NL1004039C2

NL1004039C2 - Electronic controller for DC electric motor

Info

Publication number: NL1004039C2
Application number: NL1004039A
Authority: NL
Inventors: Wolter Buikema
Original assignee: Boomsma Prod Bv
Priority date: 1996-09-16
Filing date: 1996-09-16
Publication date: 1998-03-17

Abstract

The motor (1) drives the load device (8) via a shaft (7). The motor is supplied (2) by a battery (3) or other DC source, via a changeover and break switch (4). The current drawn by the motor is measured by a series sensor (6). A microprocessor (5) is fed with the current sensor output, the motor voltage (9) and the demanded direction signals (12). The processor controls the operation of the changeover and break switch (4).

Description

Elektromagnetische aandrijving voor een busluikElectromagnetic drive for a bus hatch

De uitvinding heeft betrekking op een elektromagnetische aandrijving voor een busluik of dergelijke, omvattend een elektromotor, een elektrische energiebron voor het via een voedingslijn voeden van de elektromotor, en schakelmidde-5 len voor het koppelen en ontkoppelen van de elektromotor en de energiebron.The invention relates to an electromagnetic drive for a bus hatch or the like, comprising an electric motor, an electric energy source for supplying the electric motor via a supply line, and switching means for coupling and decoupling the electric motor and the energy source.

Een dergelijke aandrijving is uit de praktijk bekend en wordt bijvoorbeeld toegepast bij een busluik zoals beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage nr. 1002926, welke 10 publikatie hierin door verwijzing wordt geacht te zijn ge-insereerd. De bekende elektromagnetische aandrijving maakt gebruik van microswitches voor eindstandbepaling en sensoren voor het waarnemen van de verstelling (de stand) van het door de elektromagnetische aandrijving verstelde busluik.Such a drive is known in practice and is used, for example, in a bus hatch as described in Dutch patent application no. 1002926, which publication is deemed to be inserted herein by reference. The known electromagnetic drive uses micro-switches for end position determination and sensors for detecting the adjustment (the position) of the bus hatch adjusted by the electromagnetic drive.

15 Met de uitvinding wordt beoogd dergelijke microswit ches en sensoren voor indicatie van de gerealiseerde verstelling te vermijden.The object of the invention is to avoid such microphones and sensors for indication of the realized adjustment.

Dit wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat voorzien is in een besturingsinrichting die ontvangend gekop-20 peld is met een stroommeter welke is opgenomen in de voedingslijn tussen de elektrische energiebron en de elektromotor voor het meten van de motorstroom IB, en dat de besturingsinrichting in afhankelijkheid van de grootte van de stroom de schakelmiddelen aanstuurt.This is achieved according to the invention in that a control device is provided which is coupled to a current meter which is included in the supply line between the electric energy source and the electric motor for measuring the motor current IB, and that the control device is dependent on of the magnitude of the current controls the switching means.

25 Met de uitvinding worden diverse voordelen en bespa ringen bereikt. Zo kan volstaan worden met de voedingslijn tussen de elektrische energiebron en de elektromotor, en behoeven geen bedradingen te worden aangelegd voor de microswitches en de verstellingssensoren. Het ontbreken van 30 microswitches betekent tevens dat deze niet behoeven te worden afgesteld, waardoor bespaard kan worden op installatie-kosten. Voorts kan een aparte overbelastingsbeveiliging welke beveiligt tegen te grote belastingen en kortsluitingen in het aandrijfsysteem vermeden worden. In samenhang daarmee kan bij 35 de toepassing van de aandrijving voor de verstelling van een busluik afgezien worden van een beveiliging tegen het afknij- 1004039 2 pen van vingers en dergelijke, aangezien de afknijpkracht begrensd wordt doordat de elektromotor en de energiebron ontkoppeld worden wanneer de gemeten motorstroom Im teveel toeneemt .Various advantages and savings are achieved with the invention. For example, the supply line between the electrical energy source and the electric motor suffices, and no wiring is required for the micro switches and the adjustment sensors. The lack of 30 micro switches also means that these do not need to be adjusted, which saves installation costs. Furthermore, a separate overload protection that protects against excessive loads and short circuits in the drive system can be avoided. In connection therewith, the use of the drive for the adjustment of a bus hatch can be dispensed with a protection against pinch-off of fingers and the like, since the pinch-off force is limited by the fact that the electric motor and the energy source are disconnected when the measured motor current Im increasing too much.

