DE2323092A1

DE2323092A1 - Regelungssystem fuer motorgeschwindigkeit

Info

Publication number: DE2323092A1
Application number: DE2323092A
Authority: DE
Inventors: Giorgio Dipl Ing Bossi; Aldo Dr Ing Schiaparelli
Original assignee: Honeywell Information Systems Italia SpA
Current assignee: Bull HN Information Systems Italia SpA
Priority date: 1972-05-04
Filing date: 1973-05-04
Publication date: 1973-11-22
Also published as: GB1415086A; FR2183260A1; FR2183260B1; JPS4954815A; IT955221B; US3858100A

Description

Regelungssystem für Motorgeschwindigkeit

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Regelungssystem für Motorgeschwindigkeit durch Phasenregelungs- und Phasensperrschaltung, insbesondere für Gleichstrommotor.

Es ist bekannt, daß das am meisten verwendete System zur Regelung der Geschwindigkeit eines Motors eine direkte Regelung der Geschwindigkeit ist: Ein taehometriseher Dynamo oder ein anderes ähnliches Gerät liefert ein Signal der tatsächlichen Geschwindigkeit, das mit einem Bezugssignal verglichen wirdj das angezeigte und geeignet verstärkte Fehlersignal liefert dem Motor eine Stromversorgungsspannung proportional einem solchen Fehler, so daß der Motor bestrebt ist, die Geschwindigkeit gemäß dem Fehler zu erhöhen oder herabzusetzen.

Ein solches Regelungssystem ist bekanntlich als Proportionalregelung definiert und bringt, einige Nachteile mit sich: Es besteht vor allem eine Differenz zwischen der tatsächlichen Geschwindigkeit und derjenigen entsprechend dem Bezugssignal, und was noch schwerwiegender ist, es zeigt sich, daß eine solche Differenz veränderlich ist, z.B. als Funktion der Belastung,

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BERLIN: TELEFON <O311) 76 29 O7 KABEL: PROPSNDUS · TELEX OI 84O57

MÜNCHEN: TELEFON (O811) »2 55 8 KABHi-: PROPINDUS - TELEX

Daraus ergibt sieh, daß eine solche Differenz daher nicht durch einfache und systematische Einrichtungen korrigiert werden kann, sondern die Einführung der sogenannten Integral— wirkungskompensation erfordert, die das Bezugssignal sowohl als Funktion des angezeigten Fehlers als auch als Funktion der Dauer des Fehlers selbst modifiziert.

Ein Phasenregelungseinstellsystem kann in einem gewissen Sinn innerhalb des Einstellsysteins dieser Art eingeschlossen sein, da das verwendete Fehlersignal nicht direkt ein Geschwindigkeitsfehlersignal, sondern ein Phasendifferenzsignal ist, das eine Integralfunktion der Geschwindigkeitsdifferenz ist.

Allgemein kann gesagt werden, daß eine Phasenregelungseinstellschaltung einen periodischen Bezugsmeßsender und einen periodischen Meßsender bezogen auf die zu regelnde Geschwindigkeit enthält.

Zusätzlich ist eine Phasenvergleichsschaltung enthalten, um die Phasendifferenz zwischen zwei Signalen zu messen und ein Phasensignal proportional einer solchen Differenz zu liefern.

Ein solches geeignet verstärktes Phasensignal wird für die Spannungsversorgung des Motors verwendet.

Es ist ersichtlich, daß die Phasendifferenz, falls sich die Motorgesehwindigkeit aus irgendeinem Grunde verändern sollte, zwischen den beiden Signalen modifiziert wird und eine Veränderung der Spannungsversorgungsbedingungen für den Motor verursachen kann, um selbst die Geschwindigkeit des Motors auf den festgesetzten Wert zurückzubringen.

Ein Geschwindigkeitsunterschied kann tatsächlich nicht unendlich lang andauern, weil dieser eine stets weitere Veränderung in der Phasendifferenz (die nur durch die übernommenen angewendeten Lösungswege begrenzt wird) und eine stets weitere entsprechende Veränderung des Fehlersignals und deshalb der Ausgleioiiswirkung verursacht.

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Für solche Phaseiiregelungseinstellsysteme besteht ein kritisches Element im allgemeinen in der Phasensperrung, da die Einstellung nur wirkungsvoll für innerhall) gewisser Grenzen enthaltene Geschwindigkeitsdifferenzeii ist.

