Regeln und Steuern der Arbeit eines Elektromotors verwendet. Oft ist eine solche Schaltungsanordnung zur Motorsteuerung dazu bestimmt, einen Schutz gegen einen Motorschaden vorzusehen, und für diejenigen Anwendungen, bei denen der Motor bei benutzerbetätigten Einrichtungen verwendet wird, um einen persönlichen Schaden des Benutzers zu vermeiden.
Ein Beispiel eines steuerbaren Motors, der für eine Anwendung in einem menschlichen Umfeld geeignet ist, findet man bei einer Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung, beispielsweise in einem Videobandrecorder (VTR). Viele im Handel erhältliche VTRs verwenden einen Kassettenhalter, der eine Bandkassette aufnimmt, die dann in den VTR geladen wird. Üblicherweise ist ein Elektromotor mechanisch mit dem Kassettenhalter gekoppelt und wird so angetrieben, daß der Kassettenhalter zwischen einer Lade/Nichtlade-Position bewegbar ist, bei der die Bandkassette auf den Halter geladen wird oder davon entladen wird, und einer Aufzeichnungs/Wiedergabeposition, bei der die Bandkassette in einen Arbeitszustand mit der elektromechanischen Auf zeichnungs/Wiedergabevorrichtung gebracht werden kann. Üblicherweise speist die einfache Betätigung eines Start-Schalters den Motor, um den Kassettenhalter anzutreiben, entweder von seiner Lade/Nichtlade-Position in seine Aufzeichnungs/Wiedergabeposition oder von seiner Aufzeichnungs/Wiedergabeposition in seine Lade/Nichtlade-Position. Man sieht jedoch, daß eine unkontrollierte Motorbetätigung zu einem persönlichen Schaden des Benutzers führen kann. Beispielsweise kann der Benutzer zufälligerweise seinen Finger in die Bahn des Kassettenhalters bringen, wenn dieser sich von der Lade/Nichtlade-Position in seine Aufzeichnungs-/Wiedergabeposition bewegt, was möglicherweise eine ernste Beschädigung oder schmerzvollen Schaden zur Folge hat.
Um die Gefahr eines persönlichen Schadens möglichst gering zu halten, sind verschiedene Sicherheitseinrichtungen vorgeschlagen worden, um den Benutzer daran zu hindern, versehentlich seinen Finger in die Bahn einer motorangetriebenen Vorrichtung zu bringen. Leider werden sogar die genauesten Vorkehrungen oft bekämpft oder haben eine komplizierte und oft schwierige Handhabung durch den Benutzer beim Laden oder Entladen einer Bandkassette vom Halter zur Folge. Es sind alternative Schutzeinrichtungen vorgeschlagen worden, die einen Kassettenladebetrieb stoppen, sollte der Finger des Benutzers in der Einrichtung verwickelt werden. Während dies einen weiteren Schaden verhindern kann, verläßt sich eine derartige Arretiervorrichtung oft auf die mechanischen Elemente, die, während die Bewegung des Antriebsmotors angehalten wird, sich nicht um die fortgesetzte Antriebsstromlieferung kümmert. Als Folge davon kann der Motor einen Überlaststromzustand erfahren, bei dem ein übergroßer Motorstrom durch ihn fließt. Folglich kann der Motor beschädigt werden oder durchbrennen.
Eine andere Schwierigkeit, die mit den mechanischen Schutzeinrichtungen verbunden ist, ist der Tatsache zuzuschreiben, daß solche Einrichtungen oft ziemlich groß und voluminös sind und nicht einfach in tragbare VTRs, beispielsweise Videocameras, untergebracht werden können. So sind insbesondere 8-mm Videocameras, die eine 8-mm Kassette bespielen oder wiedergeben, ziemlich klein, so daß sie nicht die oben erwähnten Schutzeinrichtungen aufnehmen können.
Da man die Gefahr einer Motorüberlast kennt, sind relativ einfache Verfahren vorgeschlagen worden, um den Motor an einem Durchbrennen aufgrund eines übergroßen Motoraufnahmestroms zu hindern. So kann der Motor beispielsweise so ausgelegt werden, daß er ein begrenztes Drehmoment abgibt, wodurch auch der Strom begrenzt wird; oder die Motorantriebsschaltung kann auf einen maximalen Strom begrenzt werden, der von ihr geliefert wird. Derartige Vorschläge begrenzen die Leistung, die durch den Motor abgegeben werden kann, und erfordern oft einen Motor und eine Motorantriebsschaltung, die relativ teuer zu planen und herzustellen sind.
Eine einfache Alternative für eine spezielle Motorplanung ist die Verwendung einer Sicherung, die seriell zwischen der Stromversorgung, durch die der Motor angetrieben wird, und der Motorantriebsschaltung oder sogar den Motor selbst geschaltet ist. Da eine Sicherung es verhindert, daß der Motor einen übergroßen Strom zieht, und somit es verhindert, daß er durchbrennt, muß eine defekte Sicherung ersetzt werden, was einen häufigen Service der motorangetriebenen Ausstattung zur Folge haben kann. In der Umgebung einer Benutzerausstattung kann es für einen Benutzer schwierig sein, sogar die relativ einfache Aufgabe auszuführen, eine Sicherung zu ersetzten, so daß es sogar für den Benutzer selbst schwieriger wird, seine Ausrüstung auf dem Stand zu halten und zu betreuen.
Eine Alternative gegenüber der Verwendung einer einfachen Sicherung bezieht sich auf eine variable Spannungsversorgung, die so gesteuert wird, daß sie den zum Motor gelieferten Strom reduziert, wenn ein Überlastzustand ermittelt wird. Wenn beispielsweise eine Überlast ermittelt wird, kann die Versorgungsspannung reduziert werden, um ein Durchbrennen des Motors zu verhindern. Wenn jedoch eine gemeinsame Spannungsversorgung verwendet wird, um sowohl den Motor als auch andere Schaltungen, die bei der motorangetriebenen Einrichtungen verwendet werden, mit Energie zu versorgen, kann eine Änderung der Versorgungsspannung, die dazu vorgesehen ist, ein Durchbrennen des Motors zu verhindern, Fehlfunktionen oder Fehler in einer anderen Schaltung, die von derselben Versorgungsspannung beliefert wird, mit sich bringen. Um diese Möglichkeit zu vermeiden, wird eine separate Spannungsversorgung eigens zur Verwendung für den Motor und die Motorantriebsschaltung benötigt. Dies ist jedoch teuer, erhöht die Kompliziertheit der Gesamteinrichtung und vergrößert die Größe und das Gewicht der motorangetriebenen Vorrichtung.
Eine vorgeschlagene Schutzschaltung, die dazu bestimmt ist, ein Durchbrennen des Motors zu verhindern, die jedoch nicht eine separate Spannungsversorgung erfordert und die die Versorgungsspannung nicht ändert, die durch eine andere Schaltung verwendet wird, verbindet eine Strombegrenzungsschaltung seriell zwischen der Motorantriebsschaltung und der Spannungsquelle, von der der Motorstrom herkommt. Die Strombegrenzungsschaltung enthält aktive Einrichtungen, beispielsweise FETs, bipolare Transistoren oder dergleichen, und sie arbeitet so, daß sie den Strom begrenzen kann, der von der Spannungsversorgung zum Motor fließt. Die Strombegrenzungsschaltung ist gegenüber dem Strom empfindlich, der durch sie zum Motor fließt, so daß, wenn dieser Motorstrom ansteigt, die Impedanz der Strombegrenzungsschaltung gleichfalls ansteigt. Daher wird der durch diese Schaltung zum Motor zugelassene Strom begrenzt, so daß er einen vorgegebenen Pegel nicht übersteigen kann.