5 De inrichting dient bij voorkeur zo gerealiseerd te zijn dat de besturingsinrichting de schakelmiddelen aanstuurt ter ontkoppeling van de elektromotor en de energiebron bij overschrijden van een vooraf ingestelde grenswaarde van de motorstroom Im. Met de keuze van de grenswaarde kan de maxi-10 male belasting van de elektromotor bepaald worden. Het is denkbaar dat de besturingsinrichting de schakelmiddelen ter ontkoppeling van de elektromotor en de energiebron aanstuurt zodra de voorafgestelde grenswaarde van de motorstroom wordt overschreden. Dit kan echter tot vroegtijdig en ongerecht-15 vaardigde ontkoppeling van de elektromotor en de energiebron leiden door toevallig zich voordoende omstandigheden. Beter is dat de besturingsinrichting de schakelmiddelen ter ontkoppeling van de elektromotor en de energiebron aanstuurt indien de overschrijding van de voorafgestelde grenswaarde van de 20 motorstroom Im aanwezig is gedurende een vooraf ingestelde tijdsduur t. In de praktijk blijkt dit goed te werken wanneer de tijdsduur t circa 0,5 sec. bedraagt. Voor de grenswaarde blijkt een instelling op circa twee derde van de piekwaarde van de motorstroom Im goede resultaten te geven.The device should preferably be realized in such a way that the control device controls the switching means for decoupling the electric motor and the energy source when a preset limit value of the motor current Im is exceeded. The maximum value of the electric motor can be determined by selecting the limit value. It is conceivable that the control device controls the switching means for decoupling the electric motor and the energy source as soon as the predetermined limit value of the motor current is exceeded. However, this can lead to premature and unjustified disconnection of the electric motor and the energy source due to accidentally occurring circumstances. It is better that the control device controls the switching means for decoupling the electric motor and the energy source if the exceeding of the preset limit value of the motor current Im is present for a preset period of time t. In practice, this appears to work well when the duration t approximately 0.5 sec. amounts. For the limit value, an adjustment at approximately two thirds of the peak value of the motor current Im appears to give good results.

25 Bij toepassing van de elektromagnetische aandrijving waarbij de inrichting voorzien is van één of meer signaalgevers voor indicatie van de verstelling van een met de elektromotor gekoppelde inrichting zoals een buisluik of dergelijke, zijn bij voorkeur de signaalgevers ontvangend gekop-30 peld met de besturingsinrichting en stuurt de besturingsinrichting de signaalgevers aan in afhankelijkheid van de met de stroommeter gemeten motorstroom Im, en in afhankelijkheid van de tijdsduur t, dat de schakelmiddelen de koppeling van de elektromotor en de energiebron onderhouden. Op deze wijze 35 kunnen de signaalgevers een indicatie bieden van de verstelling van het busluik doordat deze is afgeleid van de grootte en de duur van de motorstroom.When using the electromagnetic drive in which the device is provided with one or more signal generators for indicating the adjustment of a device coupled to the electric motor, such as a pipe hatch or the like, the signal generators are preferably coupled to the control device and receive control. the control device supplies the signal generators in dependence on the motor current Im measured with the current meter, and in dependence on the duration t, that the switching means maintain the coupling of the electric motor and the energy source. In this way the signal generators can provide an indication of the adjustment of the bus hatch in that it is derived from the size and duration of the motor current.

Een nauwkeuriger indicatie kan nog worden verkregen 1004039 3 indien de besturingsinrichting de signaalgevers tevens aanstuurt in afhankelijkheid van een op de motorklemmen aanwezige motorspanning Vm.A more accurate indication can still be obtained 1004039 3 if the control device also controls the signal generators in dependence on a motor voltage Vm present on the motor terminals.

Een verdere verfijning is mogelijk door een uitvoe-5 ring van de inrichting waarin de besturingsinrichting de signaalgevers aanstuurt in afhankelijkheid van een deelgetal met een teller gevormd door de tijdsduur dat de schakelmiddelen de koppeling van de elektromotor en de energiebron onderhouden, en een noemer gevormd door een gemiddelde waarde van de 10 tijd t,^ benodigd voor een volledige verstelling.A further refinement is possible by an embodiment of the device in which the control device controls the signal generators in dependence on a partial number with a numerator formed by the length of time that the switching means maintain the coupling of the electric motor and the energy source, and a denominator formed by an average value of the time t1 needed for complete adjustment.

Optimale resultaten kunnen worden verkregen indien de besturingsinrichting de signaalgevers aanstuurt op basis van de volgende formule: t. Vm - I. * R.Optimal results can be obtained if the control device controls the signal generators on the basis of the following formula: t. Vm - I. * R.