Venn ein Motor z.B. anläuft, bereitet es einige Schwierigkeiten, ihn durch ein Phasenregelungseinstellsystem einzustellen.

Im allgemeinen ist es notwendig, für einige Schaltungen oder Systeme während der Anlaufphase ein Sperren der durch das Phasenregelungssystem angewendeten Einstellwirkung einzuplanen und Schaltungen vorzusehen, um den Motor erforderlichenfall zu starten, auch wenn er verschiedenen Einstellbedingungen (z.B« Prüfungen bei Beschleunigung) unterworfen ist, und um das Phasenregelungseinstellsystem nur einzusetzen, wenn die tatsächliche Geschwindigkeit genügend nahe der geforderten ist.

Solche Schaltungen oder Systeme sind im allgemeinen sehr komplex und kostspielig.

Für Phasoiiregelungseinstellsysteme digitaler Art, d.h. solche, in denen das periodische Bezugssignal und das variable Signal von binärer Art sind, ist eine logische Schaltung, auch digitaler Art und besonders einfach, entwickelt worden, um eine Phasensperrung zu schaffen.

Kurz gesagt sperrt eine solche Schaltung die Phasenregelungsbedingung und legt besondere Beschleunigungsbedingungen solange auf, bis ein Binärzähler, der durch jeden Impuls des periodischen Bezugssignals auf Null gestellt wird, das aufeinanderfolgende Zählen zweier Impulse des variablen periodischen Signals übernimmt.

Ein solcher Zustand liegt offensichtlich dann vor, wenn die einzustellende Geschwindigkeit den geforderten Wert überschritten hai.

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In solchen Zuständen tritt die Einste11 wirkung für den überschüssigen Teil der gewünschten Geschwindigkeit ein.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich dagegen auf ein digitales Phasenregelungseinstellsystem, das einfacher und wirkungsvoller ist und bei dem der Phasenbezug für Geschwindigkeiten unterhalb der gewünschten Geschwindigkeit eintritt und deshalb kürzere Bezugszeiten erfordert.

Das System ist deshalb besonders geeignet für Geschwindigkeitsregelungen, bei denen es notwendig ist, sehr schnelle Anlauf- und Halte—Arbeitsweisen eines Motors durchzuführen, wie im Fall von Magnetbandtransportsystemen in Magnetaufnahmeeinheiten bei Datenverarbeitungssystemen.

Zu diesem Zweck wird ein Regelungssystem für Motorgeschwindig— keit durch Phasenregelungs- und Phasensperrschaltung, insbesondere für Gleichstrommotore vorgeschlagen, bei welchem erfindungsgemäß die Kombination folgender Merkmale vorhanden ist:

a) eine Bezugsimpulseinrichtung zur Lieferung einer Folge von Bezugsimpulsen mit einer die gewünschte Geschwindigkeit des Motors repräsentierenden Frequenzj

b) eine auf die Motorgesehwindigkeit ansprechende Einrichtung zur Lieferung einer Folge von tachometrischen Impulsen mit einer die tatsächliche Geschwindigkeit des Motors repräsentierenden Frequenz;

c) ein binäres Schieberegister mit zumindest vier Speicherzellen, um die Bezugsimpulse und die tactoometrischen Impulse zu empfangen und diese in der empfangenen Reihenfolge zu speichern j

d) Speicherung der Bezugsimpulse als binäre Information eines ersten logischen Wertes j

e) Speicherung der tachometrischen Impulse als binäre Information eines zweiten logischen Wertes|

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f) eine Decodiereinrichtung zur Decodierung des Inhalts des Schieberegisters und zur Lieferung eines binären Signals mit einem vom Inhalt des Schieberegisters abhängigen logischen Wertj

g) eine Einrichtung zur Umwandlung eines solchen binären Signals in eine Regelungsspannung und zur Lieferung dieser Regelungsspannung an den Motor.

Zusammengefaßt ist das neue System gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die das periodische Bezugssignal und das periodische variable Signal bildenden Impulse der Reihenfolge nach in einem Schieberegister gespeichert werden, das den Impulsen einen geeigneten binären Wex't 1 oder O zuordnet.