Leider erhöht die Verwendung einer Strombegrenzungsschaltung der oben genannten Art den Leistungsverbrauch der Gesamtschaltung aufgrund der Tatsache, daß die Impedanz, die seriell mit der Spannungsversorgung verbunden ist, ansteigt. Weiter wird durch die Verwendung von Transistoren und anderen aktiven Elementen in der Strombegrenzungsschaltung Leistung verbraucht, sogar dann, wenn derartige Einrichtungen nicht arbeiten, beispielsweise, wenn der Motorstrom unter dem oben erwähnten vorgegebenen Pegel liegt. Wenn folglich der Motor und die Motorschutzschaltung in einer tragbaren Einrichtung verwendet werden, hat die Batteriespannungsquelle, die bei dieser Einrichtung normalerweise verwendet wird, ein effektiv kürzeres Leben wegen des erhöhten Leistungsverbrauchs in der Strombegrenzungsschaltung. Weiter ist eine derartige Strombegrenzungsschaltung ziemlich voluminös, und daher für eine tragbare, kompakte Einrichtung wie tragbare Videocameras ungeeignet.
Die US-A 4 677 356 offenbart eine Gleichstrommotorantriebssteuerungseinrichtung, die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht.
Die JP-A 59 152 556 offenbart eine Motorsteuerung, bei der die Richtung des Motors umgekehrt wird, wenn Überlastzustände ermittelt werden. In diesem Dokument wird eine Schaltung nicht erwähnt, durch die Größe des Motorantriebsstroms geändert werden kann.
Schließlich offenbart die US-A 4 663 573 eine Schaltung zum Ändern des Antriebsstroms für einen Motor zwischen zwei diskreten Werten; die Schaltung verwendet einen Schalter zwischen zwei Widerständen am Basiseingang eines Transistors, der den Motor antreibt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schutzschaltung zur Verwendung bei einer motorangetriebenen Vorrichtung bereitzustellen, um einen Schaden für einen Anwender, einen Schaden des Motors und einen Schaden gegenüber der Einrichtung zu verhindern, bei der dieser Motor verwendet wird.
Eine andere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Motorsteuervorrichtung zum Steuern des Betriebs eines Motors bei einer Überlastbedingung bereitzustellen, die jedoch die oben erwähnten Nachteile und Fehler gegenüber den bekannten Vorschlägen vermeidet.
Eine noch andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Motorsteuerungsvorrichtung bereitzustellen, die so funktioniert, daß sie den Strom, der zu einem Motor geliefert wird, begrenzt, um so eine Motorüberlastung zu vermeiden, die kompakt ist, keine beträchtliche Leistung verschwendet und die für die Verwendung in einer tragbaren motorangetriebenen Einrichtung sich eignet, beispielsweise für einen Videorecorder.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine motorangetriebene Bandkassettenladevorrichtung bereitzustellen, bei der eine Motorsteuerung Motorüberlastbedingungen ermittelt, um somit den Motor zu steuern, beispielsweise ihn anzuhalten.
Die vorliegende Erfindung wird aus der beiliegenden ausführlichen Beschreibung deutlich, und die neuen Gesichtspunkte sind besonders in den angehängten Patentansprüchen herausgestellt
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Motorsteuerung für einen Kassettenlade- und-entlademechanismus in einer mit einem Recorder kombinierten Videocamera so vorgesehen, wie im Anspruch 1 angegeben ist.
Gemäß einem Gesichtspunkt dieser Erfindung enthält der Überlastdetektor eine Schaltung, die wahlweise während gewisser Betriebsarten arbeitet, wenn eine Motorüberlast ermittelt werden soll.
Als Merkmal der vorliegenden Erfindung enthält die Antriebsschaltung eine Spannungsquelle, veränderbare Impedanzschalter, die wahlweise mit Energie versorgt werden, um den Motor mit der Spannungsquelle zu koppeln, und eine Vorspannungsschaltung, um die Impedanz dieser Schalter zu verändern, um den Strom zu begrenzen, der über diese Schalter zum Motor geliefert wird. Gemäß diesem Merkmal ist das oben erwähnte Ausgangssignal, das durch Überlastdetektor erzeugt wird, mit der Vorspannungsschaltung gekoppelt, um die Impedanz der veränderbaren Impedanzschalter zu verändern.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt sind die veränderbaren Impedanzschalter als Mehrfachtransistoren (zum Beispiel als FETs oder bipolare Transistoren) in einer H-Konfiguration geschaltet, um den Motor mit der Spannungsquelle zu verbinden. Die Transistoren werden wahlweise mit Energie versorgt, um den Strom zum Motor in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu liefern. Die Transistoren können weiter so betätigt werden, daß sie dem Motor bremsen oder den Motorstrom unterbrechen, so daß der Motor langsamer wird und anhält.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt dieser Erfindung weist die Steuerschaltung eine Zeittakteinrichtung auf, um die Anwesenheit des oben erwähnten Ausgangssignals eine vorgegebene Zeitdauer abzutasten, bevor sie den Motorantriebsstrom steuert.
Nach einem noch weiteren Gesichtspunkt dieser Erfindung weist der Überlastdetektor einen Strompegelgenerator auf, um ein Strompegelsignal zu erzeugen, das für den Motorstrom repräsentativ ist, einen Referenzgenerator, um ein Referenzsignal bereitzustellen, das für einen Referenzmotorstrom repräsentativ ist, und einen Komparator, um das Strompegelsignal mit dem Referenzsignal zu vergleichen, um das oben erwähnte Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Strompegelsignal das Referenzsignal übersteigt. Vorzugsweise weist der Strompegelgenerator einen Widerstand auf, der seriell mit dem Motor verbunden ist, um davon eine Spannung in Abhängigkeit vom Motorstrom zu erzeugen.
Bei einer bevorzugten Anwendung der vorliegenden Erfindung wird der gesteuerte Motor für einen Bandkassettenlader verwendet, durch den eine Bandkassette in einer Aufzeichnungs-/Wiedergabeeinrichtung geladen oder entladen wird, beispielsweise für einen VTR, eine Videocamera oder dergleichen.
Die folgende ausführliche Beschreibung, die als Ausführungsbeispiel angegeben wird und nicht dazu dienen soll, die vorliegende Erfindung zu beschränken, wird am besten in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden, in denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Motorsteuerungsschaltung zeigt, die die vorliegende Erfindung verkörpert;
Fig. 2 teilweise ein Blockdiagramm, teilweise ein schematisches Diagramm einer Motorsteuerschaltung zeigt;
Fig. 3 teilweise ein Blockdiagramm und teilweise ein schematisches Diagramm der Motorsteuerungsschaltung nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4A eine perspektivische Ansicht einer tragbaren videocamera zeigt, die einen motorangetriebenen Kassettenlader aufweist, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird;
Fig. 4B eine perspektivische Ansicht einer Videocamera zeigt, die eine mögliche Ursache einer Motorüberlast zeigt; und
Fig. 5 teilweise ein Blockdiagramm, teilweise ein schematisches Diagramm eines Verfahrens nach dem Stand der Technik zeigt, um den Strom zu begrenzen, der zu einem Motor geliefert wird, um eine Motorüberlast zu vermeiden.
