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Schaltungsanordnung zur Steuerung des Intervallbetriebes eines Elektromotors
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Intervallbetriebes
eines Elektromotors, der zum Antrieb wenigs#tens eines Fahrzeug-Scheibenwischers
dient, mit einem die Intervalle bestimmenden astabilen Multivibrator, einem von
dem astabilen Multivibrator betätigten Schaltrelais und einem Endschalter, der bei
Erreichen der Endlage des Scheibenwischers umschaltbar ist.
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Derartige Schaltungsanordnungen werden zur Ansteuerung von Elektromotoren
verwendet, die Fahrzeug-Scheibenwischer antreiben, damit zum Beispiel bei schwachem
Regenfall nur in bestimmten Zeitabständen selbsttätig einzelne Wischvorgänge ausgelöst
werden, so daß sich die elastischen Wischblätter der Fahrzeug-Scheibenwischer nicht
unnötig abnützen.
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Es ist bereits eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art
bekannt, beihwelcher der Elektromotor jedesmal, wenn der astabile Multivibrator'einen
Steuerimpuls liefert, mittels eines Schaltrelais eingeschaltet und dann durch den
Endschalter
mit zeitlichem Abstand vor dem nächsten St#euerimpuls
des astabilen Multivibrators wieder abgeschaltet wird. Diese Schaltungsanordnung
arbeitet zwar zufriedenstellend, erfordert jedoch einen'großen Aufwand an Zeit und
Kosten bei der Abstimmung der zum astabilen Multivibrator gehörenden Schaltungselemente,
wenn die zwischen den Bewegungen des Wischers liegenden Zeitabstände hinreichend
genau den gewünschten Werten entsprechen sollen. Außerdem kann es bei der bekannten
Schaltungsanordnung vorkommen, daß infolge temperaturabhäneiger Änderungen der Kennwerte
der einzelnen Bauelemente pro Steuerimpuls des astabilen Multivibrators zwei lVischimpulse
ausgelöst werden, oder z. B.
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bei nur geringer Nässe auf der Scheibe, schwergängigen Wischlagern,
Alterung der elektronischen Bauelemente usw. zwei Steuerimpulse für einen Wischimpuls
notwendig sind.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde5 eine Schaltungsanordnung
zu schaffen, bei der sichergestellt ist, daß nur ein Wischvorgang pro Steuerimpuls
des astabilen Multivibrators ausgelöst wird und dieser Steuerimpuls mit Sicherheit
auch einen-Wischimpuls zur Folge hat, und wobei keine aufwendigen Abstimmarbeiten
und teuren Ausleseverfahren bei der Auswahl der Bauelemente des astabilen Multivibrators
erforderlich sind.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Elektromotor
durch kurzzeitige Betätigung des Schaltrelais einschaltbar ist, wobei die Stromversorgung
des Elektromotors nach Verlassen der Endstellung des Scheibenwischers über den in
seine zweite Schaitstellung umgeschalteten Endschalter erfolgt und wobei bei Erreichen
der zweiten Schaltstellung des Endschalters
über diesen Endschalter
dem. astabilen Multivibrator ein elektrisches Signal -zugeführt ~wird,. das eine
Unte-rbrechung des Stromflusses zu dem Schaltrelais auslöst.
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Weitere vort-ei lhaft-e- Aus.ges talt ungen und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung-ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden
Beschreibung. eines Aus-führungs-beispjeles-und aus der zugehörigen Zeichnung, die
den Str-omiaufplan einer Schaltungsanordnung zur Steuerung des- Intervall;betriebes
eines Elektromotors zeigt.
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In der Zeichnung ist ein-Elektromotor 1Q dargestellt, der über eine
bei 11 an-gedeutete Verbindung einen Fahrzeug-Scheibenwischer 12 verschiebt, so
daß ein Teil der Fahrzeugscheibe bei Regen gereinigt-werden -kann. Dem Elektromotor
10 ist ein bei 13 schematisch -angedeuteter Betriebss-chalter zugeordnet5- der Kontakte
14>- 15, 16, 17, 18, 19 und 20 aufweist. Der Betriebssch'alter- 13 besitzt ein
bewegliches Schaltstücks das zwei Kontakt brücken 21. und 22 aufvJeist. Der Betriebsschalter
13 hat dabei vier Schaltstellungen, die mit 0, 1, 2 und 3 bezeichnet sind.