Wenn das Schieberegister alternativ "Einsen" und "Nullen" speichert, bedeutet dies, daß die Impulse des periodischen Bezugs— signals und die das periodische variable Signal bildenden Impulse für eine gewisse Anzahl von Perioden in einer abwechselnden Reihenfolge vorliegen und deshalb anzeigen, daß die zu kontrollieren beabsichtigte Geschwindigkeit nahe dem gewünschten Wert liegt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigens

Fig_β 1 ein durch ein Blockschaltbild schematisch dargestelltes Regelungssystem und eine Phasensperre nach der Erfindung und

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform einiger Teile des Regelungssystems nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist an der Welle eines Gleichstrommotors 1 eiae tacho— metrische Scheibe 2 angeschlossen. Die Scheibe zeigt auf ihrer

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Oberfläche eine regelmäßige Folge von Marken, z.B. durchsichtige Fenster, die durch einen mit einer Lichtquelle k zusammenarbeitenden fotoelektrischen Detektor 3 erfaßt werden* Wenn die zwischen der Quelle k und dem Detektor 3 angeordnete Scheibe 2 umläuft, liefert der Detektor ete Serie elektrischer Impulse, die durch eine geeignete PuIsformerschaltung 5 verstärkt und geformt werden« Die Pulsformerschaltung 5 formt die durch den Detektor 3 gelieferten elektrischen Impulse in Rechteckimpulse mit einer definierten und konstanten Breite und auch mit einer definierten und.konstanten Länge um, die sehr kurz ist, z.B. in der Größenordnung von einigen hundert NanoSekunden«

Die Frequenz, mit der solche Impulse wiederholt werden^ ist proportional der Umlaufgeschwindigkeit des Motors 1» Neben der Pulsformerschaltung 5 ist ein Besugsimpulsgenerator 6 vorgesehen« Ein solcher Generator kann aus einem Quarzoszilla— tor_s einem monostabilen Schwingkreisoszillator oder einem Laufzeitoszillator bestehen« Der wesentliche Sachverhalt ist der_? daß der Generator eine Folge elektrischer Impulse liefert mit einer definierten und konstanten Breite, einer sehr kurzen definierten unö bestimmten Länge, z.B. in der Größenordnung von einigen hundert Nanosekunden, und mit einer definierten Frequenz entsprechend der Frequenz der von der Pulsformersehaltung 5 gelieferten Impulse, wenn der Motor 1 mit der festgesetzten Geschwindigkeit umläuft. Als Bezugsimpulse und Bezugsfrequenzen werden die von dem Generator 6 gelieferten Impulse mit der betreffenden Frequenz definiert.

Als tachometrische Impulse und tachometrische Frequenz v/erden die von der Pulsformerschaltung 5 gelieferten Impulse mit der betreffenden Frequenz definierte

Die tachometrisehen Impulse und die Bezwgsimpulsej die als positiv angenommen werden, werden über die Leitungen 7 und 8 ars den Eingang einer ODER-Schaltung 9 angelegt _s deren Ausgang IQ* über

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ein geeignet verzögerndes Verzögerungsglied 11 mit dem Zeit— oder Takteingang 12 eines Schieberegisters 13 verbunden ist.

Die Leitung 8 ist außerdem mit dem Seriendateneingang 14 des Schieberegisters 13 verbunden und liefert ihm die Bezugsiinpulse.

Bekanntlich ist die Arbeitsweise eines Schieberegisters die folgende:

Jedesmal wenn ein Taktimpuls an den Takteingang geliefert wird, wird der binäre Meßwert, der in jedem Moment vorliegt oder an den Seriendateneingang geliefert wird, in der ersten Zelle des Schieberegisters gespeichert. Zur gleichen Zeit wird der binäre Meßwert, der vorher in der ersten Zelle enthalten war, übertragen und in der zweiten Zelle gespeichert, und auch der in der η-ten Zelle enthaltene Meßwert wird tibertragen und in der (n+l)-ten Zelle gespeichert, mit Ausnahme des in der letzten Zelle enthaltenen Meßwertes, der verloren geht. Der Zustand einer jelen Zelle zeigt sich an dem entsprechenden Ausgang als ein binärer logisch- elektrischer Pegel.

In Fig. 1 ist angenommen, daß das Schieberegister 13 aus vier Zellen besteht: Es gibt deshalb vier Ausgänge 15» 16, 17, 18. Im vorliegenden Fall lassen die an den Takteingang 12 angelegten tachometrischen Impulse und die Bezugsimpulse das Register fortschreiten oder sich weiterbewegen, während das am Eingang 14 vorliegende Signal im allgemeinen bei einem Pegel "Eins" zusammen mit den Bezugsimpulsen und bei einem Pegel "Null" für den Rest der Zeit liegt, d„h. insbesondere mit den tachometrischen Impulsen, wenn diese nicht die Bezugsimpulse überlappen, bestimmt das Signal den binären Wert des zu ladenfen Meßwertes zu jedem empf angenen Takt impuIs.