Bevor die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben wird, wird zuerst bezug genommen auf die Fig. 5, die ein Verfahren nach dem Stand der Technik zeigt, um eine Motorüberlast durch Begrenzen des zu einem Motor gelieferten Stroms zu verhindern. Bei dieser bekannten Schaltung wird ein Motorstrom von einer Spannungsversorgung 115 zu einem Motor 120 über eine Motorantriebsschaltung 110 geliefert. Eine Strombegrenzungsschaltung 100 ist in der seriellen Schaltung eingeschleust, die aus der Spannungsversorgung, der Motorantriebsschaltung und dem Motor besteht. Wie gezeigt besteht die Motorantriebsschaltung 110 aus einer sogenannten H-Brücke aus Transistorpaaren, die mit dem Motor 120 zwischen den Transistoren 200 und 230 eines Paars und weiter zwischen den Transistoren 210 und 220 eines anderen Paars verbunden sind. Eine logische Steuerschaltung 125 antwortet auf Befehlssignale einer Steuerung (nicht gezeigt), um wahlweise die Transistorpaare mit Energie zu versorgen. Wenn beispielsweise die logische Steuerschaltung 125 das Transistorpaar 200, 230 mit Energie versorgt, fließt ein Strom von der Spannungsversorgung 115 über die Strombegrenzungsschaltung 100, über den Transistor 200, über den Motor 120 und über den Transistor 230 zum Erdpotential. Daher wird der Motor 120 in einer ersten Richtung angetrieben, die beispielsweise die Vorwärtsrichtung ist.
Wenn die Befehlssignale einen Umkehrmotorantrieb befehlen, versorgt die logische Steuerschaltung 125 das Transistorpaar 210, 220 mit Energie, worauf der Strom von der Spannungsversorgung 115 über die Strombegrenzungsschaltung 100, den Widerstand 210, den Motor 120 und den Transistor 220 zum Erdpotential fließt. Man sieht daraus, daß der Strom nun über den Motor 120 in der umgekehrten Richtung fließt, so daß die Richtung der Motorbewegung umgekehrt wird. Die Befehlssignale können einen dynamischen Bremsbetrieb befehlen, worauf entweder die Transistoren 200 und 210 eingeschaltet werden oder die Transistoren 220 und 230 eingeschaltet werden. Unabhängig davon, welches Transistorpaar mit Energie versorgt wird, werden die Anschlüsse des Motors 120 mit der gleichen Spannung beliefert, so daß eine Kurzschlußschaltung bereitgestellt wird, um den Motor dynamisch zu bremsen.
Schließlich können die Befehlssignale einen Stoppbetrieb befehlen, wodurch der Motor 120 stoppen wird. Als Antwort auf diesen Befehl schaltet die logische Steuerschaltung 125 die Energiezufuhr zu allen Transistoren ab, wodurch der Stromfluß zum Motor 120 unterbrochen wird.
Die Strombegrenzungsschaltung 100 enthält aktive Einrichtungen, nämlich Transistoren, Feldeffekttransistoren (FETs) und dergleichen. Wenn ein Strom über diese aktiven Einrichtungen fließt, wird die gezeigte Impedanz dadurch vergrößert. Dies hat einen Selbstbegrenzungseffekt in bezug auf den Strom zur Folge, der von der Spannungsversorgung 115 zum Motor 120 geliefert wird, da der Strompegel dazu tendiert, anzusteigen, und wegen einer Motorüberlastbedingung steigt die Impedanz der Strombegrenzungsschaltung ebenfalls an, was wiederum dem Anstieg bezüglich des Strompegels entgegenwirkt. Wenn beispielsweise die Bewegung des Motors erzwungen wird, beispielsweise wegen einer Behinderung in der Bewegungslaufbahn einer durch diesen Motor angetriebenen Einrichtung, tendiert der Strom, der zum Motor 120 geliefert wird, dazu, daß er ansteigt. Für die Strombegrenzungsschaltung 100 könnte jedoch dieser Stromanstieg einen Überlastzustand erreichen, wo der Motor durchbrennen könnte. Wegen des Selbstbegrenzungseffekts der Strombegrenzungsschaltung werden jedoch solch hohe Strompegel vermieden.
Leider bringt die Strombegrenzungsschaltung 100 eine Leistungsverschwendung mit sich, sogar dann, wenn akzeptable Strompegel durch den Motor 120 gezogen werden. Wenn die Spannungsquelle 115 aus einer Batterie besteht, beispielsweise, wenn die Vorrichtung, bei der die gezeigte Schaltung verwendet wird, eine tragbare Einrichtung ist, reduziert eine derartige Leistungsverschwendung drastisch die effektive Lebensdauer der Batterie. Weiter ist die Strombegrenzungsschaltung 100 normalerweise ziemlich voluminös, und sie eignet sich nicht für eine kompakte, tragbare Einrichtung, beispielsweise für tragbare Videocameras, die einen VTR aufweisen, der durch einen Motor 120 angetrieben wird.
Die in Verbindung mit der bekannten Schaltung, die in Fig. 5 gezeigt ist, bestehenden Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung vermieden, die durch das Blockdiagramm von Fig. 1 dargestellt ist. In der folgenden Beschreibung werden die gleichen Bezugszeichen in verschiedenen Zeichnungen verwendet, um die gleichen Komponenten zu bezeichnen.
Die in Fig. 1 gezeigte Motorsteuerschaltung besteht aus einer Motorantriebsschaltung 3, die einen Motor 2 mit einem Antriebsstrom antreibt, wobei die Größe dieses Stroms durch einen Stromdetektor 4 ermittelt wird. Der Gesamtbetrieb der Motorantriebsschaltung und des Stromdetektors wird durch eine Steuerung 5 gesteuert. Wie unten ausführlicher beschrieben wird, weist die Motorantriebsschaltung 3 Antriebstransistoren FETs oder dergleichen auf, die wahlweise mit Energie versorgt werden, um einen Strom zu einem damit verbundenen Motor zu liefern. Die Leitfähigkeit oder Impedanz dieser Antriebselemente wird durch eine Vorspannungsschaltung gesteuert, wodurch die Größe des Stroms bestimmt wird, der durch den Motor 2 fließt. Bei einer Ausführungsform werden diese Antriebselemente paarweise mit dem Motor in einer H-Konfiguration verbunden. Entsprechende Paare dieser Antriebselemente werden wahlweise mit Energie versorgt, um die Richtung des durch den Motor fließenden Stroms zu bestimmen. Die Steuerung ist mit der Motorantriebsschaltung 3 gekoppelt und sie kann die mit Energie zu versorgenden Transistorpaare auswählen, wodurch folglich die Steuerung die Betriebsrichtung des Motors festlegt.
Der Stromdetektor 4 kann die Größe des Stroms ermitteln, der durch den Motor 2 fließt, und er kann diesen ermittelten Strompegel mit einem Referenzpegel vergleichen, der einen maximalen zulässigen Motorstrom darstellt. Eine Überlast des Motors wird dann in Erwägung gezogen, wenn der Strom diesen Betrag überschreitet. Natürlich können erhöhte Ströme durch den Motor 2 gezogen werden, sogar dann, wenn der Motor nicht überlastet ist, beispielsweise während eines Starts, und der Stromdetektor 4 wird so ausgelegt, daß er auf derartige Nichtüberlastzustände mit einem hohen Strom nicht reagiert.
Es wird ein Überlastausgangssignal zur Motorantriebsschaltung 3 vom Stromdetektor 4 geliefert, wenn der Motor 2 überlastet ist. Dieses Ausgangssignal dient dazu, die Impedanz der Motorantriebselemente zu erhöhen und um dadurch den Strom zu reduzieren, der zum Motor geliefert wird. Bei einer Ausführungsform wird das Ausgangssignal des Stromdetektors 4 zu einer Vorspannungsschaltung geliefert, die in der Motorantriebsschaltung vorhanden ist. Die Vorspannungsschaltung arbeitet so, daß sie die Vorspannung einstellt, die zu den Antriebselementen geliefert wird, um ihre Impedanzen zu erhöhen.
