DD208277B1

DD208277B1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR A PLL SPEED CONTROL OF A MOTOR WITH AUTOMATIC WORKING POINT ADJUSTMENT

Info

Publication number: DD208277B1
Application number: DD81235683A
Authority: DD
Inventors: Richard Moebius; Claus Holfert; Dieter Zahn; Roland Fischer
Original assignee: Hartha Elektromotoren
Priority date: 1981-12-14
Filing date: 1981-12-14
Publication date: 1989-08-16
Also published as: DD208277A1; HU192779B; CH663484A5; DE3244412A1; JPS58123387A; DE3244412C2

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine PLL-Drehzahlregelung mit automatischer Arbeitspunkteinstellung, insbesondere für elektronisch kommutierte Motoren in Kassettenlaufwerken.The invention relates to a circuit arrangement for a PLL speed control with automatic operating point adjustment, in particular for electronically commutated motors in cassette drives.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Es sind verschiedene Schaltungsanordnungen zur Drehzahlregelung bekanntThere are various circuit arrangements for speed control known

Bei einer bekannten Ausführung (rfe 2/1979) geschieht das durch eine PLL-Drehzahlregelung für einen Gleichstrom-Nebenschlußmotor. Um einen optimalen Regelbereich (Phasenspielraum) zu erhalten, muß der Regelkreis mit Hilfe einer Referenzspannung an den Grundstrom des Motors (z.B. im Leerlauf oder bei Grundbelastung) angepaßt werden.In a known embodiment (rfe 2/1979) this is done by a PLL speed control for a DC shunt motor. In order to obtain an optimum control range (phase margin), the control loop must be adjusted by means of a reference voltage to the base current of the motor (for example, at idle or at base load).

Diese Ausführung hat den Nachteil, daß in den Fällen, in denen eine einstellbare Drehzahl gefordert wird, zwei Einstellungen vorgenommen werden müssen (Einstellung der Frequenz des Referenzoszillators und Einstellung für den Motorgrundstrom). Außerdem istfürdie Motorgrundstromeinstellung keine Langzeit- und Temperaturkonstanz gegeben.This embodiment has the disadvantage that in the cases in which an adjustable speed is required, two settings must be made (setting the frequency of the reference oscillator and setting for the motor base current). In addition, there is no long-term and constant temperature for the basic motor current adjustment.

Andere bekannte Ausführungen arbeiten mit einem PLL-Regelkreis und Zusätzlicher geschwindigkeitsproportionaler Gegenkopplung (DE-OS 2418769 Η 02P 5/16, DD-PS 206454 Η 02P 5/16). Diese Regelungsarten sind jedoch nicht so ausgebildet, daß die absolute Größe der Generatorspannung keinen Einfluß auf den sich einstellenden Arbeitspunkt, d.h. die Phasendifferenz im Leerlauf oder bei Grundfast, hat Dabei erfordert eine Veränderung der Drehzahl mit Hilfe der Oszillatorfrequenz gleichzeitig eine Anpassung an die veränderte Generatorspannung mit Hilfe eines zusätzlichen Einstellwiderstandes. Die Driftung der Generatorspannung und exemplarbedingte Streuung dieserwerden nicht automatisch ausgeglichen.Other known designs work with a PLL loop and additional speed-proportional negative feedback (DE-OS 2418769 Η 02P 5/16, DD-PS 206454 Η 02P 5/16). However, these types of control are not designed such that the absolute magnitude of the generator voltage has no influence on the operating point that is set, i. the phase difference at idle or at base speed, has It requires a change in the speed using the oscillator frequency at the same time an adjustment to the changed generator voltage by means of an additional adjustment resistor. The generator voltage drift and sample scattering thereof are not automatically compensated.

Weiterhin ist.eine Ausführung bekannt, bei der durch eine drehzahlproportionale Gegenkopplung die Drehzahl des Motors konstant gehalten wird (DE-OS 1638Π H 02 P 5/16).Furthermore, a version is known in which the rotational speed of the motor is kept constant by a speed-proportional negative feedback (DE-OS 1638Π H 02 P 5/16).

Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß eine lastabhängige statische Drehzahlabweichung verbleibt (keine PLL-Drehzahlregelung). Weiterhin ist eine Langzeitstabilität für die eingestellte Drehzahl nicht gegeben, da eine durch Temperatureinfluß oder Alterung des Magnetkreises hervorgerufene Generatorspannungsänderung nicht ausgeregelt wird. Schließlich ist eine Anordnung bekannt, bei der ebenfalls durch eine drehzahlproportionale Gegenkopplung die Drehzahl des Motors konstant gehalten wird. Die Motor-EMK wird mit einem Sollwert verglichen (DE-OS 2161223 H 02 K29/02). Diese Schaltungsanordnung weist aber die gleichen Nachteile wie die vorher beschriebene auf, auch wenn hier die Motor-EMK unmittelbar (nicht über angekoppelten Generator) als Drehzahlistwert benutzt wird. Eine temperatur-undaiterungsbedingte Drehzahldrift, hervorgerufen durch Änderung der EMK, verbleibt somit auch bei dieser Schaltungsanordnung.The disadvantage of this arrangement is that a load-dependent static speed deviation remains (no PLL speed control). Furthermore, a long-term stability for the set speed is not given, as caused by the influence of temperature or aging of the magnetic circuit generator voltage change is not compensated. Finally, an arrangement is known in which also the speed of the motor is kept constant by a speed-proportional negative feedback. The motor emf is compared with a setpoint (DE-OS 2161223 H 02 K29 / 02). However, this circuit arrangement has the same disadvantages as the previously described, even if the motor EMF is used directly (not via coupled generator) as actual speed value. A temperature andunditerungsbedingte speed drift, caused by change in the EMF, thus remains in this circuit.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die bei den bekannten Schaltungsanordnungen angeführten Mängel zu beseitigen und gleichzeitig den Aufwand an Bauelementen und die Arbeitszeit zur Drehzahljustage zu verringern.The object of the invention is to eliminate the deficiencies mentioned in the known circuit arrangements while reducing the complexity of components and the working time for Drehzahljustage.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine geeignete PLL-Schaltungsstrukturzu finden, bei der sich durch eine linear mit der Motordrehzahl und der Motor- bzw. Generatorkonstanten verknüpften Referenzspannung, die jedoch auf kurzzeitige Winkelgeschwindigkeitsänderungen nicht reagiert, der optimale Arbeitspunkt für den Phasenregelkreis automatisch einstellt. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die gleichgerichtete motordrehzahlabhängige Generatorspannung über einen Widerstand an den Eingang des Tiefpasses und den Ausgängen der steuerbaren Stromquellen angeschlossen ist. Des weiteren liegt die gleichgerichtete motordrehzahlabhängige Generatorspannung über ein RC-Glied, d. h. einen weiteren Widerstand und einen Kondensator, an dem anderen Eingang des Differenzverstärkers. Vorteilhafterweise kann der Widerstand, der am Kondensator und am Eingang des Differenzverstärkers liegt, mit Hilfe eines elektronischen Schalters, der durch den Phasendiskriminator gesteuert wird, überbrückt werden.The object of the invention is to find a suitable PLL circuit structure in which the optimum operating point for the phase-locked loop automatically adjusts itself by a reference voltage linearly linked to the motor speed and the motor or generator constant but which does not react to short-term angular speed changes. According to the invention this is achieved in that the rectified engine speed-dependent generator voltage is connected via a resistor to the input of the low-pass filter and the outputs of the controllable current sources. Furthermore, the rectified engine speed-dependent generator voltage is across an RC element, i. H. another resistor and a capacitor at the other input of the differential amplifier. Advantageously, the resistor located at the capacitor and at the input of the differential amplifier can be bypassed by means of an electronic switch controlled by the phase discriminator.

Der Drehzahl-Istwert wird aus der Summe von gleichgerichteter Generatorspannung und phasendifferenzproportionaler Spannung gebildet und liegt an einem Eingang des Differenzverstärkers. Die für die Funktion des PLL-Regelkreises notwendige Referenzspannung am anderen Eingang des Differenzverstärkers wird mit Hilfe des RC-Gliedes, das als Analogwertspeicher arbeitet, aus der gleichgerichteten Generatorspannung gebildet. Am Ausgang des Differenzverstärkers liegt dasThe actual speed value is formed from the sum of rectified generator voltage and phase-difference-proportional voltage and is applied to one input of the differential amplifier. The necessary for the function of the PLL control circuit reference voltage at the other input of the differential amplifier is formed by means of the RC element, which operates as an analog value memory, from the rectified generator voltage. At the output of the differential amplifier is the