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Das Verzögerungsglied 11 ist so in die Schaltung eingefügt, daß die Bezugsimpülse an den Dateneingang lh mit einer gewissen Voreilung im Hinblick auf die Anlegung der Impulse selbst gegenüber dem Takteingang 12 angelegt werden: Dies ist im allgemeinen für eine korrekte Arbeitsweise des Schieberegisters erforderlich, bei dem das Datenläden und ihre Übertragung durch die Vofderflanke eines positiven Täktimpulses gesteuert wird. Dann ist es notwendig, den Meßwert schon am Dateneingang vorliegen zu haben*

Im Falle anders gesteuerter Schieberegister können die zugehörigen Verzögerungen demgemäß modifiziert werden. Als Schlußfolgerung ergibt sich, daß für jeden am Takteingang 12 empfangenen taehometrischen Impuls eine logische Null und für jeden empfangenen Bezugsimpuls eine logische Eins in das Schieberegister geladen wird. Der durch ein logisches Decodieraetzwerk zu jedem Zeitpunkt geprüfte Inhalt des Schieberegisters 13 erlaubt die geeigneten Signale für Geschwindigkeitseinstellung und Phasenbezug zu erhalten.

Das geschieht auf folgende Weise:

Es sei angenommen, daß das Schieberegister sich anfänglich im z,B. durch die Stromeinschaltung des Systems auferlegten Eück— setz-Zustand befindet.

Der Inhalt des Registers 13 ist deshalb: 0000

Sobald der Bezugsimpulsgenerator anfängt zu arbeiten, wird der Registerinhalt modifiziert, und in der Periode von vier Impulsen nimmt der Eegisterinhalt die folgenden Konfigurationen an:

1000
1100
1110
1111

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Es sei nun angenommen, daß der Motor 1 zu arbeiten anfängt.

Solange die Motorgeschwindigkeit unterhalb der geforderten Geschindigkeit liegt, wird die tachometrische Impulsfrequenz unterhalb derjenigen der Bezugsimpulse liegen.

Deshalb wird das Schieberegister 13 mit einer veränderlichen Konfiguration geladen werden, und zwar mit mehr "Einsen" als "Nullen".

Doch wenn sich die Motorgeschwindigkeit der geforderten Geschwindigkeit nähert und in dem Beispiel, daß sie 75 % der geforderten Geschwindigkeit übersteigt, wird die Konfiguration 0101 in einem gewissen Augenblick geladen werden.

Die Identifizierung einer solchen Konfiguration durch ein Decodiernetzwerk erlaubt sicherzustellen, daß die Motorgeschwindigkeit sehr nahe der gewünschten Geschwindigkeit liegt, und es ist möglich damit anzufangen, die Geschwindigkeit mit einem Phasenregelungssystem einzustellen.

Pig. 1 zeigt gerade ein eine solche Konfiguration erkennendes Decodlernetzwerk.

Die Ausgänge 15 und 17 des Schieberegisters 13 sind mit den Eingängen von zwei Inverterschaltungen 19 und 20 verbunden. Die Ausgänge 16 und 18 und die Ausgänge 21 und 22 der zwei Inverter Ϊ9 und 20 sind mit den Eingängen eines logischen NAND-Elements 23 mit vier Eingängen verbunden.

Der Ausgang 2k eines solchen logischen Elements nimmt offensichtlich nur dann den logischen Pegel Ό an, wenn an allen Eingängen ein logischer Pegel 1 vorhanden ist, d.h. nur dann, wenn in dem Schieberegister 13 die Konfiguration 0101 vorliegt.

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Der Ausgang 2k des NAND-Elements 23 wird dazu verwendet, eine eine Pehlerspannung erzeugende Schaltung 25 zu steuern.

Später wird die Beschreibung der Realisierung einer solchen Schaltung gegeben} vorläufig reioht es aus_f anzuzeigen, daß eine solche Schaltung am Ausgang 26 eine positive Spannung von z.B. +5 V liefert, wenn das an Leitung 2k angelegte Signal dauernd bei einem logischen Pegel i liegt, und eine negative Spannung von ZoB. -5 V, wenn das an Leitung 2k angelegte Signal dauernd bei einem logischen Pegel 0 liegt.