15 verstelling = _ * _ * 100 % ttoop EMK,^ waarin: t, = tijdsduur dat de schakelmiddelen de koppeling van de elektromotor en de energiebron onderhouden; 20 tloop = gemiddelde tijd benodigd voor een volledige verstelling;Adjustment = _ * _ * 100% top EMF, where: t = time for which the switching means maintain the coupling of the electric motor and the energy source; 20 turn = average time required for a complete adjustment;

Vm = motorspanning;Vm = motor voltage;

Im = motorstroom; R, = motorweerstand; 25 EMK^ = de gemiddelde waarde van de elektromotorische kracht tijdens een volledige verstelling.Im = motor current; R = motor resistance; 25 EMF ^ = the average value of the electromotive force during a complete adjustment.

De elektromagnetische aandrijving volgens de uitvinding kan zijn uitgevoerd met een besturingsinrichting gevormd door een microprocessor of dergelijke. Daarbij kan toepassing 30 gegeven zijn aan spanningsgestuurde schakelaars zoals FET-transistoren. Een besparing op onderdelen wordt echter bereikt door de schakelmiddelen te integreren in de besturingsinrichting en derhalve op te nemen in de microprocessor.The electromagnetic drive according to the invention can be provided with a control device formed by a microprocessor or the like. In addition, application may be made to voltage controlled switches such as FET transistors. Saving on parts is achieved, however, by integrating the switching means in the control device and thus incorporating them in the microprocessor.

Een elegante bedieningsmogelijkheid van de inrich-35 ting wordt dan verschaft doordat op de besturingsinrichting althans een bedieningsknop is aangesloten voor bediening van de gewenste verstelling.An elegant operating option of the device is then provided in that at least one operating button is connected to the control device for operating the desired adjustment.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de tekening van een enkele figuur welke een aan- 1004039 4 sluitschema toont van een elektromagnetische aandrijving volgens de uitvinding.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing of a single figure, which shows a connection diagram of an electromagnetic drive according to the invention.

In de figuur is met verwijzingscijfer 1 een elektromotor M aangeduid, welke via een voedingslijn 2 is gekoppeld 5 met een energiebron 3. In de voedingslijn 2 zijn voorts schakelaars 4 opgenomen voor het koppelen en ontkoppelen van de elektromotor 1 en de energiebron 3. Van de inrichting maakt voorts een besturingsinrichting 5 deel uit welke ontvangend gekoppeld is met een stroommeter 6 die is opgenomen in de 10 voedingslijn 2 tussen de elektrische energiebron 3 en de elektromotor. De elektromotor is in de getoonde uitvoering met een drijfas 7 gekoppeld met een busluik, in de figuur aangeduid met verwijzingscijfer 8. Er is voorts voorzien in meetmiddelen 9 voor het meten van de klemspanning op de motor 15 1 welke meetgegevens ingevoerd worden in de besturingsinrich ting 5. Op de besturingsinrichting 5 is voorts via stuurlijnen 10 een eenheid 11 met signaalgevers aangesloten, waarmee een indicatie gegeven kan worden van de met de elektromotor 1 gerealiseerde verstelling van het busluik 8.In the figure, reference numeral 1 designates an electric motor M, which is coupled via a supply line 2 to an energy source 3. The supply line 2 further comprises switches 4 for coupling and decoupling the electric motor 1 and the energy source 3. The device further comprises a control device 5 which is coupled to a current meter 6 which is included in the supply line 2 between the electric energy source 3 and the electric motor. In the embodiment shown, the electric motor is coupled with a drive shaft 7 to a bus hatch, indicated in the figure by reference numeral 8. Measuring means 9 are further provided for measuring the clamping voltage on the motor 15, which measuring data are input into the control device 5. A unit 11 with signal generators is also connected to the control device 5 via control lines 10, with which an indication can be given of the adjustment of the bus hatch 8 realized with the electric motor 1.

