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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Elektromotorschaltung zur Steuerung
eines Elektromotors eines Spiegeleinstellmechanismus, wobei die
Schaltung zum Antreiben des Elektromotors angeordnet ist, und zum
Ausschalten des Elektromotors, wenn ein elektrischer Versorgungsstrom
größer ist als ein vorbestimmter kritischer Pegel,
wobei die Schaltung mit einem Stromsensor versehen ist, um den elektrischen
Versorgungsstrom zu messen, und um abhängig davon eine
Spannung zu erzeugen, weiter mit einem Stromzweig, der angeordnet
ist, um ansprechend auf die erzeugte Spannung leitend gemacht zu werden,
und einen elektronischen Schalter zur Unterbrechung des Versorgungsstroms
als eine Folge dessen, dass der Stromzweig leitend gemacht wird.
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Eine
solche Elektromotorschaltung ist beispielsweise aus der Europäischen
Patentveröffentlichung
EP
1 393 975 bekannt. Durch Aktivierung des Elektromotors
durch die Schaltung kann der Spiegeleinstellmechanismus ein Spiegelgehäuse
relativ zu einer Körperanordnung schwenken, auf der das Spiegelgehäuse
befestigt ist. Dies gestattet, dass der Anwender eines Motorfahrzeugs
vom Fahrerraum aus bewirkt, dass das Spiegelgehäuse zwischen
einer Arbeitsposition, in der das Spiegelgehäuse im Wesentlichen
quer zu Körperanordnung orientiert ist, und einer eingeschwenkten
Position einschwenkt oder ausschwenkt, in welcher das Spiegelgehäuse nach
hinten und entlang der Körperanordnung orientiert ist.
Wenn man beispielsweise während des Parkvorgangs manövriert,
kann der Fahrer dann das Spiegelgehäuse aus der Arbeitsposition
in die eingeschwenkte Position bringen, um die Breite des Fahrzeugs
zu verringern.
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Beim
Erreichen einer Endposition, wie beispielsweise der Arbeitsposition
oder der eingeschwenkten Position, kann das Spiegelgehäuse
nicht weiter relativ zur Körperanordnung schwenken, so dass
der Betrieb des Elektromotors blockiert wird. Wenn der Elektromotor
angeschaltet bleibt, treten relativ hohe Versorgungsströme
in den Wicklungen des Motors auf, was drastisch die Lebensdauer
des Motors verringern kann. Um hohe Ströme im Elektromotor
zu vermeiden, ist die Elektro motorschaltung weiter angeordnet, um
den Elektromotor auszuschalten, wenn der elektrische Versorgungsstrom
größer ist als ein vorbestimmter kritischer Pegel.
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In
der Schaltung, wie sie in
EP
1 393 975 beschrieben wird, ist der Stromsensor in dem
elektrischen Schalter integriert, der als ein FET bzw. Feldeffekttransistor
ausgelegt ist. Ein relativ hoher Strom hat einen Anstieg der Spannung
der Basis eines Bipolartransistors zur Folge, der dadurch leitend
wird, so dass ein assoziierter Stromzweig beginnt, Strom zu führen.
Als eine Folge fällt das Potential des Gates des FET, so
dass der FET nicht mehr irgendwelchen elektrischen Strom durchlässt.
Da der FET in Reihe mit dem Elektromotor verbunden ist, schaltet
der Elektromotor ab.
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Damit
der oben erwähnte Bipolartransistor leitend gemacht wird,
muss eine ausreichend hohe elektrische Spannung an der Basis vorgesehen
sein. Bevor sich eine ausreichend hohe Spannung aufgebaut hat, erreicht
der elektrische Versorgungsstrom einen vergleichsweise hohen Wert
und/oder der Leitungspfad des FET hat einen vergleichsweise hohen Widerstand.
Das Ziel der Schaltung ist es, präzise die erste Situation
zu vermeiden. Jedoch ist die zweite Situation, d. h. die Auslegung
des FET mit einem vergleichsweise hohen Widerstand, auch unerwünscht, da
in diesem Fall weniger effektive Leistung für den Elektromotor
selbst verfügbar wird.