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In der Schaltstellung 0 ist die Scheibenwischanlage ausgeschaltet.
In der zweiten Schaltstellung ist der Kontakt 14 mit dem Kontakt 17 -verbunden,
wobei der Elektromotor 10 und damit der'Wischer 12 mit einer ersten, relativ langsamen
Geschwindigkeit bewegt wird. In der Schaltstellung 2 ist der Kontakt 16 mit dem
Kontakt 17 verbunden, wobei der Elektromotor 10 und der mit -diesem Elektromotor
10 verbundene Wischer 12 mit einer relativ schnellen Geschwindigkeit betrieben wird.
In der Schaltstellung 3 des Betriebsschalters 13 ist der Kontakt 18 mit dem Kontakt
17 und der Kontakt 19 mit dem Kontakt 20 verbunden. In dieser Schaltstellung findet
ein Intervallbetrieb des Elektromotors 10 statt.
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Von dem Kontakt 14 des Betriebsschalters 13 führt eine Verbindungsleitung
23 zu einem ersten Anschluß des Elektromotors 10, der
mit seinem
zweiten Anschluß mit einer gemeinsamen Versorgungsleitung 24 verbunden ist, die
im vorliegenden Fall die Masseleitung ist. Von dem Kontakt 16 des Betriebsschalters
führt eine Verbindungsleitung 25 zu einem dritten Anschluß des Elektromotors 10.
An den Kontakt 17 ist eine zweite gemeinsame Versorgungsleitung 25 angeschlossen,
die mit dem Pluspol einer weiter nicht dargestellten Betriebsspannungsquelle verbunden
ist. Der Kontakt 19 des Betriebsschalters 13 hat mit dinem festen Kontakt 26 eines
öffners 27 Verbindung und der Kontakt 20 ist an die Verbindungsleitung 23 zwischen
dem Kontakt 14 des Betriebsschalters~13 und den Elektromotor 10 angeschlossen bzw.
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im Schalter 13 mit Kontakt 14 elektrisch verbunden. Zwischen die Verbindungsleitung
23 und die gemeinsame Versorgungsleitung 25 ist ein Schließer 28 geschaltet, der
ebenso wie der Öffner 27 einem Schaltrelais 29 zugeordnet ist. Weiterhin ist an
die Verbindungsleitung 23 eine einseitig mit der gemeinsamen Versorgungsleitung
24 verbundene Freilaufdiode 30 angeschlossen.
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Der Elektromotor 10 betätigt über eine bei 31 strichpunktiert angedeutete
Verbindung einen Endschalter 32. Die erste Schaltstellung wird in der Endlage des
Wischers 12 eingenommen und bei Verlassen dieser Endlage des Wischers 12 wird der
Endschalter 32 in seine zweite Schaltstellung umgeschaltet, wobei die Umschaltezeit
drehzahlproportional ist, d. h. für eine bestimmte Zeit nimmt der Schalter eine
"neutrale" Stellung ein. In der ersten Schaltstellung des Endschalters 32 verbindet
der bewegliche Schaltkontakt 33 den gemeinsamen Kontakt 34 des Endschalters 32 mit
einem festen ersten Kontakt 35, der mit der gemeinsamen Versorgungsleitung 24 verbunden
ist. In der zweiten Schaltstellung verbindet der bewegliche Schaltkontakt 33 den
gemeinsamen Kontakt 34 mit einem festen zweiten Kontakt 36, der an die zweite gemeinsame
Versorgungsleitung 25 angeschlossen ist. An den gemeinsamen Kontakt 34 des Endschalters
32 ist ein beweglicher Kontakt 37 des öffners 27 angeschlossen.