20 In een praktische uitvoeringsvorm is de elektrische energiebron 3 een 24V gelijkspanningsbron en kan koppeling van deze bron aan de elektromotor 1 plaatsvinden door het verstellen van een schakelaar 12 vanuit een neutrale stand B naar een stand A welke een eerste verstellingsrichting repre-25 senteert. In de figuur is tevens gestippeld een stand C aangegeven welke verstelling van de elektromotor 1 in de ten opzichte van stand A tegenovergestelde richting vertegenwoordigt. De schakelaar 12 is gekoppeld met de besturingsinrichting 5 en afhankelijk van de geselecteerde stand van de scha-30 kelaar 12 worden de schakelmiddelen 4 in een gewenste positie geplaatst. In de getoonde stand A van de schakelaar 12 staan de schakelaars 4 in de tevens getoonde stand. Bij plaatsing van de schakelaar B in een neutrale stand, is de elektrische koppeling tussen de motor 1 en de energiebron 3 onderbroken, 35 en bij plaatsing in stand C van de schakelaar 12 zijn de schakelaars 4 gesteld in de positie waarbij commutatie van de getoonde aansluiting is gerealiseerd.In a practical embodiment, the electrical energy source 3 is a 24 V DC voltage source and coupling of this source to the electric motor 1 can take place by adjusting a switch 12 from a neutral position B to a position A which represents a first adjustment direction. The figure also shows a position C in broken lines, which represents adjustment of the electric motor 1 in the direction opposite to position A. The switch 12 is coupled to the control device 5 and depending on the selected position of the switch 12, the switching means 4 are placed in a desired position. In the shown position A of the switch 12, the switches 4 are in the also shown position. When the switch B is placed in a neutral position, the electrical coupling between the motor 1 and the energy source 3 is interrupted, and when the switch 12 is placed in position C, the switches 4 are set in the position where commutation of the shown connection has been realized.

Tijdens het verstellen van het busluik 8 wordt zowel de motorstroom met de stroommeter 6 gemeten als de klemspan- 10 04 0 3 9 5 ning net de spanningsneter 9. De signaalgevers 11.1, 11.2, 11.3, 11.4 en 11.5 geven de verstelling van het busluik 8 weer in stappen van 25 %. Deze signaalgevers kunnen bijvoorbeeld zijn uitgevoerd als LED's. In gesloten toestand van het 5 luik brandt LED 11.1. Bij verstelling van het busluik 8 over 25 % licht LED 11.2 op en gaat LED 11.1 uit, bij 50 % licht LED 11.3 op en gaat LED 11.2 uit, en zo verder tot na volledige verstelling van het busluik LED 11.5 brandt. Bij tegengestelde verstelling van het busluik 8 vindt dienovereenkom-10 stig doven van de onderscheidenlijke LED's plaats. De aansturing van de signaalgevers 11.1 t/m 11.5 vanuit de besturings-richting 5 vindt plaats onder toepassing van de volgende formule: t. Vm - IB * R, 15 verstelling = _ * _ * 100 % tloop EMKoorm waarin: t5 = tijdsduur dat de schakelmiddelen de koppeling van de elektromotor en de energiebron onderhouden; 20 t^ * gemiddelde tijd benodigd voor een volledige verstelling;During the adjustment of the bus shutter 8, both the motor current with the current meter 6 and the clamp voltage 10 04 0 3 9 5 are measured with the voltage meter 9. The signalers 11.1, 11.2, 11.3, 11.4 and 11.5 indicate the adjustment of the bus shutter 8 again in steps of 25%. These signaling devices can for instance be designed as LEDs. When the 5 hatch is closed, LED 11.1 lights up. When the bus hatch 8 is adjusted by 25%, LED 11.2 lights up and LED 11.1 goes out, at 50% LED 11.3 lights up and LED 11.2 goes out, and so on until LED 11.5 lights up after complete adjustment of the bus hatch. When the bus hatch 8 is adjusted in the opposite direction, the respective LEDs are extinguished accordingly. The signaling devices 11.1 to 11.5 from the control direction 5 are controlled using the following formula: t. Vm - IB * R, 15 adjustment = _ * _ * 100% turn EMKoorm in which: t5 = time duration that the switching means maintain the coupling of the electric motor and the energy source; 20 t ^ * average time required for complete adjustment;

Vm = motorspanning;Vm = motor voltage;

Im = motorstroom; R, = motorweerstand; 25 ΕΜΚ,,ο,,,, = de gemiddelde waarde van de elektromotorische kracht tijdens een volledige verstelling.Im = motor current; R = motor resistance; 25 ΕΜΚ ,, ο ,,,, = the average value of the electromotive force during a complete adjustment.