Für ein an Leitung 2k angelegtes, zwischen den logischen Pegeln 0 und 1 wechselndes Signal mit einer Frequenz gleich der der Bezugsimpulse ändert sieh die durch die Schaltung 25 am Ausgang 26 gelieferte Spannung zwischen +5 .V und -5 V in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen der Periode des Vorhandenseins des Signals beim logischen Pegel 1 und der Schaltperiode.

Eine solche am Ausgang 26 vorhandene Spannung wird durch einen Verstärker 27 verstärkt und über eine mögliche Fnterbrechervorrichtung 28 an den Motor 1 angelegt.

Das Anlaufen des Motors und die Phasensperre mit dem beschriebenen Einstellsystem tritt in der folgenden Weise ein: Um den Motor anlaufen zu lassen, wird der Schalter 28 geschlossen; wenn der Motor gestoppt ist, enthält das Schieberegister eine andere als 0101 Konfiguration und z. B. 1111,

Das Signal an Leitung 2k hat deshalb einen logischen Pegel 1. Die von dem Generator 25 gelieferte Spannung ist deshalb +5 V. Eine solche verstärkte und an den Motor 1 angelegte Spannung läßt den Motor anlaufen und gibt ihm eine kontinuierliche Beschleunigung.

Anfänglich werden die tachometrischen Impulse in dem Schieberegister 13 als vereinzelte Nullen gespeichert werden, und die

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Konfiguration 0101 wird nicht gespeichert werden, deshalb wird der Ausgang 2k des NAND-Elements 23 beim logischen Pegel 1 verbleiben» und der Motor 1 wird sich zu beschleunigen fortfahren.

Venn sich die Motorgeschwindigkeit so einstellt, daß zwei tachometrisehe Impulse in dem Schieberegister 13 abwechselnd mit zwei Bezugsimpulsen gespeichert werden^ wird die gespeicherte Konfiguration OiOl sein, und deshalb wird der Ausgang 2h des NAND-Elements 23 auf den logischen Pegel 0 gehen, um dann auf den logischen Pegel 1 beim Empfang des nachfolgenden Bezugsimpulses zurückzugehen, der das Schieberegister 13 mit der Konfiguration 1010 lädt.

Das bedeutet, daß die Geschwindigkeit des Motors sehr nahe der gewünschten Geschwindigkeit ist und daß in dem unmittelbar nachfolgenden Zeitintervall die Speicherung der Konfiguration 0101 abwechselnd mit der Konf iguiefcion 1010 mit einer gewissen Frequenz noch eintreten wird.

Unter solchen Bedingungen schaltet der Ausgang 24t des NAND-Elements 23 periodisch vom Pegel 1 auf den Pegel 0, und die Stromversorgungsspannung wird als Funktion des sogenannten "Tastverhältnisses" des Signals am Ausgang des NAND-Elements 23 herabgesetzt. Wenn der Motor dazu neigt, die vorgeschriebene Geschwindigkeit zu übersteigen, sind die tachometrischen Impulse innerhalb der Periode der Bezugsimpulse in Voreilung bestrebt abzufallen, und das Intervall, innerhalb dessen die Leitung beim logischen Pegel 0 liegt, wächst in seiner Länge im Hinblick auf das Intervall, innerhalb dessen die Leitung 2h beim logischen Pegel 1 liegt.

Die Stromversorgungsspannung wird dann abnehmen, und die Motorgeschwindigkeit wird sich verringern.

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Wenn der Motor dagegen dazu neigt, eine Geschwindigkeit unterhalb der geforderten Geschwindigkeit anzunehmen, tritt die entgegengesetzte Wirkung ein, und die Stromversorgungsspannung wächst, um so den Motor auf die geforderte Geschwindigkeit zurückzubringen.

Alle diese Vorgänge können nur eintreten, weil sie auf der Phasenänderung zwischen Bezugsimpulsen und tachometrischen Impulsen beruhen.

Das Phaseneinsteilsystem fängt deshalb automatisch an zu arbeiten, wenn die tachometrische Frequenz und deshalb die gemessene Geschwindigkeit sich der geforderten Geschwindigkeit nähern.