Das durch den Stromdetektor 4 erzeugte Überlastausgangssignal wird ebenfalls zur Steuerung 5 geliefert, die darauf Steuersignale für die Motorantriebsschaltung 3 erzeugt, wodurch eine weitere Steuerung des Motorstroms vorgesehen wird, der zum Motor 2 geliefert wird. Vorzugsweise bestimmt die Steuerung, welche von den Antriebselementen, die in der Motorantriebsschaltung vorhanden sind, mit Energie versorgt werden sollen, und dies wiederum bestimmt die Richtung des Stroms, der durch den Motor 2 fließt, und zwar, ob der Motor gebremst werden soll oder ob der Motor gestoppt werden soll. Beispielsweise kann die Steuerung 5 auf das Überlastausgangssignal reagieren, das durch den Stromdetektor 4 erzeugt wird, um einen dynamischen Bremsbetrieb des Motors zu befehlen. Alternativ dazu kann die Steuerung einen Stoppbetrieb befehlen, beispielsweise durch Unterbrechung des Stroms, der zum Motor geliefert wird. Als noch andere Alternative kann die Steuerung 5 das Paar der Antriebselemente ändern, das in Motorantriebsschaltung mit Energie versorgt wurde, um dadurch einen Strom in der umgekehrten Richtung zu liefern, um den Betrieb des Motors umzukehren. In Abhängigkeit von der Umgebung, in der der Motor verwendet wird, können einige dieser Alternativen ergriffen werden, um einer Motorüberlast abzuhelfen. Natürlich kann es als noch weitere Alternative ausreichend sein, daß das Überlastausgangssignal, das durch den Stromdetektor 4 erzeugt wird, lediglich durch die Motorantriebsschaltung (3) verwendet wird, um die Impedanz der Antriebselemente zu vergrößern und somit die Größe des Stroms zu reduzieren, der zum Motor geliefert wird.
Die Steuerung 5 kann ebenfalls ein Freigabesignal zum Stromdetektor 4 liefern, damit der Stromdetektor einen Motorüberlastzustand während bestimmter Betriebsarten des Motors 2 ermitteln kann. Weiter kann der Motor 2 unter Bedingungen betrieben werden, bei denen eine Sicherheitsbetriebsart bevorzugt wird; der Motorstrom sollte dabei ermittelt und begrenzt werden. Wenn man in der Sicherheitsbetriebsart arbeitet, ermöglicht es die Steuerung 5 dem Stromdetektor 4, den Motorstrom zu ermitteln. Es kann jedoch während anderer Betriebsarten, beispielsweise während eines Diagnosetestlaufs, einer Montage und dergleichen wünschenswert sein, den Stromdetektor 4 abzuschalten, wodurch die Steuerung nicht das oben erwähnte Freigabesignal zum Stromdetektor liefert. Als Folge davon werden höhere Motorströme nicht ermittelt und der Stromdetektor kann nicht funktionieren, um eine Verminderung des Motorstroms, eine Umkehr des Motorstroms oder eine Unterbrechung des Motorstroms einzuleiten.
Ein Beispiel einer Motorsteuervorrichtung, bei dem das in Fig. 1 gezeigte Blockdiagramm umgesetzt wird, ist in Fig. 2 gezeigt. Obwohl besondere Schaltungen und untergeordnete Schaltungen so dargestellt sind, daß sie in speziellen Funktionsblöcken vorhanden sind, ist es klar, daß solche Bestimmungen nur aus Gründen der Übersichtlichkeit vorgenommen wurden und es nicht beabsichtigt ist, die vorliegende Erfindung darauf zu beschränken. Beispielsweise ist die logische Steuerschaltung 6 so dargestellt, daß sie in der Motorantriebsschaltung 3 vorhanden ist. Es ist klar, daß die logische Steuerschaltung auch in der Steuerung 5 vorhanden sein kann. In jedem Fall wird aus Übersichtlichkeitsgründen angenommen, daß die Schaltungen und die untergeordneten Schaltungen, die unten beschrieben werden, in den in Fig. 2 gezeigten Schaltungsblöcken vorhanden sind.
Die gezeigte Motorschaltung 3 besteht aus einer logischen Steuerschaltung 6, einer Vorspannungsschaltung 7 und einer Spannungssteuerschaltung 8 aus veränderbaren Impedanzschaltern 9 bis 12, die bei der vorliegenden Erfindung als H- Konfiguration von Feldeffekttransistoren (FETs) dargestellt sind. Die logische Steuerschaltung, die Vorspannungsschaltung und die Leistungssteuerschaltung sind mit einer Spannungsversorgung eines Betriebspotentials VCC verbunden, so daß sie dadurch mit Energie versorgt werden können. Diese Quelle des Betriebspotentials liefert auch den Antriebsstrom IM für den Motor 2.
Die logische Steuerschaltung 6 ist so ausgelegt, daß sie Steuersignale von der Steuerung 5 empfangen kann, und sie funktioniert so, daß sie diese Steuersignale decodiert, um spezielle Schalter 9 bis 12 auszuwählen, die mit Energie versorgt werden sollen. Es ist klar, daß, obwohl hier FETs gezeigt und beschrieben werden, andere passende Antriebselemente verwendet werden können, beispielsweise bipolare Transistoren oder andere veränderbare Impedanzschaltungselemente.
Es sei angenommen, daß die durch die Steuerung 5 zur logischen Steuerschaltung 6 gelieferten Steuersignale 2-Bit- Steuersignale sind. Das folgende Schema faßt die Schaltpaare zusammen, die mit Energie versorgt werden, und den sich ergebenden Motorbetrieb: Steuersignal mit Energie versorgte Schalter keiner Motorbetrieb Vorwärtsbetrieb Rückwärtsbetrieb Bremsen Stopp
Die Vorspannungsschaltung 7 ist mit der logischen Steuerschaltung 6 gekoppelt und liefert Energie-(oder Antriebs)-Signale zu den Schaltern 9 bis 12, die durch die Steuerung 5 ausgewählt wurden. Die Vorspannungsschaltung ist weiter so ausgelegt, daß sie auf ein Überlastausgangssignal reagiert, das durch den Spannungsdetektor 4 erzeugt wird, um die Vorspannungen zu den Schaltern 9 bis 12 zu ändern und somit die Impedanzen oder Leitfähigkeit dieser Schalter. Wenn die Vorspannungsschaltung die Leitfähigkeit der Schalter vermindert, vermindert sich auch die Größe des Motorstroms, der durch diese geliefert wird. Folglich kann durch die Steuervorspannungsschaltung 7 die Größe des Motorstroms gesteuert werden.
Wenn man annimmt, daß die Schalter 9 bis 12 FETs sind, werden diese FETs wie folgt geschaltet: das Gate jedes FETs ist mit der Vorspannungsschaltung 7 gekoppelt, damit es ein Speisesignal empfangen kann, das durch die logische Steuerschaltung 6 und eine Vorspannung erzeugt wird. Die Drain- Elektroden der FETs 9 und 10 sind zusammen mit der Spannungsversorgung +VCC verbunden, und die Source-Elektroden dieser Transistoren sind mit den Drain-Elektroden der FETs 11 und 12 verbunden. Die Source-Elektroden der FETs 11 und 12 sind gemeinsam mit dem Stromdetektor 4 verbunden. Der Motor 2 ist zwischen der Verbindungsstelle, die durch die FETs 9, 11 und 10, 12 bestimmt ist, verbunden.
Die FETs 9 bis 12 können wechselseitig paarweise mit Energie versorgt werden. Man sieht, daß, wenn die FETs 9 und 12 durch das Steuersignal, das durch die logische Steuerschaltung 6 decodiert wurde, mit Energie versorgt werden, der Strom von der Spannungsversorgung +VCC zum FET 9 über den Motor 2 und über den FET 12 zum Stromdetektor 4 fließt. Wenn im Gegensatz dazu die FETs 10 und 11 mit Energie versorgt werden, fließt der Strom von der Spannungsversorgung über den FET 10, über den Motor 2 und über den FET 11 zum Stromdetektor 4. Der Motorstrom ist folglich bezüglich seiner Polarität umgekehrt worden, so daß der Betrieb des Motors umgekehrt wird. Wenn die FETs 9 und 10 mit Energie versorgt werden, wird eine Kurzschlußschaltung an den Motor 2 angelegt, um den Motor dynamisch zu bremsen. Ein ähnlicher dynamischer Bremseffekt kann dadurch erzielt werden, wenn die FETs 11 und 12 mit Energie beliefert werden. Wenn natürlich keiner der FETs mit Energie versorgt wird, fließt kein Strom von der Spannungsquelle zum Motor. Wie oben erwähnt ist die Größe des Stroms, der durch Motor 2 fließt, eine Funktion der Leitfähigkeit der energieversorgten FETs, die wiederum durch die Vorspannungsschaltung 7 festgelegt wird.