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Das
Ziel der Erfindung ist, eine Elektromotorschaltung der Bauart vorzusehen,
die in den einführenden Absätzen dargelegt wurde,
wobei die erwähnten Nachteile vermieden werden, während
die Vorteile beibehalten werden. Insbesondere ist das Ziel der Erfindung,
eine Elektromotorschaltung der Bauart zu erhalten, die in den einführenden
Absätzen dargelegt wurde, wobei, ohne Verwendung eines elektronischen
Schalters mit einem vergleichsweise hohen Leitungswiderstand, der
Elektromotor dennoch abgeschaltet werden kann, bevor ein vergleichsweise
großer Versorgungsstrom auftritt. Zu diesem Zweck bildet
der Stromzweig einen ersten Zweig eines Stromspiegels, der außer
Gleichgewicht ist und so bemessen ist, dass der erste Zweig unter normalen
Betriebsbedingungen des Motors keinen Strom führt, und
dass ein zweiter Zweig leitet, und wobei auf das Auftreten eines Versorgungsstroms, welcher
größer als der vorbestimmte kritische Pegel ist,
auch der ersten Zweig leitend gemacht wird.
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Durch
Einrichten eines Stromspiegels in der Elektromotorschaltung, welcher
außer Gleichgewicht gebracht wird, kann der erste Zweig
schon beim Aufbau einer relativ niedrigen Spannung durch den Stromsensor
leitend gemacht werden. Durch Erzeugung eines vergleichsweise geringe
Spannungsaufbaus kann ein Stromsensor verwendet werden, dessen Leitungskanal
einen vergleichsweise niedrigen Widerstand hat, während
dennoch das Auftreten von vergleichsweise hohen Versorgungsströmen
im Elektromotor vermieden wird.
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Folglich
wird ein relativ großer Teil der dargelegten bzw. angelegten
elektrischen Spannung für den Elektromotor verfügbar,
was den Energiewirkungsgrad verbessert. Ein hoher Energiewirkungsgrad
ist zusätzlich dazu, dass er während des Betriebs
unter normalen Betriebsbedingungen des Motors vorteilhaft ist, auch
vorteilhaft, wenn eine Einstellung des Spiegeleinstellmechanismus
eingeleitet wird.
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Aufgrund
des relativ niedrigen Widerstandes des Stromsensors wird somit ein
vergleichsweise geringer Teil der verfügbaren Leistung
durch den Stromsensor in Wärme umgewandelt. Zusätzlich
zum energetischen Vorteil sieht dies darüber hinaus eine
verbesserte Zuverlässigkeit des Stromsensors vor. Der Stromsensor
kann auch in einer kompakteren Konstruktion ausgeführt
werden, was besonders wichtig dabei ist, einen Spiegeleinstellmechanismus
zu verwirklichen, bei dem im Verlauf der Zeit die erwünschte
Funktionsfähigkeit immer mehr zunimmt, und das bei einer
Miniaturisierung einer integrierten Schaltung, auf der die Elektromotorschaltung
verwirklicht wird.
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Ein
zusätzlicher Vorteil tritt auf, wenn die Erfindung in Kombination
mit einer Elektromotorschaltung verwendet wird, die von komplementärer
Konstruktion ist, und zwar für eine bipolare Steuerung des
Elektromotors, wodurch aus Kostengründen Dioden eliminiert
werden, die einen parallelen Strompfad mit einem niedrigen Widerstandswert
verwirklichen, um zwei Stromsensoren zu vermeiden, die gleichzeitig
Strom führen. Die Tatsache ist, dass die Schaltung mit
zwei komplementär messenden Sensoren versehen sein kann,
die in Reihe relativ zum Elektromotor angeordnet sind. Als eine
Folge der Spannungsunterteilung nimmt die verfügbare Leistung
des Elektromotors entsprechend ab. Aufgrund der Möglichkeit, dass
ohne die nachteiligen Effekte eines hohen zulässigen Versorgungsstroms
dennoch Stromsensoren mit vergleichsweise niedrigem Widerstand verwendet
werden können, steigt die verfügbare Motorleistung
noch weiter. Durch Verwendung des ersten und des zweiten Zweiges
des Stromspiegels mit einem ersten bzw. zweiten Widerstand zur Einstellung der
Größe des elektrischen Stroms durch den ersten bzw.