Fig. 2 stellt im einzelnen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Realisierung der schon in Fig. 1 beschriebenen Phasenbezugsschaltung und der bereits mit 25 in Fig. 1 gekennzeichneten erzeugenden Fehlerspannungsschaltung dar..

Die anderen Teile der Einstellschaltung werden nicht beschrieben, da sie dem mit dieser Technik vertrauten Fachmann bereits bekannt sind.

In Fig. 2 werden die Bezugsimpulse und die tachometrischen Impulse jeweils an die Eingänge 51 und 52 der Phasenbezugsschaltung angelegt.

Die Eingänge 51 und 52 sind jeweils mit den Eingängen zweier logischer NICHT- oder Inverter-Elemente 53 und 5^ verbunden. Der Eingang 51 ist aich direkt mit dem Serien-Dateneingang Ik des Schieberegisters 13 verbunden.

Die Ausgänge der beiden Inverterelemente 53 und 54t sind jeweils jnit einem Paar der Eingänge eines logischen NAND-Elements 55 mit vier Eingängen verbunden.

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Die Inverter 53» 5*t und das NAND-Elenient 55 implementieren in ihrer komplexen Arbeitsweise die logische ODER-Funktion, die durch das ODEIi-El em ent 9 von Fig. 1 ausgeführt wird.

Ihre Wahl anstelle des ODER-Elements 9 hängt ausschließlich von der Zugänglichkeit ab, logische Schaltkreise zu übernehmen, die in weithin bekannter Schaltkreistechnik realisiert sind wie diejenigen, die mit den Anfangsbuchstaben TTL (Transistor— Transistor-Logik) bekannt sind. Der Ausgang 56 des NAND-Elements 55 steuert ein aus einer Verzögerungsleitung 57 bestehendes Verzögerungselement, das an seinem Ende 58 mit einem Widerstand 59 mit einem nahe dem Wellenwiderstand der Leitung liegenden Wert abgeschlossen ist.

Ein solches Register ist vorzugsweise wie die anderen Elemente der Schaltung in integrierter Form realisiert und auf dem Markt verfügbar, z.B. wird es von Texas Instruments geliefert mit der Code Nr. 9300.

Die vier parallelen Ausgänge 15, 16, 17 und 18 sind, wie bereits gezeigt, direkt oder über die Zwischenschaltung der Inverterelemente 19 und 20 mit den Eingängen des NAND-Elements 23 verbund en.

Der Ausgang des NAND-Elements 23 ist mit dem Eingang 60 der durch ein gestricheltes Rechteck dargestellten Fehlerspannungsgeneratorschal tung 25 verbunden.

Eine solche, in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellte Schaltung nach Fig. 2 hat zwei Steuereingänge 61 und 62, die dazu bestimmt sind, zwei gegenseitig exklusive Signale zu empfangen, die die Richtung des Motorumlaufs angeben, der herkömmlich als VORWÄRTS (A) oder RÜCKWÄRTS (i) definiert ist.

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Das Α—Signal wird an den Eingang 6l angelegt. Das I-Signal wird an den Eingang 62 angelegt.

Die Eingänge eines logischen NAND-Elements 63 sind mit den Eingängen 6l und 60 verbunden.

Der Eingang 60 ist ebenfalls mit einem Inverterelement 65 verbunden. Der Eingang 62 und der Ausgang des Inverters 65 sind mit den Eingängen eines logischen NAND-Elements 6h verbunden.

Die beiden NAND-Elemente 63 und 64 sind z. B. in integrierten TTL-Sehaltkreisen der als "Offener Kollektor" bekannten Art realisiert.

Die mit dem Punkt 66 verbundenen Ausgänge der zwei Elemente 63 und 64 implementieren die logische. NAND-Punktion in dem Sinne, daß beide Ausgänge der beiden Elemente beim logischen Pegel 1 liegen müssen, um an Punkt 66 einen logischen Pegel 1 zu haben. Der Punkt 66 ist über den Widerstand 67 mit der Basis des pnp-Transistors 68 verbunden.

Der Emitter eines solchen Transistors ist mit einer geeigneten Quelle positiver Spannung +V, z.B. +5V, verbunden.

Der Kollektor des Transistors ist über einen Widerstand 69 von geeignetem Wert mit einer Quelle negativer Spannung —V, z.B. -12 V, verbunden.

Außerdem ist der Kollektor über einen Widerstand 70 von geeignetem Wert mit Erde und mit einem.aus dem Widerstand 7I und dem Kondensator 72^ bestehenden integrierenden Netzwerk RC verbunden.