Motorsteuersignal, mit dem der Motorstrom und damit die Drehzahl so gesteuert wird, daß die Frequenz des angekoppelten Generators mit der Frequenz des Referenzgenerators übereinstimmt. Das entspricht dem eingerasteten Zustand des PLL-Regelkreises. Da der Kondensator des RC-Gliedes auf die gleichgerichtete Generatorspannung aufgeladen wird, entsteht an diesem im eingerasteten Zustand des PLL-Regelkreises eine quasi statische der Drehzahl proportionale Referenzspannung, wenn die Zeitkonstante des RC-Gliedes größer ist als die Reaktionszeit des PLL-Regelkreises. Damit liegt die gleichgerichtete Generatorspannung mit unterschiedlichen Zeitkonstanten an beiden Eingängen des Differenzverstärkers. Der Absolutwert der gleichgerichteten Generatorspannung hat somit im eingerasteten Zustand des PLL-Regelkreises keinen Einfluß auf den Arbeitspunkt, d. h. auf die Größe der sich einstellenden Phasendifferenz zwischen Frequenz des angekoppelten Generators und Frequenz des Referenzgenerators. Durch Verwendung der vorteilhaften Schaltungsanordnung mit einem elektronischen Schalter wird ein besseres Hochlaufverhalten des Motors bewirkt.Motor control signal, with which the motor current and thus the speed is controlled so that the frequency of the coupled generator coincides with the frequency of the reference generator. This corresponds to the locked state of the PLL control loop. Since the capacitor of the RC element is charged to the rectified generator voltage, arises at this in the locked state of the PLL loop a quasi-static speed proportional reference voltage when the time constant of the RC element is greater than the reaction time of the PLL loop. Thus, the rectified generator voltage is at different time constants at both inputs of the differential amplifier. The absolute value of the rectified generator voltage thus has no influence on the operating point in the latched state of the PLL control loop, d. H. on the size of the adjusting phase difference between the frequency of the coupled generator and frequency of the reference generator. By using the advantageous circuit arrangement with an electronic switch, a better run-up behavior of the motor is effected.

Die Erfindung hat die Vorteile, daß sich der optimale Arbeitspunkt des PLL-Regelkreises zur Drehzahlregelung selbst, d. h. unabhängig vom Absolutwert der gleichgerichteten Generatorspannung, einstellt. Damit ist nur ein Einstellelement, daß die Frequenz des Referenzgenerators bestimmt, für die Drehzahleinstellung notwendig. Weiterhin werden durch Temperatur oder Alterung des Magnetkreises bzw. durch Exemplarsteuerung bedingte Generatorspannungsabweichungen ausgeglichen. Der nutzbare Regelbereich wird dadurch nicht eingeengt.The invention has the advantages that the optimum operating point of the PLL control loop for speed control itself, d. H. regardless of the absolute value of the rectified generator voltage. Thus, only one adjustment that determines the frequency of the reference generator, necessary for the speed adjustment. Furthermore, compensated by temperature or aging of the magnetic circuit or by item control caused generator voltage deviations. The usable control range is not restricted by this.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show:

Fig. 1: Drehzahl-RegelschaltungFig. 1: speed control circuit

Fig.2: Modifikation der Drehzahl-RegelschaltungFig.2: Modification of the speed control circuit

