DE2845437C2 - Schaltungsanordnung zum Steuern der Drehzahl eines einen Lüfter antreibenden Elektromotors - Google Patents
Schaltungsanordnung zum Steuern der Drehzahl eines einen Lüfter antreibenden ElektromotorsInfo
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D25/00—Pumping installations or systems
- F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D25/08—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation
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Description
50
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.
Derartige, mit unterschiedlichen Drehzahlstufen antreibbare Lüfter finden beispielsweise im Bereich der
Tieraufzucht Verwendung. Hier kommt es darauf an, die dem Alter und der Art der Tiere speziell angepaßten
Lebensbedingungen möglichst kostengünstig zu gewährleisten. Dies geschieht durch Erzeugung eines
zuträglichen Raumklimas in Abhängigkeit von der herrschenden Großwetterlage bei gleichzeitiger Abfüh*
rung von schädlichen Gaskonzentrationen. Aus der DEOS 23 36177 ist eine Schaltungsanordnung der
gattungsgemäßen Art bekannt, bei der ein Mehrfachste
fenthermostat mit einem Ausdehnungsgefäß als Temperaturfühler vorgesehen ist, dem entsprechend den
einzustellenden Temperaturstufen verschiedene Kontaktschalter zugeordnet sind, die dann die jeweilige
Drehzahlstufe einschalten. Eine besonders kostengünstige Gesamtanlage ergibt sich dabei dann, wenn für den
Lüfterantrieb ein Kondensatormotor zuzüglich eines Spartransformators vorgesehen wird. Der Spartransformator hat dann die verschiedenen Anzapfungen jeweils
entsprechend der gewünschten Drehzahlstufen, welche Anzapfungen dann mit den Kontaktschaltern verbunden sind. Die Stufigkeit der Arbeitsweise ergibt sich
dabei daraus, daß derartige sehr preisgünstige Kondensatormotoren für eine Phasenanschnittsteuerung nicht
geeignet sind.
Nachteilig bei den vorbekannten Lüftersteuerungen ist, daß sie mit einer großen Ungenauigkeit arbeiten, in
der Anlage also eine erheblich große Hysterese vorhanden ist, die bei bekannten Anlagen ca. 4° K
beträgt, also eine derart beträchtliche Temperaturschwankung eintreten muß, bevor eine andere Drebzahlstufe geschaltet wird. Dies beruht einerseits darauf,
daß die Ausdehnungsgefäße als Meßwertaufnehmer sehr geringe Weglängenänderungen pro festgestellter
Temperaturdifferenz haben und hierin ein erheblicher Unsicherheitsfaktor liegt und daß andererseits die
Einstellmöglichkeiten elektromechanischer Schaltkontakte begrenzt sind.
Mechanisch arbeitende Kontaktthermometer als Meßwertaufnehmer wurden zwar genau arbeiten, sind
jedoch für den hier vorgesehenen Einsaizbereich viel zu teuer.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung für Lüfter zu schaffen,
die unter Zugrundelegung stufiger Arbeitsweise bei denkbar geringen Herstellungskosten eine größtmögliche Temperaturkonstanz einhält also auf sehr kleine
Temperaturänderungen bereits anspricht
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß als Meßwertaufnehmer ein Heißleiter vorgesehen ist, der
Ober ein Linearisierungsnetzwerk und einen Operationsverstärker, mehrere, geringe Eingangsfehlspannungen aufweisende, in Form integrierter Schattungen
aufgebaute Komparatoren ansteuert die in einer Anzahl entsprechend der gewischten Stufenzahl
vorgesehen sind und denen in ihrer Verbindung zu den die jeweiligen Drehzahlstufen einschaltenden Retais
Ein-Aus-Schalter in Form digitaler integrierter Schaltungen nachgeordnet sind.