Der Stromdetektor 4 besteht aus einem Komparator 13, der so funktioniert, daß er eine Spannung, die von dem Motorstrom IM herkommt, mit einer Referenzspannung Vref vergleicht, die den maximal zugelassenen Motorstrom bildet. Ein Widerstand 13B ist seriell mit der Spannungssteuerschaltung 8 verbunden, so daß der Strom, der durch den Motor und Spannungssteuerschaltung fließt, auch über den Widerstand 13B zu einem Referenzpotential, beispielsweise zum Erdpotential fließt. Die Spannung VR am Widerstand 13B bildet den Pegel des Motorstroms und ist mit einem Anschluß, beispielsweise dem nichtinvertierenden Anschluß des Komparators 13 verbunden. Die Referenzspannung Vref ist mit dem anderen Anschluß des Komparators, der als invertierender Eingang dargestellt ist, verbunden. Beispielsweise kann der Komparator 13 ein Differenzverstärker sein, ein Operationsverstärker oder dergleichen. Der Ausgang des Komparators 13 ist über einen Widerstand 14 mit einem Transistor 15 verbunden, der beispielsweise ein npn-Transistor ist, dessen Kollektor mit der Vorspannungsschaltung 7 verbunden ist. In der gezeigten Ausführungsform wird, wenn die Spannung VR, die für den Motorstrom IM bezeichnend ist, den zugelassenen Strompegel übersteigt, der durch die Referenzspannung Vref gebildet wird, ein positives Ausgangssignal durch den Komparator erzeugt, was den Transistor 15 veranlaßt, leitend zu werden, um ein Signal mit einem niedrigen Pegel zur Vorspannungsschaltung 7 zu liefern.
Der gezeigte Komparator hat einen Spannungsversorgungseingang, der mit einer Spannungsversorgung VCC über einen Schalter 13A verbunden ist, der, wenn er geschlossen ist, den Komparator mit Energie versorgt und es somit ermöglicht, daß dieser arbeitet. Der Schalter 13A kann aus einer beliebigen konventionellen Schalteinrichtung bestehen, beispielsweise aus einem Transistorschalter oder dergleichen, und ist so ausgelegt, daß er durch ein Betriebsartensignal, das von der Steuerung 5 geliefert wird, geschlossen wird. Dieses Betriebsartensignal kann man sich als Freigabesignal vorstellen, das es dem Stromdetektor 4 ermöglicht, zu arbeiten, und es wird erzeugt, wenn die Schaltung in der Sicherheitsbetriebsart arbeitet.
Die Steuerung 5 ist so ausgelegt, daß sie ein geeignetes Steuersignal als Antwort auf eine ausgewählte Betriebsart für den Motor 2 zur logischen Steuerschaltung 6 liefert.
Ein vorgegebenes Steuersignal wird als Antwort auf einen ermittelten Überlastzustand geliefert. Wie gezeigt ist, empfängt der Steuersignalgenerator 19 das Betriebsartensignal, welches für die Sicherheitsbetriebsart ein niedriges logisches Signal ist, das dazu dient, den Schalter 13A zu schließen und somit den Komparator 13 einschaltet. Dieses Sicherheitsbetriebsartensignal schaltet auch den Steuersignalgenerator 19 ein, damit dieser das Steuersignal erzeugt, das den Motor 2 umkehrt oder anhält, so wie es gewünscht wird. Wenn folglich der Betriebsartensignalpegel niedrig ist, wird eine Motorüberlast vermieden.
Die Steuerung 5 enthält weiter einen Zeittaktgeber, der einen invertierenden Einschalteingangsanschluß aufweist, der mit dem Transistor 15 gekoppelt ist, und einen Zeittakteingangsanschluß, der so geschaltet ist, daß er Zeittaktimpulse empfängt, die durch eine geeignete Taktgeberschaltung (nicht gezeigt) erzeugt werden. Man erkennt, daß der Zeittaktgeber 16 durch den Transistor 15 eingeschaltet wird, damit er diese Taktimpulse zählt. Wenn eine vorgegebene Impulszahl erreicht ist, das heißt, nach einer vorgegebenen Zeitdauer, die dem Einschalten folgt, erzeugt der Zeittaktgeber 16 ein Ausgangssignal. Der Zeittaktgeber weist weiter einen Löscheingang CLR auf, der, wenn er mit einem hohen logischen Signal beliefert wird, d.h., wenn das Betriebsartensignal hoch ist, den Zeittaktgeber 16 daran hindert, daß dieser auf das Ausgangssignal des Transistors 15 antwortet. Der Ausgang des Taktgebers l6 ist mit einem Eingang eines UND-Gates 17 verbunden, dessen anderer Eingang ein invertierender Eingang ist, der mit dem Transistor 15 gekoppelt ist. Der Ausgang des UND-Gates 17 ist mit einem Eingang eines UND-Gate 18 gekoppelt, dessen anderer Eingang ein invertierender Eingang ist, der so geschaltet ist, daß er das Betriebsartensignal empfängt. Man sieht, daß das UND-Gate 18 eingeschaltet wird, wenn das Betriebsartensignal niedrig ist, d.h., wenn der Motor 2 in der Sicherheitsbetriebsrat arbeitet; dieses UND-Gate wird jedoch ausgeschaltet, wenn das Betriebsartensignal hoch ist. Der Ausgang des UND-Gate 18 ist mit dem Steuersignalgenerator 19 gekoppelt und ist so ausgelegt, daß es den Steuersignalgenerator triggert, damit dieser das Steuersignal erzeugt, durch das der Motor 2 umgekehrt wird, oder, falls gewünscht, angehalten wird.
Es wird nun die Arbeitsweise, wie die in Fig. 2 gezeigte Motorsteuervorrichtung arbeitet, beschrieben. Es sei angenommen, daß der Motor in der Sicherheitsbetriebsart arbeitet. Somit ist das Betriebsartensignal ein niedriges logisches Signal. Obwohl es hier nicht gezeigt ist, sieht man, daß eine beliebige externe Schaltung beispielsweise ein Mikroprozessor oder ein Host-Computer verwendet werden kann, um das Betriebsartensignal zu liefern. In jedem Fall wird, wenn das Betriebsartensignal niedrig ist, der Schalter 13A geschlossen und der Zeittaktgeber 16 und das UND-Gate 18 eingeschaltet.
Es sei weiter angenommen, daß die Steuersignale, die durch den Steuersignalgenerator 19 erzeugt werden, die FETs 10 und 11 mit Energie versorgen, was einen Motorstrom IM zur Folge hat, der durch den Motor 2 in der gezeigten Richtung fließt. Dieser Motorstrom fließt auch über den Widerstand 13B des Stromdetektors 4, wo er eine Strompegelspannung VR erzeugt, die für die Größe dieses Motorstroms repräsentativ ist. Wenn die Strompegelspannung VR niedriger als die Referenzspannung Vref ist, erzeugt der Komparator 13 ein niedriges Ausgangssignal, so daß der Transistor 15 nichtleitend ist. Es ist wünschenswert, die Referenzspannung Vref als maximalen Sicherheitsmotorstrompegel zu wählen. Wenn beispielsweise der Motor 2 blockiert wird, zieht der Motor mehr Strom aus der Spannungsquelle +VCC und der Motorstrom IM steigt an. Wenn dieser Motorstrom IM ansteigt, so daß der Motor überlastet wird, so daß VR > Vref ist, erzeugt der Komparator 13 ein hohes logisches Ausgangssignal. Folglich wird der Transistor 15 leitend, so daß er ein niedriges logisches Signal zur Vorspannungsschaltung 7 und zum Zeittaktgeber 16 liefert. Die Vorspannungsschaltung vergrößert aufgrund dieses niedrigen logischen Signals die Impedanz der Schalter 9 bis 12, beispielsweise durch Vermindern ihrer Leitfähigkeit. Folglich nimmt der Motorstrom IM ab, wodurch der Überlastzustand vermindert wird.