Fig. 1 zeigt eine Drehzahl-Regelschaltung, bestehend aus den Elementen Motor 12 mit angekoppeltem Generator 13, einer Zweiweggleichrichterschaltung 14, einem Impulsformer 15, dem Phasendiskriminator 11, zwei steuerbaren Stromquellen 2 und 3, die auf den Widerstand 9 arbeiten, einem Tiefpaß 1, einem Differenzverstärker 6 mit den zugehörigen Widerständen 4 und 7, einem Spannungs-Stromwandler 10 und einem Referenzgenerator 16 mit dem Einstellwiderstand 17 zur Frequenzeinstellung. Wird der Kondensator 5 durch eine Spannungsquelle ersetzt und von dem Widerstand 8 getrennt, so erhält man einem PLL-Regelkreis mit drehzahlproportionaler Gegenkopplung. Die Solldrehzahl wird mit dem Einstellwiderstand 17, der die Frequenz des Referenzgenerators 16 bestimmt, eingestellt. Die Größe der Spannung von der Ersatzspannungsquelle ist abhängig von der Größe des Motorstromes im Leerlauf oder bei Grundbelastung. Sie wird so gewählt, daß sich bei dieser Betriebsart eine minimale Phasendifferenz einstellt, um bei Laständerung einen maximalen Regelbereich (Phasenspielraum) zur Verfügung zu haben. Eine gewünschte Änderung der Drehzahl durch Veränderung der Referenzgeneratorfrequenz mit Hilfe des Einstellwiderstandes 17 erfordert somitauch eine entsprechende Änderung der Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers 6. Die gleiche Veränderung müßte vorgenommen werden, wenn sich die vom Generator 13 abgegebene Spannung bei konstant gebliebener Drehzahl durch Alterung des Magnetkreises oder durch thermischen Einfluß ändert. Bildet man erfindungsgemäß den Drehzahl-Istwert aus der Summe von gleichgerichteter Generatorspannung und phasendifferenzproportionaler Spannung, was mit Hilfe der steuerbaren Stromquellen 2 und 3 und dem an derFig. 1 shows a speed control circuit consisting of the elements motor 12 with coupled generator 13, a full-wave rectifier circuit 14, a pulse shaper 15, the phase discriminator 11, two controllable current sources 2 and 3, which operate on the resistor 9, a low-pass filter 1, a differential amplifier 6 with the associated resistors 4 and 7, a voltage-current converter 10 and a reference generator 16 with the adjustment resistor 17 for frequency adjustment. If the capacitor 5 is replaced by a voltage source and separated from the resistor 8, we obtain a PLL loop with speed-proportional negative feedback. The target speed is set with the adjustment resistor 17, which determines the frequency of the reference generator 16. The magnitude of the voltage from the backup power source is dependent upon the magnitude of the motor current at idle or at base load. It is chosen so that in this mode of operation a minimum phase difference is established in order to have a maximum control range (phase margin) when the load changes. A desired change in the rotational speed by changing the reference generator frequency by means of the adjusting resistor 17 thus also requires a corresponding change in the voltage at the noninverting input of the differential amplifier 6. The same change should be made when the voltage output by the generator 13 at constant speed by aging the Magnetic circuit or by thermal influence changes. Is formed according to the invention, the actual speed value from the sum of rectified generator voltage and phase difference proportional voltage, which with the help of the controllable current sources 2 and 3 and at the

Zweiweggleichrichterschaltung 14 liegenden Widerstand 9 geschieht, und ersetzt erfindungsgemäß die angenommene Spannungsquelle durch den Kondensator 5, der über den Widerstand 8 auf die vom Generator 13 abgegebene Spannung aufgeladen wird, so erhält man am Kondensator 5 im eingerasteten Zustand des PLL-Regelkreises eine quasi statische, der Drehzahl proportionale Referenzspannung, wenn die Zeitkonstante des RC-Gliedes (Widerstand 8, Kondensator 5) viel größer ist als die Reaktionszeit des PLL-Regelkreises.Zweiweggleichrichterschaltung 14 lying resistor 9 happens, and replaced according to the invention the assumed voltage source through the capacitor 5, which is charged via the resistor 8 to the output voltage from the generator 13, we obtain the capacitor 5 in the locked state of the PLL loop a quasi static, the speed proportional reference voltage when the time constant of the RC element (resistor 8, capacitor 5) is much larger than the reaction time of the PLL loop.

Da die Generatorspannung erfindungsgemäß nur mit unterschiedlichen Zeitkonstanten am Differenzeingang desSince the generator voltage according to the invention only with different time constants at the differential input of

Differenzverstärkers 6 anliegt, hat der Absolutwert des Generatorspannung im eingerasteten Zustand des PLL-Regelkreises keinen Einfluß auf den Arbeitspunkt, d. h. auf die Größe der sich einstellenden Phasendifferenz zwischen Frequenz des Referenzgenerators 16 und Frequenz des Generators 13, Somit verursachen temperatur-, alterungs-und exemplarbedingte Generatorspannungsabweichungen keine Arbeitspunktverschiebung. Der optimale Arbeitspunkt stellt sich unabhängig vom Absolutwert der Generatorspannung automatisch ein. Die gewünschte Drehzahl wird nur noch mit dem Einstellwiderstand 17 eingestellt. Vorteilhaft kann der Widerstand 8 beim Hochlauf des Motors durch einen elektronischen Schalter 19 und eine Diode 18 nach Fig. 2 überbrückt werden. Die Überbrückung wird mit Hilfe eines auf dem Phasendiskriminator 11 gewonnenen Signales im Moment des „Einrastens" aufgehoben. Damit ist ein besseres Hochlaufverhalten für den Motor gegeben.Differential amplifier 6 is applied, the absolute value of the generator voltage in the latched state of the PLL loop has no effect on the operating point, d. H. to the magnitude of the resulting phase difference between the frequency of the reference generator 16 and the frequency of the generator 13, Thus cause temperature, aging and copy-related generator voltage deviations no operating point shift. The optimum operating point adjusts automatically independent of the absolute value of the generator voltage. The desired speed is set only with the adjustment resistor 17. Advantageously, the resistor 8 during startup of the motor by an electronic switch 19 and a diode 18 of FIG. 2 are bridged. The bridging is canceled with the help of a signal obtained on the phase discriminator 11 at the moment of "locking in." This gives a better run-up behavior for the motor.