Die Steuereinrichtung ist somit in ihrem Wesen aus an sich bekannten elektronischen Bauteilen aufgebaut
die heutzutage sehr preisgünstig im Handel zu erwerben sind. Die Steuereinrichtung läßt sich auf kleinem Raum
kostengünstig verwirklichen. Die Gesamthysterese des Steuergerätes ergibt sich aus der Eingangsfehlspannung
der Komparatoren sowie der Hysterese der nachgeschalteten Ein-Aus-Schalter, der sogenannten Schmitt-Trigger. Es sind dabei Komparatoren handelsüblich, die
eine so geringe Eingangsfehlspannung haben, daß sich unter Berücksichtigung der Einstellung der Schmitt-Trigger bezüglich derjenigen Spannung, bei der sie
schalten, eine Gesamthysterese der Steuereinrichtung von ±0,1° K erreichen läßt Dies bedeutet also, daß sich
mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung beispielsweise bei einer Temperaturdifferenz von 0,10K bereits
die entsprechende nächste Drehzahlstufe einschaltet, was im Endergebnis natürlich zu einer außerordentlichen Temperaturkonstanz führt Die stufige Arbeitsweise der Steuereinrichtung ermöglicht dabei weiterhin die
Verwendung eines Kondensatormotors in Kombination mit einem Spartransformator als Antrieb für den Lüfter.
Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen. Besonders
hervorzuheben ist dabei «jie schaluechnische gegenseitige
Verriegelung der einzelnen Drehzahlstufen gegeneinander dergestalt, daß die nächsthöhere Drehzahlstufe
die nächstniedrigere bei ihrer Einschaltung automatisch abschaltet, wobei insbesondere auch über Zeitglieder
eine verzögerte Relaiseinschaltting bei schneller
Relaisabschaltung Kurzschlüsse verhindert. Hervorzuheben ist ferner das Verhindern von oszillierenden
Schaltungen zwischen zwei benachbarten Stufen sowie ferner die besondere steuertechnische Anknüpfung
einer Grundlast, dergestalt, daß bei Ausfall der elektronischen Steuerung der Lüfter in jedem Fall mit
einer Grunddrehzahl weiter betrieben werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend unter Bezugnahme auf das in der
Zeichnung dargestellte Schaltschema näher beschrieben.
Mit der dargestellten Steuereinrichtung wird eine Lüfteranlage betrieben, deren Antrieb aus einem
Kondensatormotor in Verbindung mit einem Spartransformator besteht, welcher Spartransformator im zugrunde
gelegten Ausführungsbeispiel durch entsprechende Anzapfungen vier verschiedene Drehzahistufen
vorsieht, die über die Steuereinrichtung durch Betätigung
entsprechender Relais eingeschaltet werden können. An die Steuereinrichtung wird dabei an den
durch Symbole gekennzeichneten Stellen eine stabilisierte Versorgungsspannung angelegt. Die Steuereinrichtung
beinhaltet zunächst als Meßwertaufnehmer einen Heißleiter 1, der seinen inneren Widerstand in
Abhängigkeit von der Temperaturänderung nach einer Exponentialfunktion ändert, wobei als Koeffizient der
Exponentialfunktion unter anderem auch eine Materialkonstante eingeht, dergestalt, daß die Kurve unterschiedliche
Steigungen hat Dem Heißleiter 1 ist daher ein Linearisierungsnetzwerk 2 nachgeschaltet, mit dem
die Exponentialfunktion annähernd in eine Gerade überführt wird, wie sie für den weiteren Steuervorgang
benötigt wird.
Die stabilisierte Versorgungsspannung, mit der der Heißleiter 1 beaufschlagt wird, muß gering sein, damit
der Heißleiter sich nicht selbst aufheizt und hierdurch die Messung verfälscht wird. Die sich aus der
Widerstandsänderung des Heißleiters ergebende Spannungsänderung ist also ebenfalls sehr klein. Aus diesem
Grund ist ein Operationsverstärker 3 nachgeschaltet, der in Form einer integrierten Schaltung ausgebildet ist.