Gedurende het verstellen van het busluik 8 wordt doorlopend de motorstroom Im bewaakt op het overschrijden van een grenswaarde. Bij het bereiken van de eindstand behorend 30 bij volledige opening van het busluik 8, respectievelijk bij het bereiken van de beginstand bij het sluiten van het busluik 8, neemt de motorstroom Im plotseling scherp toe. Zodra gemeten wordt dat deze stroom circa 0,5 sec. meer bedraagt dan twee derde van een maximale waarde van de motorstroom Im, 35 stuurt de besturingsinrichting 5 de schakelaars 4 aan teneinde de elektromotor 1 te ontkoppelen van de energiebron 3. Het bereiken van een eindstand respectievelijk beginstand vormt tevens een synchronisatiemogelijkheid voor de verstellingsin- 1004039 6 dicatie met de signaalgevers 11. Indien de eindstand is bereikt, stuurt de besturingsinrichting 5 alleen LED 11.5 aan. In de gesloten stand of beginstand wordt alleen LED 11.1 aangestuurd. Met deze laatste voorziening wordt tevens bereikt 5 dat, indien de voeding van de besturingsinrichting 5 enige tijd onderbroken is geweest waardoor de in het geheugen van de besturingsinrichting 5 opgenomen stand van het busluik 8 verloren is gegaan, de juiste standindicatie automatisch hersteld wordt door aanpassing van de LED-indicatie aan het be-10 reiken van de begin- respectievelijk eindstand van het busluik 8.During the adjustment of the bus hatch 8, the motor current Im is continuously monitored for exceeding a limit value. When the end position associated with full opening of the bus hatch 8 is reached, or when the starting position is reached when the bus hatch 8 is closed, the motor current Im suddenly increases sharply. As soon as it is measured that this current is approximately 0.5 sec. more than two thirds of a maximum value of the motor current Im, 35, the control device 5 controls the switches 4 in order to disconnect the electric motor 1 from the energy source 3. Reaching an end position or start position also forms a synchronization possibility for the adjustment 1004039 6 indication with the signalers 11. When the end position has been reached, the control device 5 controls only LED 11.5. In closed or initial position, only LED 11.1 is activated. With the latter provision it is also achieved that, if the power supply of the control device 5 has been interrupted for some time, so that the position of the bus hatch 8 recorded in the memory of the control device 5 is lost, the correct position indication is automatically restored by adjusting the the LED display at reaching the start or end position of the bus hatch 8.

De voorgaande beschrijving betreft een uitvoerings-voorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding. Op dit uitvoeringsvoorbeeld zijn diverse variaties mogelijk zonder 15 verlaten van de uitvindingsgedachte zoals gespecificeerd in de navolgende conclusies.The foregoing description concerns an exemplary embodiment of the device according to the invention. Various variations are possible on this exemplary embodiment without leaving the inventive idea as specified in the following claims.

10040391004039

Claims

1. Electromagnetic drive for a bus hatch or the like, comprising an electric motor, an electric energy source for supplying the electric motor via a supply line, and switching means for coupling and uncoupling the electric motor and the energy source, characterized in that a control device which is coupled to a current meter which is included in the supply line between the electric energy source and the electric motor for measuring the motor current Im, and which controls the switching means depending on the magnitude of the current.

2. Electromagnetic drive according to claim 1, characterized in that the control device controls the switching means for decoupling the electric motor and the energy source when a preset limit value of the motor current Im is exceeded.

3. Electromagnetic drive according to claim 1 or 2, characterized in that the control device controls the switching means for decoupling a preset limit value of the motor current IB for a preset period of time t.

Electromagnetic drive according to claim 3, characterized in that the duration t is approximately 0.5 sec. amounts.

Electromagnetic drive according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the limit value is set at approximately two thirds of the peak value of the motor current IB.

6. Electromagnetic drive according to any one of the preceding claims, wherein one or more signal generators are provided for indicating the adjustment of a device coupled to the electric motor, such as a pipe hatch or the like, characterized in that the signal generators are coupled to the control device and the control device controls the signal generators in dependence on the motor current Im measured with the current meter, and the duration 1004039 δt, that the switching means maintain the coupling of the electric motor and the energy source.

Electromagnetic drive according to claim 6, characterized in that the control device controls the signal generator in dependence on a motor voltage Vm present on the motor terminals.

8. Electromagnetic drive according to claim 6 or 7, characterized in that the control device controls the signal generators in dependence on a partial number with a counter formed by the period of time that the switching means maintain the coupling of the electric motor and the energy source, and a denominator is formed by an average value of the time t ^ required for a complete adjustment.

9. Electric motor according to any one of claims 6-8, characterized in that the control device controls the signal generators on the basis of the following formula: t, Vm - Im * R, adjustment = _ * _ * 100% tjoop EMKqotq, 20 : t, = period of time that the switching means maintain the coupling of the electric motor and the energy source; t ^ = average time required for a complete adjustment;

25 Vm = motor voltage; Im = motor current; R = motor resistance; EMKoonn = the average value of the electromotive force during a complete adjustment.

Electromagnetic drive according to one of the preceding claims, characterized in that the switching means form part of the control device.

11. Electromagnetic drive according to any one of claims 1-10, characterized in that at least an operating button is connected to the control device for operating the desired adjustment. 1004039