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Zur intermittierenden Ansteuerung des Elektromotors 10 ist ein astabiler
Multivibrator vorgesehen, der zwei zueinander komplementäre Transistoren 38 und
39 aufweist. Die Basis des Transistors 39 ist dabei mit dem Abgriff eines aus Widerstände
40 und 41 bestehenden Basisspannungsteiler verbunden, wobei der Widerstand 41 mit
der gemeinsamen Versgrgungsleitung 25 und der Widerstand 40 mit der gemeinsamen
Versorgungsleitung 211 verbunden ist. Parallel zu dem Widerstand 40 ist ein Kondensator
42 geschaltet, der Störsignale, die an die Basis des Transistors 39 gelangen können,
wirkungslos machen soll. Die Reihenschaltung von zwei Widerständen 43 und 44 ist
einerseits mit dem Kollektor des Transistors 39 und andererseits mit der Basis des
Transistors 38 verbunden. Der Emitter des Transistors 39 ist mit der gemeinsamen
Versorgungsleitung. 24 verbunden. An den Kollektor des Transistors 38 ist die Reihenschaltüng-von
zwei Widerständen 45 und 116 angeschlossen, wobei der Widerstand 46 mit der gemeinsamen
Versorgungsleitung 24 Verbindung hat. Zwischen den Verbindungspunkt der Widerstände
45 und 46 und die Basis des Transistors 39 ist ein Kondensator 47 geschaltet. Mit
dem Kollektor des Transistors 38 ist das Schaltrelais 29 verbunden, dem außer dem
Schließer 28 und dem Öffner 27 ein weiterer Schließer 48 zugeordnet ist.
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Dieser Schließer 48 liegt zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände
43 und 44 und dem gemeinsamen Kontakt 34, des Endschalters 32. Außerdem ist mit
dem festen Kontakt 49 des Schließer 48 ein Widerstand 50 verbunden, der zu der gemeinsamen
Versorgungs-~ leitung 24 führt Parallel zu dem Schaltrelais 29 ist eine Freilaufdiode
51 geschaltet. Der Emitter des Transistors 38 ist mit dem Kontakt 18 des Betriebsschalters
15 verbunden.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende.
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Wie bereits angedeutet ist in der Schalterstellung 0 der Elektromotor
10 ausgeschaltet. In der Schalterstellung 1 läuft der Elektromotor ständig mit einer
relativ langsamen
Geschwindigkeit, in der Schalterstellung 2 läuft
der Elektromotor 10 ebenfalls, jedoch mit einer relativ großen Geschwindigkeit und
in Stellung 3 des Betriebsschalters 13 wird der Elektromotor 10 intermittierend
betrieben. Da der Kondensator 47 in jeder Schaltstellung des Betriebsschalters 13
mit der positiven Versorgungsleitung 25 und der negativen Versorgungsleitung 24
verbunden ist, wird er sich über den Widerstand 41 und den Widerstand 46 so aufladen,
daß an seiner linken Elekttrode ein positives und an seiner rechten Elektrode ein
negatives Potential von ca. 0,6 V ansteht. Wird nun der Betriebsschalter 13 in seine
Schaltste#llung 3 gebracht, so daß der Kontakt 18 mit dem Kontakt 17 und der Kontakt
19 mit dem Kontakt 20 verbunden wird, dann wird die positive Betriebsspannung an
den Emitter des Transistors 38 angelegt. Dadurch fließt über beide Transistoren
ein Strom, wobei der Transistor 39 den Basisstrom für den Transistor 38 liefert.
Infolge des leitenden Transistors 38 fließt auch über das Schaltrelais 29 ein Strom,
und erregt die Arbeitswicklung dieses Schaltrelais, so daß die Schließer 28 und
48 schließen und der Öffner 27 öffnet. Bei geschlossenem Schließer 28 ist an den
Elektromotor 10 die Betriebsspannung angelegt, so daß der Motor 10 mit dem Betätigen
des Schalters 13 in Stellung 3 unverzögert zu laufen beginnt.