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Der gemeinsame Punkt zwischen dem Widerstand 71 und dem Kondensator 72 ist mit einem Ausgangsanschluß U verbunden.

Die Schaltung ist durch einen zwischen der Spannungsquelle +V und der Basis verbundenen Widerstand 73 vervollständigt, um die Basis des Transistars 68 zu polarisieren.

Die Arbeitsweise der Schaltung ist die folgende: Wenn der Befehl A für den Vorwärtsumhuf vorliegt (und deshalb der Befehl I nicht vorliegt), wird das NAND-Element 5^ gesperrt und hat keine Wirkung auf die an Punkt 66 vorliegende Spannung; vom elektrischen Standpunkt her ergibt sich für den Ausgang des NAND-Elements 63 daß er tatsächlich geöffnet und nicht mit Erde verbunden ist.

Das NAND-Element 63 ist dann freigesetzt, und sein Ausgang zeigt sich offen oder geschlossen mit Erde, abhängig von dem am Eingang 60 vorliegenden logischen Pegel.

Wenn ein solcher logischer Pegel 0 ist, ist der Ausgang des NAND-Elements 63 offen, und deshalb liegt der Punkt 66 an dem Spannungspegel +V. Wenn dagegen ein solcher logischer Pegel 1 ist, ist der Ausgang des NAND-Elements Gk gegen Erde geschlossen, und deshalb liegt der Punkt 66 am Erdpotential.

In der Anlaufphase ist der am Eingang 60 vorliegende logische Pegel 1, deshalb liegt Punkt 66 an Erdpotential.

Infolgedessen fließt ein Strom über die Widerstände 73 und von der Klemme +V nach Punkt 66, der die Basis des Transistors 68 auf eine Spannung bringt, die niedriger als +V ist und ausreicht, um direkt die Funktion der Basisemitterstrecke des Transistors 68 zu polarisieren.

Der Transistor 68 wird daher leitend, und sein Kollektor liegt deshalb an einer Spannung von praktisch gleich +V.

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Auch der Kondensator 72 wird über den Widerstand 71 auf denselben Spannungswert aufgeladen, so daß dieser Wert deshalb auch an dem Ausgangsanschluß TJ vorliegt.

Eine solche Spannung, geeignet verstärkt, hat eine den Motor beschleunigende Wirkung.

Während der Regelung schaltet der an Eingang 60 vorhandene logische Pegel periodisch zwischen 0 und 1, deshalb geht der Punkt 66 periodisch vom Erdpotential auf den Spannungspegel +V über.

Gleichzeitig wird der Transistor 68 im gleichen Takt leitend und gesperrt. Während der Kondensator 72 in den Intervallen, in denen der Transistor 68 leitend ist, bestrebt ist, sich auf die Spannung +V aufzuladen, und in den Intervallen, in denen der Transistor gesperrt ist, bestrebt ist, sich zu entladen und sich dann wieder im entgegengesetzten Sinne selbst mit einer negativen, durch den aus den beiden Widerständen 69 und 70 bestehenden Spannungsteiler auferlegten Spannung aufzuladen. Der Durchschnittswert der an dem Anschluß U vorliegenden Spannung hängt von dem Verhältnis zwischen den Intervallen des Transistors 68 ab, während denen er leitend oder gesperrt ist.

Für ein solches Verhältnis gleich 1 ist die Spannung am Anschluß ü praktisch Null und ergibt sich als positiv, wenn der Wert des Verhältnisses größer als 1 ist.

Im entgegengesetzten Fall ist eine solche Spannung negativ.

Die Phasendifferenz zwischen den Bezugsimpulsen und den tachometrischen Impulsen wird in eine Regelspannung umgewandelt.

Auf ähnliche Weise wird das NAND-Element 63 gesperrt, wenn der

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Befehl I vorliegt, während das NAND-Element 64 freigesetzt wird. Wenn in der Anlaufphase der Eingang 60 bei einem logischen Pegel 1 liegt, liegt der Ausgang des Inverters 65 bei einem logischen Pegel 0, Das Ergebnis davon ist, daß der Ausgang des NAND-Elements 64 geöffnet ist und deshalb Punkt 66 bei einem Spannungspegel +V liegt.