zweiten Zweig des Stromspielgels, wobei der erste Widerstand etwas
kleiner ist als der zweite Widerstand, ist der Einstellstrom des
ersten Zweigs geringfügig größer als
der Einstellstrom des zweiten Zweigs. Folglich ist auch die Basis-Emitter-Spannung,
die dazu erforderlich ist, dass der Transistor des jeweiligen Stromzweigs
leitend wird, für den ersten Stromzweig größer
als für den zweiten Stromzweig. Der zweite Stromzweig kann
dann leitend sein, während der erste Stromzweig dies noch
nicht ist. Durch Auswahl des ersten Widerstandes, so dass dieser
nur geringfügig kleiner ist als der zweite Widerstand,
wird nur ein sehr geringer Spannungsanstieg benötigt, um
den ersten Stromzweig leitend zu machen. Vorteilhafterweise kann
somit die Einstellung des vorbestimmten kritischen Pegels des Versorgungsstroms
und des Widerstandswertes des Leitungspfades im Stromsensor optimiert
werden. Somit kann ein schnelles Abschalten des Elektromotors verwirklicht
werden. Übrigens kann der erste Widerstand auch so ausgewählt
werden, dass er beträchtlich kleiner ist als der zweite
Widerstand, so dass die Konstruktionsparameter bei der Einstellung
der Abschaltschaltung weniger kritisch sind.
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Vorteilhafterweise
kann der Leitungspfad des elektronischen Schalters zumindest einen
Teil des Stromsensors bilden. Als ein Folge kann eine Extrakomponente
zur Verwirklichung der Funktion des Stromsensors weggelassen werden.
Dies bedeutet weitere Einsparungen von Raum und Kosten. Darüber
hinaus steigt die Zuverlässigkeit des Betriebs durch eine
Verringerung der Anzahl der Komponenten der Schaltung. Es sei bemerkt,
dass der Stromsensor zumindest teilweise oder vollständig
auch in anderer Weise ausgelegt sein kann, beispielsweise als ein
Messwiderstand oder als ein Satz von parallel verbundenen Messwiderständen.
In ei nem solchen Ausführungsbeispiel bildet eine elektrische
Verbindungskomponente in Reihe mit dem elektronischen Schalter zumindest
einen Teil des Stromsensors. Somit kann zumindest ein Teil des Stromsensors
einfach durch einen Leitungspfad auf einer gedruckten Leiterplatte
verwirklicht werden, beispielsweise durch ein gedrucktes Bahnelement,
welches vorzugsweise einen wohldefinierten Widerstandswert hat. Übrigens kann
die elektrische Verbindungskomponente, welche in Reihe mit dem elektronischen
Schalter zumindest einen Teil des Stromsensors bildet, auch als
ein diskretes Element ausgeführt sein.
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Vorzugsweise
ist der Widerstand des Leitungspfades geringer als ungefähr
0,1 Ohm, so dass die dissipierte bzw. abgeleitete Leistung im Leitungspfad
nur sehr gering ist. Somit kann der Stromsensor vorteilhafterweise
durch den Leitungskanal eines elektronischen Schalters gebildet
werden, der als ein FET bzw. Feldeffekttransistor ausgelegt ist,
wobei der Widerstand des Leitungskanals beispielsweise ungefähr
0,05 Ohm ist. Falls erwünscht kann der Widerstand des Leitungspfades
des Stromsensors natürlich so ausgewählt sein,
dass er größer als ungefähr 0,1 Ohm ist.
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In
einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel gemäß der
Erfindung ist die Schaltung weiter derart angeordnet, dass sie bewirkt,
dass der Versorgungsstrom allmählich beim Start des Elektromotors
zunimmt. Was in dieser Weise verwirklicht wird, ist ein allmählicher
Kraftaufbau im Elektromotor und eine Verringerung der mechanischen
Spannung in den Übertragungs- bzw. Getriebemechanismen,
wie beispielsweise den Zahnrädern, in einem Antriebsmechanismus
des Spiegeleinstellmechanismus, was die Lebensdauer des Motors und
der Arbeitseinrichtungen des Spiegeleinstellmechanismus verlängert
und das Geräusch beim Start des Motors verringert.