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Bei Stromfluß über den Transistor 38 und über das Schaltrelais 29
lädt. sich der Kondensator 47 über den Widerstand 45 und den Widerstand 40 nahezu
schlagartig um, so daß- an seiner rechten'Elektrode ein positives und an seiner
linken Elektrode ein negatives Potential von ca. 5 V anliegt. Der Transistor 38
wird weiter in seinem leitenden Zustand gehalten und damit auch das Schaltrelais
29 betätigt, weil die Basis des Transistors 38 über den Widerstand -43 und den geschlossenen
Schließer 48, sowie über den Endschalter 32 ~mit der gemeinsamen Versorgungsleitung
24 verbunden ist Bei Herauslaufen des
Elektromotors 10 und des damit
verbundenen Wischers 12 aus seiner Endstellung schaltet der Kontaktfinger 33 des
Endschalters 32 nicht sofort sondern langsam in seine zweite Schaltstellung. Während
des Umschaltvorganges ist deshalb die Basis des Transistors 38 über den Widerstand
43 und den geschlossenen Schließer 48 sowie über den Widerstand 50 mit der gemeinsamen
Versorgungsleitung 24 verbun den, so daß auch während dieser Zeit der Transistor
38 in seinem leitenden Zustand gehalten wird. Erst wenn der Endschalter 32 in seine
zweite Schaltstellung gelangt, d. h. wenn der Kontaktfinger 33 den gemeinsamen Kontakt
34 mit dem zweiten festen Kontakt 36 verbindet, gelangt über den noch geschlossenen
Schließer 48 und den Widerstand 43 ein positives Signal auf die Basis des Transistors
38 und sperrt diesen sofort. Dadurch fällt das Relais 29 ab und die Schließer 28
und 48 öffnen, und der Öffner 27 schließt. Als weitere Folge davon wird der Kondensator
47 über die Widerstän,de 45, 46 und das Relais 29 seiner positiven Elektrode mit
der gemeinsamen Versorgungsleitung 24 verbunden.
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und damit der astabile Multivibrator über die Basis des Transistors
39 solange gesperrt, bis der Kondensator 47 über den Widerstand 41 wieder umgeladen
wurde. Der Elektromotor 10 ist nun über den Kontakt finger 33 des Endschalters 32
sowie über den geschlossenen Öffner 27, den Schaltkontakt 19 die Kontaktbrücke 22,
den Schaltkontakt 20 und über die Verbindungsleitung 23 an die Betriebsspannungsquelle
angelegt und läuft weiter. Der Elektromotor 10 wird erst dann abgeschaltet, wenn
der Kontaktfinger 33 des Endschalters 32 wieder in seine ursprüngliche in der Zeichnung
dargestellte erste Schaltlage gelangt, d. h. wenn der mit dem Elektromotor 10 verbundene
Wischer 12 wieder in seine Endlage gelangt ist.
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Nach Umschalten des Transistors 38 in seinen nichtleitenden Zustand
beginnt der Kondensator 47 sich wieder umzuladen, wobei ein Strom über den Widerstand
41, den Kondensator 47 und den Widerstand 46 von der gemeinsamen Verbindungsleitung
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zu der gemeinsamen Verbindungsleitung 24 fließt. Dabei besti deruptsächliche Widerstand
41 sowie der Kondensator 47 die Dauer des Umladvorganges, während der der Transistor
39 gesperrt gehalten wird. Diese Dauer ist in jedem Fall länger, als ein Wischvorgang,
d. h. die Zeit in er der Wischer 12 einmal von seiner Endlage über das Wischfeld
wieder zurück in seine Endlage bewegt wird. Nach erfolgter Umladung des Kondensators
47 liegt an dessen linker Elektrode wieder ein positives und an seiner rechten Elektrode
wieder ein negatives Signal an, dadurch wird der Transistor 39 leitend und gibt
4 ein negatives Signal auf die Basis des Transistors 38, so daß sich der eben beschriebene
Vorgang wiederholen kann.
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Bei der beschriebenen Schaltungsanordnung ist sichergestellt, daß
der Wischer 12 nach Auslösung durch den astabilen Multivibrator nur eine Wischbewegung
ausführen kann, da das Schaltrelais 29 solange anzieht bis der Wischermotor aus
der Endstellung gelaufen ist, so daß für die restliche Zeit des Wischvorganges die
Stromversorgung des Elektromotors über den Endschalter" 32 erfolgt. Außerdem ist
durch die beschriebene Schaltungsanordnung dafür gesorgt, daß der Elektromotor 10
in jedem Fall sicher anläuft und über eine volle Wischperiode im Betrieb bleibt,
ohne daß die Impuls zeit des astabilen Multivibrators auf den jeweils verwendeten
Elektromotor 10 abgestimmt werden muß. Außerdem arbeitet die Schaltungsanordnung
unabhängig von Toleranzen der Drehzahl des Elektromotors 10 oder des astabilen Multivibrators.
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Die Intervalidauer des Elektromotors kann bei dem vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel zweckmäßig dadurch geändert werden, daß der Widerstand 41 oder
der Kondensator 47 veränderbar ausgebildet sind, so daß die gewünschten Intervalldauer
eingestellt werden kann.