Claims

1. Schaltungsanordnung für eine PLL-Drehzahlregelung eines Motors mit automatischer Arbeitspunkteinstellung, indem eine gleichgerichtete motordrehzahiabhängige Generatorspannung an den Eingang eines Impulsformers angeschlossen ist, dessen Ausgang an den einen Eingang eines Phasendiskriminators angeschlossen ist, wobei der Ausgang eines Referenzgenerators mit dem anderen Eingang des Phasendiskriminators verbunden ist, und die Ausgänge des Phasendiskriminators mit den Steuereingängen der Stromquellen verknüpft sind, wobei die Ausgänge der Stromquellen über einen Tiefpaß an den einen Eingang eines mit dem Motorsteuersignal verknüpften Differenzverstärkers angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichgerichtete, motordrehzahiabhängige Generatorspannung über einen Widerstand 19) an den Eingang des Tiefpasses (1) sowie den Ausgängen der steuerbaren Stromquellen (2,3) und über einen weiteren Widerstand (8) an einen Kondensator (5) und den anderen Eingang des Differenzverstärkers (6) angeschlossen ist.1. Circuit arrangement for a PLL speed control of an engine with automatic operating point setting by a rectified motordrehzahiabhängige generator voltage is connected to the input of a Impulsformers whose output is connected to one input of a phase discriminator, wherein the output of a reference generator connected to the other input of the phase discriminator is, and the outputs of the phase discriminator are connected to the control inputs of the current sources, the outputs of the current sources are connected via a low-pass filter to the one input of a connected to the motor control signal differential amplifier, characterized in that the rectified, motordrehzahiabhängige generator voltage via a resistor 19) to the input of the low-pass filter (1) and the outputs of the controllable current sources (2,3) and via another resistor (8) to a capacitor (5) and the other input of the Differ Amplifier (6) is connected.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im nicht eingerasteten Zustand desPLL-RegelkreisesderWiderstand (8ϊdurch einen elektronischen Schalter{19),dervom Phasendiskriminator (11) angesteuert wird, überbrückt ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that in the unlocked state of the PLL control circuit, the resistor (8ϊ by an electronic switch {19), which is driven by the phase discriminator (11) is bridged.

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine PLL-Drehzahlregelung mit automatischer Arbeitspunkteinstellung, insbesondere für elektronisch komrnutierte Motoren in Kassettenlaufwerken.The invention relates to a circuit arrangement for a PLL speed control with automatic operating point adjustment, in particular for electronically-powered motors in cassette drives.