Der Operationsverstärker 3 gibt an seinem Ausgang somit den Istwert ab, der eingangsseitig an vier
Komparatoren 4a, Ab, Ac, 4c1 zur Verfügung steht, mit
denen die vier Drehzahlstufen ein- und ausgeschaltet werden können. Die Komparatoren Aa bis Ad sind in
Form integrierter Schaltungen aufgebaut und haben eine geringe Eingangsfehlspannung, so daß eine nur
geringe Spannungsdifferenz zwischen dem eingegebenen Istwert und einem Sollwert vonnöten ist, um ein
Umschalten des Komparators an seinem Ausgang von beispielsweise der Ausgangsspannung Null auf eine
Ausgangsspannung L hervorzurufen. Die geringe Eingangsfehlspannung der Komparatoren ergibt eine
geringe Hysterese der Komparatoren.
Die den einzelnen Drehzahlstufen zugeordneten Sollspannungswerte, die eingangsseitig an den Komparatoren
Aa bis 4c/zur Verfügung gestellt werden, werden
an vier Präzisionspotentiometern 5 mit einer Linearität besser als 1% eingestellt, die ebenfalls mit der
stabilisierten Versos'gungsspannung beaufschlagt werden
Komparatoren der genannten Art arbeiten im Bereich ihrer Eingangsfehlspannung, also im Bereich
der Spannungsänderung, die in der Zeit bis zum
Erreichen der Ausgangsspannung L durchlaufen wird, als starke Linearverstärker, Da dies zeitlich bei sehr
genügen Temperaturänderungen sehr langsam gehen kann, man aber andererseits für die Einschaltung der
einzelnen Drehzahlstufen einen exakten und genau definierten Schaltpunkt benötigt, sind den Komparatoren
Aa bis Ad jeweils Schmitt-Trigger 6a bis 6t/
nachgeordnet. Es handelt sich hierbei um Ein-Aus-Schalter in Form digitaler integrierter Schaltungen, die
ohne Eingangsfehlspannung arbeiten. Wählt man dabei die Ansprechspannung für die Ein-Aus-Schaltung der
Schmitt-Trigger als etwa in der Hälfte der Spannungsdifferenz zwischen der Ausgangsspannung Null und der
Ausgangsspannung L des betroffenen Komparators liegend, läßt sich hierdurch ohne weiteres beispielsweise
eine Gesamthysterese der Steuereinrichtung, die sich aus der Eingangsfehlspannung der Komparatoren und
der Hysterese der Schmitt-Trigger ergibt, von ±0,1°K
erzielen dergestalt, daß bei einer Ten ^raturschwankung
von 0,i"K bereits die entsprechende nächste Drehzahlstufe eingeschaltet wird.
Über die den einzelnen Schmitt-Triggern 6a bis 6t/
nachgeordneten Inverter 13, 14, 15, 16 werden die Schaltverstärker 17,18,19,20 angesteuert, die ihrerseits
die Relais 21, 22, 23, 24 betätigen, mit denen die einzelnen Drehzahlstufen des Lüfters geschaltet werden.
Dabei sind die einzelnen Schmitt-Trigger der verschiedenen Drehzahlstufen durch Diorisngruppen 7,
8, 9 derart gegeneinander verriegelt, daß immer nur einer der Schmitt-Trigger durchgesteuert ist, während
dann die übrigen Schmitt-Trigger gesperrt sind. Der Schmitt-Trigger der nächsthöheren Stufe schaltet dabei
den Schmitt-Trigger der nächstniedrigeren Stufe ab. Ferner sind in den Schaltverstärkern 17, 18, 19 und 20
über /?C-Glieder Zeitverzögerungen für die Einschaltphase
der Relais 21, 22, 23 und 24 eingebaut, während über den entsprechenden Kondensator und einen
Transistor die Ausschaltzeit der Relais kurz gehalten ist. Hierzu beinhalten die Schaltverstärker einen hochohmigen
E;.igangswiderstand und einen Kondensator sowie einen Transistor. Der Kondensator kann sich über den
Transistor sofort entladen. Die besonderen Vorteile bestehen darin, daß durch die Einschaltverzögerung der
Relais und die schnelle Ausschaltung der Relais gewährleistet ist, daß eines der Relais erst dann
tatsächlich einschaltet, wenn das andere Relais mit Sicherheit ausgeschaltet ist, so daß ein Kurzschluß mit
Sicherheit vermieden ist. Ergibt die Raumtemperaturdifferenz somit beispielsweise, daß von der Drehzahlstufe,
die über Relais 21 eingeschaltet ist, auf die nächsthöhere Drehzahlstufe überzugehen ist, spricht
der Schiiitt-Trigger 6b an, schaltet über die Diodengruppe
7 den Schmitt-Trigger 6a aus und schaltet mit entsprechender Einschaltverzögerung das Relais 22 ein,
welche Verzögerung ausreicht, sicherzustsllen, daß in jedem Fall das Relais 21 vorher abgeschaltet ist. Die
schalttechnische Verknüpfung ist dabei so getroffen, daß der Schmitt-T. igger der jeweils höchsten in
Betracht kommenden Spannungsstufe durchgesteuert ist, während die Schmitt-Trigger sämtlicher niedrigerer
Spannungsstufen verriegelt sind.