Wenn der Motorstrom IM ausreichend reduziert ist, ist VR < Vref, und der Transistor 15 wird abgeschaltet. Wenn jedoch die Verminderung des Motorstroms nicht VR < Vref zur Folge hat, bleibt der Transistor 15 leitfähig. Der Zeittaktgeber 16 wird eingeschaltet, wenn der Transistor 15 eingeschaltet wird und die Zeittaktimpulse werden gezählt. Wenn der Zeittaktgeber eine vorgegebene Anzahl von Impulsen gezählt hat, wird ein Ausgangssignal zum UND-Gate 17 geliefert. Das UND-Gate wurde durch das niedrige logische Signal, das durch den Transistor 15 erzeugt wurde, eingeschaltet; und wenn dieses logische niedrige Signal bleibt, läuft das Ausgangssignal des Zeittaktgebers 16 über das UND-Gate 17 und über das vorher eingeschaltete UND-Gate 18, um den Steuersignalgenerator 19 zu triggern. Die Steuersignale, die jetzt durch den Steuersignalgenerator erzeugt werden, können so sein, daß alle Schalter 9 bis 12 ausgeschaltet sind und der Motor 2 anhalten wird. Im Gegensatz dazu können diese Steuersignale so sein, daß die Schalter 10 und 11 ausgeschaltet werden und die Schalter 9 und 12 eingeschaltet werden, um somit den Betrieb des Motors umzukehren. Man erwartet, daß eine solche Umkehr die Blockade oder einen anderen Zustand beseitigt, die eine Motorüberlast zur Folge hatte.
Wenn Motorstrom IM unter den ermittelten Wert für einen Überlastzustand vor dem Zeitpunkt reduziert wird, wo der Zeitgeber 16 die vorgegebene Anzahl von Impulsen zählt, wird der Transistor 15 nichtleitend gemacht, so daß der Zeittaktgeber und das UND-Gate 17 ausgeschaltet werden. Folglich wird das Trigger-Signal nicht vom Zeittaktgeber über die UND-Gates 17 und 18 zum Steuersignalgenerator 19 laufen. Daher wird sich der Strom, der zum Motor geliefert wird, nicht ändern, im Gegensatz zur Reduzierung des Motorstrompegels durch die Vorspannungsschaltung 7, wie oben besprochen wurde.
Der Zeittaktgeber 16 soll so ausgelegt sein, damit er verhindert, daß der Steuersignalgenerator 19 irrtümlicherweise getriggert wird, wenn der Motorstrom IM relativ kurze hohe Pegelabweichungen aufweist. Beispielsweise weist der Motorstrom einen hohen Pegel eine relativ kurze Zeitdauer lang auf, wenn der Motor 2 eingeschaltet wird. Es ist klar, daß der Betrieb des Motors nicht nach diesem Einschaltvorgang umgekehrt oder angehalten werden darf. Der Zeittaktgeber 16 verhindert dies. Der Zeittaktgeber 16 verhindert auch ein nicht gewünschtes Umschalten des Motorbetriebs, der ansonsten als Antwort auf falsche Stromspitzen vorkommen könnte, die im Motorstrom vorhanden sein können.
Obwohl der oben beschriebene Zeittaktgeber 16 ein Impulszähler ist, ist es klar, daß andere Zeitgebereinrichtungen verwendet werden können, beispielsweise eine herkömmliche Verzögerungsleitung oder eine andere Zeittaktschaltung, die geeignet ist, nach einer vorgegebenen Zeitdauer Pause zu machen, die durch das Ausgangssignal, das durch den Komparator 13 erzeugt wird, begonnen wird.
Für die Nichtsicherheitsbetriebsarten des Motors 2 ist das Betriebsartensignal ein hohes logisches Signal, so daß der Schalter 13A geöffnet wird, wodurch der Komparator 13 abgeschaltet wird. Dieses hohe logische Betriebsartensignal setzt weiter den Zeittaktgeber 16 zurück und hält den Zeittaktgeber 16 in seinem zurückgesetzten Zustand. Daher liefert der Zeittaktgeber kein Ausgangszeitsignal zum UND-Gate 17. Weiter schaltet das hohe logische Betriebsartensignal das UND-Gate 18 aus, wodurch ein falsches Trigger-Signal nicht an den Steuersignalgenerator 19 angelegt werden kann. Der Steuersignalgenerator 19 reagiert lediglich auf das hohe logische Betriebsartensignal, um Steuersignale zur logischen Steuerschaltung 6 zu liefern, die wiederum Speisesignale an ein ausgewähltes Schalterpaar durch die Vorspannungsschaltung 7 anlegt. Darüber hinaus wird durch Abschalten des Betriebs des Komparators 13 kein Ausgangssignal durch diesen erzeugt, und der Transistor 15 bleibt nichtleitend. Folglich erhöht die Vorspannungsschaltung 7 nicht die Impedanz (oder reduziert die Leitfähigkeit) der Schalter 9 bis 12. Folglich muß in den Nichtsicherheitsbetriebsarten der Motorstrom nicht durch die Vorspannungsschaltung aufgrund der Steuerung des Stromdetektors 4 begrenzt werden.
Der Stromdetektor 4 und die Motorantriebsschaltung 3 der vorliegenden Erfindung sind in Fig. 3 gezeigt. Die Steuerung 5 ist in dieser Fig. weggelassen. Der Stromdetektor 4 und die logische Steuerschaltung 6 sind im wesentlichen in Fig. 3 und 2 die gleichen.
Die Schalter, die in der Spannungssteuerschaltung 8 vorgesehen sind, bestehen aus bipolaren Transistoren 9 bis 12 anstelle der in Verbindung mit Fig. 2 oben beschriebenen FETs. Wie im Fall von Fig. 2 jedoch werden die Transistoren 9 bis 12 paarweise mit Energie versorgt, um die Richtung des Stroms zu steuern, der durch Motor 2 fließt. Weiter wird, wie oben ausgeführt wurde, der Motor 2 dynamisch gebremst, wenn das Transistorpaar 9, 10 eingeschaltet wird oder wenn das Transistorpaar 11, 12 eingeschaltet wird. Wenn alle Transistoren ausgeschaltet werden, wird der Motorstrom unterbrochen und der Motor 2 wird anhalten.
Die Vorspannungsschaltung 7 ist ausführlicher gezeigt und sie weist Schalter 7A bis 7D auf, die mit den Basisanschlüssen der Transistoren 9 bis 12 jeweils verbunden sind, und mit Dioden 7E bis 7H, deren Anoden mit den Basisanschlüssen der Transistoren 9 bis 12 verbunden sind und deren Kathoden gemeinsam mit dem Kollektor des Transistors 15 verbunden sind. Die Schalter 7A bis 7D sind als mechanische Schalter dargestellt, es ist jedoch klar, daß jeder Schalter vorzugsweise eine herkömmliche Festkörperschalteinrichtung sein kann. Die logische Steuerschaltung 6 funktioniert so, daß sie die Steuer- (oder Befehls-) Signale, die zu ihr durch die Steuerung 5 (nicht gezeigt) geliefert werden, decodiert; die decodierten Signale dienen dazu, entsprechende Schalter 7A bis 7D ein- oder auszuschalten. Diese Schalter sind gemeinsam mit einer Quelle mit einem Betriebspotential 1A verbunden, die eine Spannung VS über jeden geschlossenen Schalter zum Basisanschluß des damit verbundenen Transistors liefert. Beispielsweise sind zum Antrieb des Motors 2 in der Vorwärtsrichtung die Schalter 7A und 7C geschlossen, so daß das Speisepotential von der Spannungsquelle 1A über den Schalter 7A zum Basisanschluß des Transistors 10 und über den Schalter 7C zum Basisanschluß des Transistors 11 geliefert wird. Folglich werden die Transistoren 10 und 11 eingeschaltet, um einen Strom von der Quelle 1A über den Transistor 10 zum Motor 2 und vom Motor 2 über den Transistor 11 zum Widerstand 13B des Stromdetektors 4 zu liefern. Wenn die Schalter 7A und 7C geöffnet sind und die Schalter 7B und 7D geschlossen sind, werden die Transistoren 10 und 11 abgeschaltet, während die Transistoren 9 und 12 eingeschaltet sind, um einen Strom zum Motor 2 in der umgekehrten Richtung zu liefern. Die logische Steuerschaltung 6 antwortet auf die Befehlssignale, die zu ihr geliefert werden, um diese Schalter 7A bis 7D zu schließen, die durch die Befehlssignale bestimmt werden, um dadurch den Motorstrom IM richtungsmäßig festzulegen, der durch den Motor 2 fließt.