Es sind verschiedene Schaltungsanordnungen zur Drehzahlregelung bekannt Bei einer bekannten Ausführung (rfe 2/1979) geschieht das durch eine PLL-Drehzahlregelung für einen Gleichstrom-Nebenschlußmotor. Um einen optimalen Regelbereich (Phasenspielraum) zu erhalten, muß der Regelkreis mit Hilfe einer Referenzspannung an den Grundstram des Motors (z.B. im Leerlauf oder bei Grundbelastung) angepaßt werden. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß in den Fällen, in denen eine einstellbare Drehzahl gefordert wird, zwei Einstellungen vorgenommen werden müssen (Einstellung der Frequenz des Referenzoszillators und Einstellung für den Motorgrundstrom). Außerdem istfürdie Motorgrundstromeinstellung keine Langzeit- und Temperaturkonstanz gegeben. Andere bekannte Ausführungen arbeiten mit einem PLL-Regelkreis und zusätzlicher geschwindigkeitsproportionaler Gegenkopplung (DE-OS 2418769 H 02P 5/16, DD-PS 206454 H 02P 5/16). Diese Regelungsarten sind jedoch nicht so ausgebildet, daß die absolute Größe der Generatorspannung keinen Einfluß auf den sich einstellenden Arbeitspunkt, d.h. die Phasendifferenz im Leerlauf oder bei Grundiast, hat. Dabei erfordert eine Veränderung der Drehzahl mit Hilfe der Oszillatorfrequenz gleichzeitig eine Anpassung an die veränderte Generatorspannung mit Hilfe eines zusätzlichen Einstellwiderstandes. Die Driftung der Generatorspannung und exemplarbedingte Streuung dieserwerden nicht automatisch ausgeglichen.There are various circuit arrangements for speed control known in a known embodiment (rfe 2/1979) is done by a PLL speed control for a DC shunt motor. In order to obtain an optimal control range (phase margin), the control loop must be adjusted by means of a reference voltage to the fundamental current of the motor (e.g., at no load or at base load). This embodiment has the disadvantage that in the cases in which an adjustable speed is required, two settings must be made (setting the frequency of the reference oscillator and setting for the motor base current). In addition, there is no long-term and constant temperature for the basic motor current adjustment. Other known designs work with a PLL loop and additional speed-proportional negative feedback (DE-OS 2418769 H 02P 5/16, DD-PS 206454 H 02P 5/16). However, these types of control are not designed such that the absolute magnitude of the generator voltage has no influence on the operating point that is set, i. the phase difference at idle or at base load. In this case, a change in the speed using the oscillator frequency simultaneously requires an adaptation to the changed generator voltage with the aid of an additional adjustment resistor. The generator voltage drift and sample scattering thereof are not automatically compensated.

Weiterhin ist eine Ausführung bekannt, bei der durch eine drehzahl proportionale Gegenkopplung die Drehzahl des Motors konstant gehalten wird (DE-OS 163811 H 02 P 5/16).Furthermore, an embodiment is known in which by a speed-proportional negative feedback, the speed of the motor is kept constant (DE-OS 163811 H 02 P 5/16).

Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß eine lastabhängige statische Drehzahlabweichung verbleibt (keine PLL-Drehzahlregelung). Weiterhin ist eine Langzeitstabilität für die eingestellte Drehzahl nicht gegeben, da eine durch Temperatureinfluß oder Alterung des Magnetkreises hervorgerufene Generatorspannungsänderung nicht ausgeregelt wird. Schließlich ist eine Anordnung bekannt, bei der ebenfalls durch eine drehzahlproportionale Gegenkopplung die Drehzahl des Motors konstant gehalten wird. Die Motor-EMK wird mit einem Sollwert verglichen (DE-OS 2161223 H 02 K29/02). Diese Schaltungsanordnung weist aber die gleichen Nachteile wie die vorher beschriebene auf, auch wenn hier die Motor-EMK unmittelbar (nicht über angekoppelten Generator) als Drehzahlistwert benutzt wird. Eine temperatur- und alterungsbedingte Drehzahldrift, hervorgerufen durch Änderung der EMK, verbleibt somit auch bei dieser Schaltungsanordnung.The disadvantage of this arrangement is that a load-dependent static speed deviation remains (no PLL speed control). Furthermore, a long-term stability for the set speed is not given, as caused by the influence of temperature or aging of the magnetic circuit generator voltage change is not compensated. Finally, an arrangement is known in which also the speed of the motor is kept constant by a speed-proportional negative feedback. The motor emf is compared with a setpoint (DE-OS 2161223 H 02 K29 / 02). However, this circuit arrangement has the same disadvantages as the previously described, even if the motor EMF is used directly (not via coupled generator) as actual speed value. A temperature and aging-related speed drift, caused by a change in the EMF, thus remains in this circuit arrangement.