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Es
sei bemerkt, dass die Schaltung, welche dazu angeordnet ist, um
zu bewirken, dass der Versorgungsstrom allmählich beim
Start des Elektromotors zunimmt, nicht nur in Verbindung mit einer
Elektromotorschaltung gemäß Anspruch 1 verwendet werden
kann, sondern auch allgemein in Kombination mit einer Elektromo torschaltung
zur Steuerung eines Elektromotors eines Spiegeleinstellmechanismus,
der eine Antriebsschaltung zum Antrieb des Elektromotors aufweist.
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Zu
diesem Zweck ist vorzugsweise der Anschluss für Erde des
Elektromotors mit einem Feedback bzw. einer Rückkoppelung
unter Verwendung eines Hochpassfilters versehen, wodurch insbesondere
vorzugsweise der elektronische Schalter über eine transiente
Kurzschlussverbindung geerdet ist, so dass ein temporärer
Kurzschluss verwirklicht wird. Wie es dem Fachmann bekannt ist,
kann die Schaltung auch in anderer Weise so ausgeführt
sein, dass sie bewirkt, dass der Versorgungsstrom allmählich beim
Start des Elektromotors zunimmt, und zwar beispielsweise unter Verwendung
eines Steuerprogramms.
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In
einem alternativen Ausführungsbeispiel ist ein zusätzliches
Widerstandselement in Reihe mit dem Elektromotor verbunden, wobei
das zusätzliche Widerstandselement so angeordnet ist, dass
der Widerstandswert mit zunehmender Betriebstemperatur abnimmt.
Beim Start des Elektromotors hat die gesamte Schaltung immer noch
eine relativ niedrige Temperatur, so dass der Widerstandswert vergleichsweise
hoch ist und vergleichsweise wenig Strom durch den Motor fließt.
Mit dem Verlauf der Zeit steigt die Temperatur durch Wärmeentwicklung,
so dass der Widerstandswert des zusätzlichen Widerstandselementes
entsprechend abnimmt. Folglich kann der Strom durch den Motor zunehmen,
bis eine stationäre Situation erreicht worden ist. In dieser
Weise ist vorteilhafterweise eine kosteneffiziente Ausführung
erhalten worden, um zu bewirken, dass der Versorgungsstrom allmählich
beim Start des Elektromotors zunimmt.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in
den Unteransprüchen dargelegt.
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Die
Erfindung wird weiter auf der Grundlage von beispielhaften Ausführungsbeispielen
dargelegt, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung
zeigt:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel einer Elektromotorschaltung
gemäß der Erfindung;
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2 eine
Unterschaltung der Elektromotorschaltung der 1;
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3 eine
Elektromotorschaltung gemäß dem Stand der Technik;
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4 ein
zweites Ausführungsbeispiel einer Elektromotorschaltung
gemäß der Erfindung;
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5 eine
graphische Darstellung von Spannungen, die beim Start des Elektromotors
auftreten, welcher die Elektromotorschaltung der 4 verwendet;
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6 ein
drittes Ausführungsbeispiel einer Elektromotorschaltung
gemäß der Erfindung; und
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7 ein
viertes Ausführungsbeispiel einer Elektromotorschaltung
gemäß der Erfindung
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Die
Figuren sind nur schematische Darstellungen von bevorzugten Ausführungsbeispielen
der Erfindung. In den Figuren werden gleiche oder entsprechende
Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel einer Elektromotorschaltung
gemäß der Erfindung. Die Schaltung ist mit einer
Versorgungsquelle verbunden, die als eine Spannungsquelle 2 ausgelegt ist,
wie beispielsweise mit einer Batterie. Weiterhin ist die Schaltung 1 mit
einem Elektromotor 3 eines Spiegeleinstellmechanismus für
ein Motorfahrzeug verbunden. Der Elektromotor 3 weist eine
Gleichstrombauart auf. Die Schaltung ist über einen ersten
und einen zweiten Anschluss 4, 5 mit den zwei
Polen des Elektromotors 3 verbunden. Die Schaltung 1 ist
zum Antrieb des Elektromotors 3 angeordnet. Die Schaltung 1 weist
eine erste elektrische Verbindung 9 zwischen einem Pol
der Spannungsquelle 2 und dem ersten Anschluss 4 des
Elektromotors 3 auf. Weiterhin weist die Schaltung 1 eine
elektrische Verbindung 10 zwischen dem zweiten Anschluss 5 des
Elektromotors 3 und einem zweiten Pol der Spannungsquelle 2 auf,
wobei die zweite Verbindung 10 einen elektronischen Schalter 11 aufweist.