Wenn im Betrieb der Motorstrom IM, der durch den Motor 2 und den Widerstand 13B fließt, einen vorgegebenen Pegel übersteigt, was einen Überlastzustand anzeigt, steigt das Strompegelsignal VR, das am Widerstand 13B erzeugt wird, über die Referenzspannung Vref, worauf der Komparator 13 ein hohes logisches Ausgangssignal erzeugt. Dieses Signal macht den Transistor 15 leitend, so daß er ein niedriges logisches Signal zu den gemeinsam verbundenen Kathoden der Dioden 7E bis 7H liefert. Folglich sind diese Dioden in Vorwärtsrichtung vorgespannt, so daß sie einen wesentlichen Teil der Speisespannung von den Basisanschlüssen dieser Transistoren, die leitfähig sind, shunten, und weiter relativ niedrige Basisspannungen zu den nichtleitenden Transistoren liefern. Als Folge davon werden die Basisvorspannungsspannungen der Transistoren in der Leistungssteuerschaltung 8 reduziert, so daß ihre Leitfähigkeit reduziert wird und ihre Impedanz gesteigert wird. Daher wird die Größe des Stroms, der durch die Transistoren fließt, die durch die logische Steuerschaltung 6 eingeschaltet sind, beispielsweise der Strom, der durch die Transistoren 10 und 11 fließt, reduziert. Dadurch wird wiederum der Motorstrom IM reduziert und der Überlastzustand beseitigt. Daher wird ein möglicher Schaden des Motors und anderer Einrichtungen vermieden.
Übereinstimmend mit dem obigen Beispiel sei angenommen, daß die Impedanz der Transistoren 10 und 11 durch die Widerstände R&sub1;&sub0; und R&sub1;&sub1; dargestellt wird, der Widerstand des Motors 2 durch den Widerstand RM und der Widerstandswert des Widerstandes 13B durch R dargestellt wird. Man sieht, daß diese Widerstände R&sub1;&sub0;, R&sub1;&sub1; und R seriell parallel zur Spannungsquelle 1A geschaltet sind. Wenn der Komparator 13 ein Ausgangssignal erzeugt, um den Transistor 15 leitend zu machen, sind die Dioden 7F und 7G leitend, wodurch die Basisspannungen der Transistoren 10 und 11 reduziert werden und die effektiven Widerstandswerte R&sub1;&sub0; und R&sub1;&sub1; vergrößert werden. Daher kann der maximale Strom Imax, der von der Spannungsguelle 1A durch den Motor 2 fließen kann wie folgt ausgedrückt werden:
Imax = Vs/R&sub1;&sub0;+RM+R&sub1;&sub1;+R
Somit vergrößert die Vorspannungsschaltung 7 und insbesondere die Dioden 7E bis 7H den Widerstand, der durch die H-Konfigurationstransistoren 9 bis 10 gebildet wird, um den Strom IM, der durch den Motor fließt, zu begrenzen, wenn ein Überlastzustand durch den Komparator 13 ermittelt wird. Der Motorstrom wird somit effektiv so gesteuert, daß ein Schaden vermieden wird.
Fig. 4A und 4B zeigen eine Ausführungsform der Vorrichtung, bei der die Motorsteuerungsschaltung der vorliegenden Erfindung eine vorteilhafte Anwendung finden kann. Insbesondere zeigen Fig. 4A und 4B eine Videocamera 20, die eine tragbare Videocamera sein kann, beispielsweise eine 8-mm Videocamera, in welcher ein VTR untergebracht ist. Die Videocamera 20 weist einen Kassettenhalter 24 auf, der eine Videobandkassette aufnehmen kann und der zwischen einer Auftauch- Lade/Entladeposition bewegbar ist, wie in Fig. 4A gezeigt ist, und einer zurückgezogenen Position, wie in Fig. 4b gezeigt ist, wodurch die Bandkassette 27 auf den Kassettenhalter 24 ladbar ist und dann in eine Aufzeich- nungs/Wiedergabeposition gebracht werden kann, so daß Videosignale auf das Band des VTRs (nicht gezeigt) aufgezeichnet und davon wiedergegeben werden können.
Die Videocamera 20 weist ein Gehäuse 21 auf, eine Cameralinse 22 und einen Kassettenabteil-Verschluß 23, der ein Fenster 23a aufweist. Der Kassettenhalter 24 trägt Liefer- und Aufnahmespulen 26a und 26b und weist eine Endplatte 25 auf, die die Bandkassette 27 schützt, wenn die Kassette in das Kassettenaufnahmeteil der Camera geladen wird. Der in Verbindung mit Fig. 2 und 3 oben beschriebene Motor wird dazu verwendet, den Kassettenhalter 24 von seiner Lade/Entladeposition in Fig. 4A in seine in Fig. 4B zurückgezogene Position anzutreiben. Dies wird in der Sicherheitsbetriebsart durchgeführt, um einen Schaden für den Benutzer der Camera 20 zu vermeiden und um zu vermeiden, daß der Motor, der den Halter 24 antreibt, überlastet wird und durchbrennt.
Üblicherweise wird die Bandkassette 27 auf den Kassettenhalter 24 geladen, wonach der Verschluß 23 geschlossen wird und der Motor (nicht gezeigt) den Kassettenhalter in die zurückgezogene Position antreibt. Es kann ein Schalter betätigt werden, wenn der Verschluß 23 geschlossen ist, um das Betriebsartensignal, das in Fig. 2 gezeigt ist, auf einen niedrigen logischen Pegel umzuschalten, wodurch der Komparator 13 und Zeittaktgeber 16 wie oben beschrieben eingeschaltet werden.
Wenn, während der Kassettenhalter 24 in seine zurückgezogene Position angetrieben wird, die Bedienungsperson versehentlich ihren Finger in die Laufbahn des Kassettenhalters bringt, wie in Fig. 4B gezeigt ist, kann die Platte 25 den Finger des Benutzers einzwängen. Durch diese Blockade wird der Halter 24 daran gehindert, daß er seine zurückgezogene Position erreicht, und der Strom, der zum Motor 2 geliefert wird, wird bis zu seinem Überlastpegel ansteigen. Wenn der Benutzer keine korrigierende Handlung in einer vorgegebenen Zeit durchführt, beispielsweise in der Größenordnung von 1 bis 2 Sekunden, wenn er beispielsweise seinen Finger nicht entfernt oder er nicht versucht, die Bandkassette auszuwerfen, macht der Zeittaktgeber 16 Pause, um den Steuersignalgenerator 19 zu triggern. Der Steuersignalgenerator liefert dann Befehlssignale zur logischen Steuerschaltung 6, die, bei einer Ausführungsform die FETs, die Transistoren oder andere veränderbare Impedanzschalter einschaltet, die in der Spannungssteuerschaltung 8 vorhanden sind, worauf der Motor 2 anhält. Bei einer alternativen Ausführungsform kehren die Steuersignale, die zur logischen Steuerschaltung vom Steuersignalgenerator 19 geliefert werden, das Schalterpaar um, das vorher eingeschaltet war, wodurch die Richtung des Stroms umgekehrt wird, der durch den Motor 2 fließt, wodurch der Motor umgekehrt wird. Bei dieser alternativen Ausführungsform wird jetzt der Kassettenhalter 24 automatisch so angetrieben, daß er in seine Lade/Entladeposition zurückkehrt.
Zusätzlich zu den obigen Befehlssignalen, die durch den Steuersignalgenerator 19 in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen erzeugt werden, die durch den Komparator 13 und den Zeittaktgeber 16 erzeugt werden, wird das Komparatorausgangssignal weiter dazu verwendet, die Impedanz der veränderbaren Impedanzschalter anzuheben, um somit den Pegel des Motorstroms IM zu reduzieren. Diese sofortige Reduzierung des Motorstroms beseitigt den Überlastzustand und reduziert die Kraft, die auf den Finger des Benutzers durch den motorangetriebenen Kassettenhalter ausgeübt werden kann.
Während die vorliegende Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist es natürlich klar, daß der Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen ausführen kann. Beispielsweise kann die Steuerung 5 einen einfachen Mikroprozessor aufweisen, beispielsweise einen Mikroprozessor, der normalerweise in der Einrichtung vorgesehen ist, bei der die vorliegende Erfindung verwendet wird, beispielsweise in einer Videocamera 20. Weiter ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf die FETs und bipolaren Transistoren begrenzt, wie oben beschrieben wurde. Es können andere Schalter verwendet werden, die typischerweise dazu verwendet werden, den Antriebsstrom für einen Motor zu liefern.