Infolgedessen ist der Transistor 68 gesperrt oder geöffnet. Sein Kollektor liegt deshalb bei einem negativen Spannungspegel, der durch den Unterbrecher bestimmt wird, der von den Widerständen 69 und 70 gebildet wird, und der Kondensator wird auf die gleiche Spannung aufgeladen.

An der Ausgangsklemme U wird deshalb eine negative Spannung für die Motorbeschleunxgung vorhanden sein.

Während der Regelung wird dagegen wie bereits gesehen, beruhend auf dem periodischen Schalten zwischen den logischen Pegeln 1 und O, am Eingang 60 eine Ausgangsspannung am Anschluß U vorhanden sein, die von der Phasendifferenz zwischen den Bezugsimpulsen und den tachometrischen Impulsen abhängt.

Das Anhalten des Motors wird dann unabhängig von der Bewegungsrichtung erhalten, wenn der in Fig. 1 gezeigte Schalter 28 geöffnet und dann der Motor abgeschaltet wird, vorzugsweise indem geeignete Rückkopplungsschaltungen des Verstärkers 27 eingestellt werden, so daß der Halt nicht aufgrund von Reibung, sondern nach einer vorbereiteten Aiischalthandlung eintritt.

Die zuvor anhand der Blockdiagramme und dann im einzelnen beseh-riebenen Fig. i und 2 stellen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Realisierung der Erfindung dar.

Es ist klar, daß verschiedene Abwandlungen möglich sind, die eingeführt werden können, ohne jedoch vom Umfang und dem

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Wesen der Erfindung abzuweichen, insbesondere durch Übernahme von Schieberegistern mit mehr als vier Speicherzellen oder durch Speicherung der Bezugs- und tachometrischen Impulse jeweils, als "Nullen" und "Einsen" eher als "Elisen" und "Nullen" oder durch demgemäße andere Kriterien, die dem Fachmann dieser Technik vertraut sind.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1.!Regelungssystem für Motorgeschwindigkeit durch Phasenregelungs- und Phasensperrschaltung, insbesondere für Gleichstroinmotore, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) eine Bezugsimpulseinrichtung (6) zur Lieferung einer Folge von Bezugsimpulsen mit einer die gewünschte Geschwindigkeit

des Motors (l) repräsentierenden Frequenz; l>) eine auf die Motorgeschwindigkeit ansprechende Einrichtung (2, 3» 4) zur Lieferung einer Folge von tachometrischen Impulsen rait einer die tatsächliche Geschwindigkeit des Motors (l) repräsentierenden Frequenz j

c) ein binäres Schieheregister (13) mit zumindest vier Speicherzellen, um die Bezugsimpulse und die tachometrisehen Impulse zu empfangen und diese in der empfangenen Reihenfolge zu speichern j

d) Speicherung der Bezugsimpulse als binäre Information eines ersten logischen Wertes;

e) Speicherung der tachometrisehen Impulse als hinäre Information eines zweiten logischen Wertes;

f) eine Decodiereinrichtung (19, 20, 23, 65) zur Decodierung des Inhalts des Schieberegisters (13) und zur Lieferung eines binären Signals mit einem vom Inhalt des Schieberegisters abhängigen logischen Wert;

g) eine Einrichtung (25) zur Umwandlung eines solchen binären Signals in eine Regelun-gsspannung und zur Lieferung dieser Regelungsspannung an den Motor (l).

Regelungssystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η '-zeichnet , daß das Schieberegister (13) vier angeordnete Speicherzellen enthält, daß ein erstes Paar von Ausgangsansehlüssen (15, 17) niit jeweils einem Anschluß für eine von zwei Wechselzellen und daß ein zweites Paar von Ausgangs-

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anschlüssen (16, 18) mit jeweils einem Anschluß für eine der verbleibenden zwei Zellen vorgesehen sind und daß die Decodiereinrichtung (19» 20, 23, 65) zwei mit dem ersten Paar von Anschlüssen verbundene logische Inverterelemente (19, 20) und ein logisches NAND-Element (23) mit vier Eingängen aufweist, wobei seine Eingänge jeweils mit den Ausgängen der Inverterelemente und mit dem zweiten Paar von Anschlüssen (l6, 18) verbunden sind.

3. Regelungssystem nach Anspruch 2, dadurch⁵*¹ gekennzeichnet, daß die Decodiereinrichtung ( 19, 20, 23, 65) ein drittes logisches Inverterelement (65) aufweist, das mit dem Ausgang (24) des logischen NAND-Elements (23) verbunden ist.

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