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Weiterhin
ist die Schaltung 1 zum Abschalten des Elektromotors 3 angeordnet,
wenn ein elektrischer Versorgungsstrom, der durch den Elektromotor 3 fließt,
größer als ein vorbestimmter kritischer Pegel ist.
Die Schaltung 1 hat einen Strom spiegel, der geringfügig
außer Gleichgewicht ist, wobei ein erster Zweig 12 mit
einem ersten Bipolartransistor 13 während normaler
Betriebsbedingungen keinen Strom führt, und wobei ein zweiter
Zweig 14 mit einem zweiten Bipolartransistor 15 während
normaler Betriebsbedingungen in einem leitenden Zustand ist.
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Der
elektronische Schalter 11 ist in der Schaltung 1 derart
vorgesehen worden, dass der Leitungskanal des Schalters 11 in
Reihe mit der zweiten elektrischen Verbindung 10 der Antriebsschaltung 6 ist.
Der elektronische Schalter 11 ist als Feldeffekttransistor
bzw. FET ausgelegt. Das Gate des FET 11 ist mit der Kollektorseite
des ersten Bipolartransistors 13 mit dem ersten Stromzweig 12 des
Stromspiegels verbunden.
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Der
Betrieb des Stromspiegels wird mit Bezug auf die Unterschaltung
der Elektromotorschaltung 1 beleuchtet, wie in 2 gezeigt.
Die Unterschaltung ist eine vereinfachte Darstellung eines Teils
der Elektromotorschaltung 1 aus 1. Beide Stromzweige
weisen einen in Reihe verbundenen Einstellwiderstand gegenüber
einem ersten Widerstand 16 für den ersten Stromzweig 12 und
einem zweiten Widerstand 17 für den zweiten Stromzweig 14 auf.
Um den geringfügig außer Gleichgewicht befindlichen
Stromspiegel einzustellen, wie oben beschrieben, ist der Widerstandswert
des ersten Widerstands 16 geringfügig kleiner
als der Widerstandswert des zweiten Widerstandes 17. Als
ein Folge sind der Einstellstrom des ersten Stromzweigs 12 und
die dafür erforderliche Basis-Emitter-Spannung des ersten
Bipolartransistors 13 größer als der
Einstellstrom des zweiten Stromzweigs 14 und die jeweilige
dafür erforderliche Basis-Emitter-Spannung des zweiten Bipolartransistors 15.
Der Leitungspfad des FET 11 funktioniert als Stromsensor,
wie unten dargelegt wird.
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Unter
normalen Betriebsbedingungen des Elektromotors 3 sind die
Basis-Emitter-Spannungen der Bipolartransistoren 13 und 15 derart,
dass der erste Stromzweig 12 nicht leitet und der zweite Stromzweig 14 dies
tut. Wenn eine Endposition des Spiegeleinstellmechanismus erreicht
ist, nimmt der Versorgungsstrom zu, welcher durch den Elektromotor 3 fließt,
beispielsweise von ungefähr 0,5 Ampere auf 2 Ampere. Folglich
nimmt auch der Spannungsabfall an der Source und an der Drain des
FET 11 zu, da der Leitungskanal des FET 11 sich
in erster Linie resistiv verhält. Wenn der Versorgungsstrom
einen vorbestimmten kritischen Pegel erreicht, erzeugt der Stromsensor
somit eine Spannung, welche über die Basis-Emitter-Spannung
des zweiten Bipolartransistors 15 eine Steigerung der Basisspannung
des ersten Bipolartransistors bewirkt. Ansprechend auf diesen Spannungsanstieg
wird der Bipolartransistor 15 leitend, genauso wie dies
der assoziierte erste Stromzweig 12 tut. Als ein Folge
dessen, dass der erste Stromzweig 12 leitend gemacht wird,
fällt die Spannung auf der Kollektorseite des ersten Bipolartransistors 13.
Als eine Folge fällt die Spannung des Gate des FET 11,
so dass der FET 11 die elektrische Verbindung 10 zwischen
dem Elektromotor 3 und der Versorgungsspannung 2 unterbricht.