ZTeI der ErfindungZTeI the invention

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Drehzahl-Istwert wird aus der Summe von gleichgerichteter Generatorspannung und phasendifferenzproportionaler Spannung gebildet und liegt an einem Eingang des Differenzverstärkers. Die für die Funktion des PLL-Regelkreises notwendige Referenzspannung am anderen Eingang des Differenzverstärkers wird mit Hilfe des RC-Gliedes, das als Analogwertspeicher arbeitet, aus der gleichgerichteten Generatorspannung gebildet. Am Ausgang des Differenzverstärkers liegt das Motorsteuersignal, mit dem der Mototstrom und damit die Drehzahl so gesteuert wird, daß die Frequenz des angekoppelten Generators mit der Frequenz des Referenzgenerators übereinstimmt. Das entspricht dem eingerasteten Zustand des PLL-Regelkreises. Da der Kondensator des RC-Gliedes auf die gleichgerichtete Generatorspannung aufgeladen wird, entsteht an diesem im eingerasteten Zustand des PLL-Regelkreises eine quasi statische der Drehzahl proportionale Referenzspannung, wenn die Zeitkonstante des RC-Gliedes größer istals die Reaktionszeit des PLL-Regelkreises. Damit liegt die gleichgerichtete Generatorspannung mit unterschiedlichen Zeitkonstanten an beiden Eingängen des Differenzverstärkers. Der Absolutwert der gleichgerichteten Generatorspannung hat somit im eingerasteten Zustand des PLL-Regelkreises keinen Einfluß auf den Arbeitspunkt, d.h. auf die Größe der sich einstellenden Phasendifferenz zwischen Frequenz des angekoppelten Generators und Frequenz des Referenzgenerators. Durch Verwendung der vorteilhaften Schaltungsanordnung mit einem elektronischen Schalterwird ein besseres Hochlaufverhalten des Motors bewirkt.The actual speed value is formed from the sum of rectified generator voltage and phase-difference-proportional voltage and is applied to one input of the differential amplifier. The necessary for the function of the PLL control circuit reference voltage at the other input of the differential amplifier is formed by means of the RC element, which operates as an analog value memory, from the rectified generator voltage. At the output of the differential amplifier is the motor control signal, with which the Mototstrom and thus the speed is controlled so that the frequency of the coupled generator coincides with the frequency of the reference generator. This corresponds to the locked state of the PLL control loop. Since the capacitor of the RC element is charged to the rectified generator voltage, arises at this in the locked state of the PLL loop a quasi-static speed proportional reference voltage when the time constant of the RC element is greater than the reaction time of the PLL loop. Thus, the rectified generator voltage is at different time constants at both inputs of the differential amplifier. The absolute value of the rectified generator voltage thus has no influence on the operating point in the latched state of the PLL control loop, i. on the size of the adjusting phase difference between the frequency of the coupled generator and frequency of the reference generator. By using the advantageous circuit arrangement with an electronic switch, a better run-up behavior of the motor is effected.

Ausführungsbeispielembodiment

Fig. 1: Drehzahl-RegelschaltungFig. 1: speed control circuit

Fig. 2: Modifikation der Drehzahl-RegelschaltungFig. 2: modification of the speed control circuit