Claims

1. Motorsteuerung für einen Kassettenlade- und-entlademechanismus in einer mit einem Recorder (120) kombinierten Videocamera, wobei die Steuerung aufweist:

eine Antriebseinrichtung (3) zum Liefern eines Antriebsstroms zu einem Motor (2), die aufweist:

eine Spannungsquelle (1A), eine veränderbare Impedanzschalteinrichtung (8), die mehrere Transistoreinrichtungen (9 bis 12) aufweist, die in einer Brücken-Konfiguration miteinander verbunden sind, um den Motor (2) mit der Spannungsguelle (1a) zu koppeln, und die wahlweise einschaltbar ist, um einen Strom zum Motor in einer ersten oder zweiten Richtung zu liefern, und

eine Vorspannungseinrichtung (7) zum Verändern der Impedanz der veränderbaren lmpedanzschalteinrichtung (8), um den Strom zu begrenzen, der über sie zum Motor (2) geliefert wird;

eine Überlastermittlungseinrichtung (4), die mit dem Motor gekoppelt ist, um die Größe des Stroms zu ermitteln, der durch den Motor fließt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn der Motor überlastet ist, was eine Folge einer Überlast in diesem Mechanismus ist, wodurch der Strom einen vorgegebenen Schwellenwertpegel übersteigt;

eine Einrichtung zum Koppeln des Ausgangssignals, das durch die Überlastermittlungseinrichtung (4) erzeugt wird, mit der Vorspannungseinrichtung (7), um die Impedanz der veränderbaren Impedanzschalteinrichtung (8) in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal zu verändern; und

eine Steuereinrichtung (5, 6), die mit der Antriebseinrichtung gekoppelt ist und die in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal den Antriebsstrom steuert, der durch die Antriebseinrichtung zum Motor (2) geliefert wird, wodurch der Motorbetrieb gesteuert wird, wobei die Vorspannungseinrichtung (7) mehrere Speiseschalteinrichtungen (7A bis 7D) aufweist, die jeweils zwischen der Spannungsguelle (1A) und dem Basisanschluß eines entsprechenden Transistors der Transistoreinrichtung (9 bis 12) gekoppelt ist und die durch ein Speisesignal aktivierbar ist, um einen Speisestrom zum Basisanschluß der daran gekoppelten Transistoreinrichtung anzulegen;

gekennzeichnet durch mehrere Shunt-Dioden (7E bis 7H), von denen jede zwischen der Überlastermittlungseinrichtung und dem Basisanschluß eines entsprechenden Transistors der Transistoren geschaltet ist, um in Abhängigkeit vom Ausgangssignal einen wesentlichen Teil des Speisestroms von den Basisanschlüssen derjenigen Transistoren, die eingeschaltet sind, zu shunten, damit der durch sie fließende Strom verringert wird.

2. Steuerung nach Anspruch 1, wobei die Überlastermittlungseinrichtung (4) eine Schalteinrichtung (13a) aufweist, die wahlweise betätigbar ist, wenn eine Motorüberlast ermittelt werden soll, zum Einschalten der Überlastermittlungseinrichtung, um den Motorstrom zu ermitteln.

3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mehrzahl der Transistoreinrichtungen (9 bis 12) aus Feldeffekttransistoren besteht.

4. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mehrzahl der Transistoreinrichtungen (9 bis 12) aus bipolaren Transistoren besteht.

5. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Liefern von Speisesignalen zu ausgewählten Transistorpaareinrichtungen aufweist, um eine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des Motors oder ein Bremsen des Motors zu bewirken.

6. Steuerung nach Anspruch 5, wobei die Einrichtung zum Liefern von Speisesignalen zusätzlich alle Transistoreinrichtungen (9 bis 12) abschalten kann, um den Strom zum Motor (2) zu unterbrechen und um dadurch den Motor zu veranlassen, daß er anhält.

7. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinrichtung (5, 6) eine Zeittakteinrichtung (16) aufweist, um die Anwesenheit des Ausgangssignals einer vorgegebenen Zeitdauer zu ermitteln, bevor sie Pause macht und den Antriebsstrom, der zum Motor (2) geliefert wird, steuert.

8. Steuerung nach Anspruch 7, wobei die Zeittakteinrichtung (16) eine Einschalteinrichtung aufweist, die wahlweise betreibbar ist, wenn eine Motorüberlast ermittelt werden soll, um die Zeittakteinrichtung einzuschalten.

9. Steuerung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Steuereinrichtung (5, 6) weiter eine Steuersignalerzeugungseinrichtung (19) aufweist, die mit der Zeittakteinrichtung (16) gekoppelt ist, um Steuersignale zu erzeugen, wenn die Zeittakteinrichtung Pause macht, wobei die Steuersignale zur Antriebseinrichtung geliefert werden, um zumindest die Polarität des Antriebsstroms zu bestimmen.

10. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Überlastermittlungseinrichtung (4) eine Strompegelerzeugungseinrichtung (13B) aufweist, um ein Strompegelsignal zu erzeugen, das für den Motorstrom repräsentativ ist; eine Referenzeinrichtung zum Bereitstellen eines Referenzsignals (Vref), das für einen Motorreferenzstrom repräsentativ ist, und eine Komparatoreinrichtung (13), um das Strompegelsignal mit dem Referenzsignal zu vergleichen, um das Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Strompegelsignal das Referenzsignal übersteigt.

11. Steuerung nach Anspruch 10, wobei die Steuereinrichtung (5, 6) eine Einschalteinrichtung zum Bereitstellen eines Einschaltsignals aufweist, wenn eine Motorüberlast ermittelt werden soll; und wobei die Komparatoreinrichtung eine Differenzverstärkereinrichtung (13) aufweist, die einen Spannungsversorgungsanschluß hat, eine Quelle einer Betriebsspannung und eine Schalteinrichtung, die durch das Einschaltsignal betätigt wird, damit sie den Spannungsversorgungsanschluß mit der Betriebsspannungsguelle verbindet.

12. Steuerung nach Anspruch 10, wobei die Strompegelerzeugungseinrichtung eine Widerstandseinrichtung aufweist, die seriell mit dem Motor verbunden ist, um eine Diagonalspannung in Abhängigkeit vom Motorstrom zu erzeugen.

13. Kassettenlade- und entlademechanismus in einer mit einem Recorder kombinierten Videocamera mit einer Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die aufweist: einen bewegbaren Kassettenhalter (25) zur Aufnahme einer Bandkassette (27), die durch den Motor (2) zwischen einer Lade/Entladeposition und einer Aufzeichnungs/Wiedergabeposition angetrieben werden kann, wobei die Steuerung wahlweise den Motor (2) stoppen oder umkehren kann.

14. Mechanismus nach Anspruch 13, wobei der Mechanismus einen Kassettenhalter (24, 25, 27) aufweist, der zwischen einer Auftauch-Kassettenaufnahmeposition und einer zurückgezogenen Position bewegbar ist.

15. Mechanismus nach Anspruch 14, wobei die Steuereinrichtung die Ladeeinrichtung gespeist, um den Kassettenhalter (24, 25, 27) in einer umgekehrten Richtung anzutreiben, wenn eine Überlast ermittelt wird, während der Kassettenhalter von der Kassettenaufnahmeposition in die zurückgezogene Position angetrieben wird.

16. Mechanismus nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Steuereinrichtung die Ladeeinrichtung abschaltet, um den Kassettenhalter (24, 25, 27) anzuhalten, wenn eine Überlast ermittelt wird, während der Kassettenhalter von der Kassettenaufnahmeposition in die zurückgezogene Position angetrieben wird.

17. Mechanismus nach Anspruch 14, 15 oder 16, wobei die Steuereinrichtung (5, 6) die Antriebskraft reduziert, die durch die Ladeeinrichtung auf den Kassettenhalter (24, 25, 27) ausgeübt wird, wenn eine Überlast ermittelt wird, während der Kassettenhalter von der Kassettenaufnahmeposition in die zurückgezogene Position angetrieben wird.