Folglich wird der Versorgungsstrom des Elektromotors 3 unterbrochen,
so dass dem Auftreten von zu großen Strömen durch
den Elektromotor 3 entgegengewirkt wird.
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Es
sei bemerkt, dass, wenn Strom durch den ersten Stromzweig 12 geführt
wird, eine Verbindung mit der Versorgung über die Extradiode 36 und über die
Extradiode 35 im komplementären Fall erreicht worden
ist.
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Der
Widerstandswert des ersten Widerstandes 16 ist vorzugsweise
zwischen ungefähr 20% und ungefähr 50% größer
als jener des zweiten Widerstandes. Übrigens kann der Widerstandswert
des ersten Widerstands 16 auch so ausgewählt sein, dass
er um einen geringeren Prozentsatz größer ist als
jener des zweiten Widerstandes 17, in einigen Fällen
nur um ein oder ein paar Prozent. Im Allgemeinen kann der Wert des
Widerstandswertes des ersten Widerstandes 16 sich dem des
zweiten Widerstandes 17 entsprechend näher annähern,
wenn der Widerstandswert des Stromsensors niedriger ist.
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Durch
Verwendung eines FET 11 und weil der Leitungspfad des FET 11 den
Stromsensor bildet, ist der zusätzliche Vorteil erreicht
worden, dass auf eine Zunahme des Versorgungsstroms durch den Leitungspfad
hin eine positive Rückkoppelung bzw. Rückmeldung
dahingehend verwirklicht wird, ob der erste Stromzweig 12 leitend
gemacht wird. Die Tatsache ist, dass als ein Ergebnis des gesteigerten
Versorgungsstroms die Temperatur des FET 11 zunimmt, so
dass auch der Widerstandswert des Leitungspfades zunimmt, was als
Konsequenz hat, dass die Spannung, welche von dem Stromsensor erzeugt wird,
entsprechend zunimmt. Als ein Folge wird der erste Stromzweig 12 schneller
leitend und/oder der erste Stromzweig 12 bleibt leichter
leitend. Darüber hinaus nimmt auch die Schwellenspannung
zu, und zwar als ein Ergebnis der gesteigerten Temperatur des FET 11.
Auf eine Verringerung der Gate-Spannung hin, wird folglich der FET 11 schneller
abschalten und/oder im abgeschalteten Zustand bleiben. Somit tragen
beide Effekte, d. h. der gesteigerte Widerstandswert des Leitungspfades
und die gesteigerte Schwellenspannung zur positiven Rückkoppelung beim
Abschalten des FET 11 bei. Durch Versehen der Schaltung
mit einer positiven Rückkoppelung kann der elektrische
Zustand, nachdem der erste Stromzweig 12 des Stromspiegels
leitend gemacht worden ist, stabilisiert werden, so dass ein unnötiges aufeinander
folgendes Anschalten und Ausschalten des elektronischen Schalters
verhindert werden kann. Die positive Rückkoppelung in diesem
Ausführungsbeispiel wird teilweise durch Koppelung des Anschlusses
der niedrigen Spannung des Elektromotors, des zweiten Anschlusses 5 mit
dem Gate des FET 11 verwirklicht. Wie dem Fachmann bekannt
ist, kann jedoch die positive Rückkoppelung auch in anderer
Weise erreicht werden, wie beispielsweise oben in Verbindung mit
dem FET 11 angemerkt worden ist.
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Der
Widerstandswert des Leitungskanals des FET 11 ist ungefähr
0,05 Ohm, kann jedoch auch größer oder kleiner
gewählt werden, beispielsweise ungefähr 0,1 Ohm
oder ungefähr 0,02 Ohm.
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Die
Schaltung 1 weist eine Zener-Diode 18 auf, um
die Gate-Spannung des FET 11 zu schützen. Obwohl
der elektronische Schalter in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
als ein FET 11 ausgelegt ist, sind auch andere Ausführungen
des elektronischen Schalters denkbar, wie beispielsweise ein Relais
in Kombination mit getrennten Stromsensoren.
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Wie
in 2 gezeigt, ist die Übertragung der Spannung,
welche von dem Stromsensor erzeugt würde, auf den ersten
Zweig 12 des Stromsensors augenblicklich ohne Nacheffekt.