Fig. 1 zeigt eine Drehzahl-Regelschaltung, bestehend aus den Elementen Motor 12 mit angekoppeltem Generator 13, einer Zweiweggleichrichterschaltung 14, einem Impulsformer 15, dem Phasendiskriminator 11, zwei steuerbaren Stromquellen 2 und 3, die auf den Widerstand 9 arbeiten, einem Tiefpaß 1, einem Differenzverstärker 6 mit den zugehörigen Widerständen 4 und 7, einem Spannungs-Stromwandler 10 und einem Referenzgenerator 16 mit dem Einstellwiderstand 17 zur Frequenzeinstellung. Wird der Kondensator 5 durch eine Spannungsquelle ersetzt und von dem Widerstand 8 getrennt, so erhält man einem PLL-Regelkreis mit drehzahlproportionaler Gegenkopplung. Die Solldrehzahl wird mit dem Einstellwiderstand 17, der die Frequenz des Referenzgenerators 16 bestimmt, eingestellt. Die Größe der Spannung von der Ersatzspannungsquelle ist abhängig von der Größe des Motorstromes im Leerlauf oder bei Grundbelastung. Sie wird so gewählt, daß sich bei dieser Betriebsart eine minimale Phasendifferenz einstellt, um bei Laständerung einen maximalen Regelbereich (Phasenspielraum) zur Verfugung zu haben. Eine gewünschte Änderung der Drehzahl durch Veränderung der Referenzgeneratorfrequenz mit Hilfe des Einstellwiderstandes 17 erfordert somit auch eine entsprechende Änderung der Spannung am nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 6. Die gleiche Veränderung müßte vorgenommen werden, wenn sich die vom Generator 13 abgegebene Spannung bei konstant gebliebener Drehzahl durch Alterung des Magnetkreises oder durch thermischen Einfluß ändert. Bildet man erfindungsgemäß den Drehzahl-Istwert aus der Summe von gleichgerichteter Generatorspannung und phasendifferenzproportionaler Spannung, was mit Hilfe der steuerbaren Stromquellen 2 und 3 und dem an der Zweiweggleichrichterschaltung 14 liegenden Widerstand 9 geschieht, und ersetzt erfindungsgemäß die angenommene Spannungsquelle durch den Kondensator 5, der über den Widerstand 8 auf die vom Generator 13 abgegebene Spannung aufgeladen wird, so erhält man am Kondensator 5 im eingerasteten Zustand des PLL-Regelkreises eine quasi statische, der Drehzahl proportionale Referenzspannung, wenn die Zeitkonstante des RC-Gliedes (Widerstand 8, Kondensator 5) viel größer ist als die Reaktionszeit des PLL-Regelkreises.Fig. 1 shows a speed control circuit consisting of the elements motor 12 with coupled generator 13, a full-wave rectifier circuit 14, a pulse shaper 15, the phase discriminator 11, two controllable current sources 2 and 3, which operate on the resistor 9, a low-pass filter 1, a differential amplifier 6 with the associated resistors 4 and 7, a voltage-current converter 10 and a reference generator 16 with the adjustment resistor 17 for frequency adjustment. If the capacitor 5 is replaced by a voltage source and separated from the resistor 8, we obtain a PLL loop with speed-proportional negative feedback. The target speed is set with the adjustment resistor 17, which determines the frequency of the reference generator 16. The magnitude of the voltage from the backup power source is dependent upon the magnitude of the motor current at idle or at base load. It is chosen so that in this mode of operation a minimum phase difference is established in order to have a maximum control range (phase margin) available when changing the load. A desired change in the speed by changing the reference generator frequency by means of the adjustment resistor 17 thus also requires a corresponding change in the voltage at the non-inverting input of the differential amplifier 6. The same change would have to be made when the output voltage from the generator 13 at constant speed remained constant Aging of the magnetic circuit or by thermal influence changes. According to the invention, the speed actual value is formed from the sum of rectified generator voltage and phase-difference-proportional voltage, which occurs with the aid of the controllable current sources 2 and 3 and the resistor 9 located at the full-wave rectifier circuit 14, and according to the invention replaces the assumed voltage source by the capacitor 5, via the resistor 8 is charged to the output voltage from the generator 13, so you get the capacitor 5 in the locked state of the PLL loop a quasi static, the speed proportional reference voltage when the time constant of the RC element (resistor 8, capacitor 5) much is greater than the reaction time of the PLL control loop.

Da die Generatorspannung erfindungsgemäß nur mit unterschiedlichen Zeitkonstanten am Differenzeingang des Differenzverstärkers 6 anliegt, hat der Absolutwert des Generatorspannung im eingerasteten Zustand des PLL-Regelkreises keinen Einfluß auf den Arbeitspunkt, d. h. auf die Größe der sich einstellenden Phasendifferenz zwischen Frequenz des Referenzgenerators 16 und Frequenz des Generators 13. Somit verursachen temperatur-, alterungs- und exemplarbedingte Generatorspannungsabweichungen keine Arbeitspunktverschiebung. Der optimale Arbeitspunkt stellt sich unabhängig vom Absolutwert der Generatorspannung automatisch ein. Die gewünschte Drehzahl wird nur noch mit dem Einstellwiderstand 17 eingestellt. Vorteilhaft kann der Widerstand 8 beim Hochlauf des Motors durch einen elektronischen Schalter 19 und eine Diode 18 nach Fig. 2 überbrückt werden. Die Überbrückung wird mit Hilfe eines auf dem Phasendiskriminator 11 gewonnenen Signales im Moment des „Einrastens" aufgehoben. Damit ist ein besseres Hochlaufverhalten für den Motor gegeben.Since the generator voltage is applied according to the invention only with different time constants at the differential input of the differential amplifier 6, the absolute value of the generator voltage in the latched state of the PLL loop has no effect on the operating point, d. H. to the magnitude of the resulting phase difference between the frequency of the reference generator 16 and the frequency of the generator 13. Thus, temperature, age and sample related generator voltage deviations cause no bias shift. The optimum operating point adjusts automatically independent of the absolute value of the generator voltage. The desired speed is set only with the adjustment resistor 17. Advantageously, the resistor 8 during startup of the motor by an electronic switch 19 and a diode 18 of FIG. 2 are bridged. The bridging is canceled with the help of a signal obtained on the phase discriminator 11 at the moment of "locking in." This gives a better run-up behavior for the motor.