Als eine Folge kann ein Tiefpassfilter, der im Stand der Technik verwendet wird,
beispielsweise als ein Netzwerk erster Ordnung ausgelegt, weggelassen
werden, was zu einer noch weiteren Kostenverringerung, Raumeinsparung
und besserer Zuverlässigkeit führt. Da der Leitungspfad des
FET 11 den Stromsensor bildet, wird der wärmeabhängige
Charakter des FET 11, wie oben beschrieben, tatsächlich
als ein Filter verwendet, um zu verhindern, dass der erste Stromzweig 12 abwechselnd momentan
leitend und nicht leitend gemacht wird. Es sei bemerkt, dass durch
Anwendung eines expliziten Tiefpassfilters die Tiefpasscharakteristik
unabhängig von dem verwendeten elektronischen Schalter
eingestellt werden kann. Ein solcher optionaler Tiefpassfilter wird
in der Schaltung 1 der 1 eingerichtet,
d. h. mit Hilfe des Widerstandes 19 zwischen den zwei Basen
des ersten und zweiten biopolaren Transistors 13, 15,
genauso wie mit Hilfe eines Kondensators 20, der parallel
bezüglich der Basis-Emitter-Anordnung des ersten Bipolartransistors 13 angeschlossen
ist.
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3 zeigt
einen Elektromotor 21 gemäß dem Stand
der Technik. Der größere Teil der Schaltung 21 entspricht
der Elektromotorschaltung 1 gemäß der
Erfindung. Was an Stelle eines Stromspiegels verwendet wird ist
jedoch ein Stromzweig 22 mit einem ersten Bipolartransistor 23,
der leitend wird, wenn der Stromsensor eine Spannungssteigerung erzeugt,
die ungefähr die gleiche Größe hat wie
die Basis-Emitter-Spannung des ersten Bipolartransistors 23.
Der leitend gemachte Stromzweig 22 schaltet den FET 11 über
einen Leitungspfad über einen zweiten Bipolartransistor 24 aus,
der leitend gemacht wird. Um den Stromzweig 22 leitend
zu machen, wird jedoch ein vergleichsweise großer Versorgungsstrom und/oder
ein Stromsensor mit einem vergleichsweise großen Widerstandswert
nötig. Weiterhin ist der Stromsensor im Gegensatz zu der
Elektromotorschaltung gemäß den 1 und 2 als
ein Messwiderstand 24 ausgelegt. Zusätzlich ist
in der ersten elektrischen Verbindung 9 eine Diode 8 vorgesehen, die
einen parallelen Strompfad aufweist, der verhindert, dass die Stromsensoren
der komplementären Schaltung gleichzeitig Strom führen,
was zu einem unerwünschten Spannungsverlust führen
würde.
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4 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel einer Elektromotorschaltung 1 gemäß der
Erfindung. Hier weist die Schaltung 1 eine zusätzliche
Schaltung auf, um zu bewirken, dass der Versorgungsstrom allmählich
beim Start des Elektromotors 3 zunimmt. Zu diesem Zweck
ist eine Rückkoppelung zwischen dem zweiten Anschluss 5 des
Elektromotors 3 und dem Gate des FET 11 verwirklicht
worden. Die Rückkoppelung weist einen Hochpassfilter auf,
der als ein in Serie angeschlossener Kondensator 31 und
ein Widerstand 32 eingerichtet ist. Weiterhin weist die Rückkoppelung
eine transiente Kurzschlussverbindung auf, die parallel bezüglich
des Gates des FET 11 angeschlossen ist, so dass momentan
ein temporärer Kurzschluss verwirklicht werden kann.
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5 zeigt
eine graphische Darstellung von Spannungen, die beim Start eines
Elektromotors unter Verwendung der Elektromotorschaltung der 4 auftreten.
Die horizontale Achse zeichnet die Zeit t auf, während
die vertikale Achse die Spannung V aufzeichnet. Die Symbole t1, t2, t3 und
t4 stellen 200 ms bzw. 400 ms bzw. 600 ms
bzw. 800 ms dar. Wie gezeigt, wird die Spannung 41 des
Gates während des Anschaltens des Elektromotors 3 vergleichsweise
niedrig gehalten, und zwar mittels des Hochpassfilters und der transienten
Kurzschlussverbindung, während die Spannung 40 des
Drain des FET 11 vergleichsweise langsam abfällt.
Als ein Folge ist die anfängliche Spannung am Elektromotor 3 niedrig,
so dass der Versorgungsstrom, welcher durch die Wicklungen des Motors
fließt, allmählich zunimmt und der Motor 3 allmählich
aktiviert wird.
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Vorzugsweise
ist der Elektromotor 1 derart bemessen, dass der Versorgungsstrom
erst nach ungefähr 100 ms stationär wird, insbesondere
vorzugsweise nach ungefähr 200 ms.
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Weiterhin
zeigt 6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer
Elektromotorschaltung 1 gemäß der Erfindung.
In dem dritten Ausführungsbeispiel ist die Idee, zu bewirken,
dass der Versorgungsstrom allmählich beim Start des Elektromotors 3 zunimmt, auf
den Elektromotor 21 angewandt worden, wie in 3 gezeigt.
Zu diesem Zweck weist die Elektromotorschaltung 26 in 6 den
Hochpassfilter und die transiente Kurzschlussverbindung von 4 auf.
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7 zeigt
ein viertes Ausführungsbeispiel einer Elektromotorschaltung
gemäß der Erfindung, wodurch eine alternative
Einrichtung 38 verwirklicht worden ist, um zu bewirken,
dass der Versorgungsstrom allmählich beim Start des Elektromotors 3 zunimmt.
Ein zusätzliches Widerstandselement 37 ist in Reihe
mit dem Elektromotor 3 verbunden worden. Das zusätzliche
Widerstandselement 37, welches auch Widerstand mit negativem
Temperaturkoeffizienten (NTC-Widerstand, NTC = negative temperature
coefficient) genannt wird, ist derart angeordnet, dass der Widerstandswert
mit zunehmender Betriebstemperatur abnimmt. Auf Grund der anfänglich
niedrigen Betriebstemperatur der Schaltung bleibt der Versorgungsstrom
zuerst durch den relativ hohen Widerstandswert des NTC-Widerstandes 37 begrenzt. Es
sei bemerkt, dass die Ausführungsbeispiele, wie sie in
den 6 und 7 gezeigt sind, im Prinzip kombiniert
werden können, beispielsweise um die allmähliche
Zunahme des Versorgungsstroms des Elektromotors 3 mit noch
größerer Sicherheit sicherzustellen.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beispielhaften hier beschriebenen Ausführungsbeispiele
eingeschränkt. Viele Varianten sind möglich.
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Beispielsweise
könnte die Elektromotorschaltung von komplementärer
Konstruktion sein, und zwar für einen selektiven Vorwärts-
oder Rückwärtsantrieb eines Gleichstromelektromotors,
falls erwünscht, oder sie kann eine Einwegkonstruktion bzw.
einfache Konstruktion zum Antrieb eines Elektromotors in einer erwünschten
Richtung aufweisen.
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Die
transiente Kurzschlussverbindung aus den 4 und 6 kann
auch in anderer Weise ausgelegt sein.
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Solche
Varianten werden dem Fachmann klar sein und werden so angesehen,
dass sie in den Umfang der Erfindung fallen, wie in den folgenden Ansprüchen
dargelegt ist.
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Zusammenfassung
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Elektromotorschaltung zur Steuerung
eines Elektromotors eines Spiegeleinstellmechanismus. Die Schaltung weist
eine Ausschaltschaltung auf, die mit einem Stromsensor zur Messung
des elektrischen Versorgungsstroms versehen ist, und der abhängig
davon eine Spannung erzeugt, wobei ein Stromzweig so angeordnet
ist, dass er ansprechend auf die erzeugte Spannung leitend gemacht
wird, und weiter einen elektronischen Schalter zur Unterbrechung
des Versorgungsstroms als eine Folge dessen, dass der Stromzweig
leitend gemacht wird. Der Stromzweig bildet einen ersten Zweig eines
Stromspiegels, der außer Gleichgewicht ist und so bemessen
ist, dass der erste Zweig unter normalen Betriebsbedingungen des
Motors keinen Strom führt und ein zweiter Zweig leitend
ist, und dass beim Auftreten eines Versorgungsstroms, der größer
als ein vorbestimmter kritischer Pegel ist, auch der erste Zweig
leitend gemacht wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1393975 [0002, 0004]