Bei einer derartigen Steuereinrichtung, die eine derart kleine Hysterese hat und die auf derart kleine
Spanniingsditferenzen anspricht, können kurzzeitige TemDeraturschwankungen oder kann schon das Ein-
schalten der nächsthöheren Stufe eine derartige Spannungsschwankung in der Versorgungsspannung
hervorrufen, daß, wenn die Schmitt-Trigger zweier benachbarter Stufen sich in der Nähe ihrer die
Schaltung hervorrufenden Schwellpunkte befinden, es -, zu einem oszillierenden Ein- und Ausschalten der
Schmitt-Trigger der benachbarten Stufen kommt. Um das zu verhindern, sind zusätzlich zwischen den
einzelnen Stufen nachschaltbare als integrierte Schaltungen ausgeführte monostabile Multivibratoren 10, 11 ι ο
und 12 vorgesehen, die in einer gesonderten gegenseitigen Verriegelung der Stufen ein derartiges Oszillieren
verhindern. Die Tatsache, daß die monostabilen Multivibratoren nachschaltbar sind, bewirkt, daß sie bei
jedem neuen eingangsseitigen Spannungsimpuls wieder r, mit der vollen ihnen innewohnenden Zeitkonstante
durchschalten, so daß es bei zweckentsprechender Auslegung der Zeitkonstanten über ein RC-G\\cd zur
Verhinderung weiterer Impulse kommt und damit in Stufe mit der höchsten Spannung abgeschaltet, ergibt
sich hier am Relais 24 der größte, am längsten anstehende Lichtbogen, der mit Sicherheit verschwunden
sein muß, wenn das Relais 23 dann anspricht. Der Multivibrator 12 hält den Schmitt-Trigger 6c solange
ausgeschaltet, bis das gewährleistet ist.
Der Lüfter läuft zweckmäßig in jedem Fall mit einer Grunddrehzahl entsprechend einer Grundlast, um in
jedem Fall auch bei Ausfall der elektronischen Steuereinrichtung einen gewissen Lüftungseffekt
sicherzustellen. Das die Grunddrehzahl schaltende Relais 29 ist bei laufender Grunddrehzahl geöffnet und
bei Arbeiten eine der nachgeordneten Stufen geschlossen.
Die Grunddrehzahl ist also über einen Ruhekontakt geschaltet. Die Schaltung erfolgt ausgehend von jeder
der nachgeordneten Stufen. Dabei ist dafür Sorge getragen, daß das Relais 29 verzögert ausschaltet, die
Grunddrehzahl also verzögert eingeschaltet wird, während das Relais 29 schnell einschaltet, die Grundlast
Fa!! ill Π θ52ί!!ϊ6Γ6Π der Sch!Ti!tt~'Fr'CftIiir-^f'kal- ■>*· α I er» c/'hnpli α 11 cap er ha It pt u/irH Hipr^ii i«t pinp
tungen benachbarter Stufen verhindert ist. Dabei ist die eingestellte 2!eitkonstante der monostabilen Multivibratoren
10, 11 und 12 so gewählt, daß sich eine zusätzliche Zeitverzögerung ergibt, die größer ist als diejenige, die
den Schaltverstärkern 17, 18, 19 und 20 bei der >-,
Einschaltung der Relais innewohr.i. Dieses wird dann mit Vorteil ausgenutzt, wenn infolge entsprechender
Temperaturänderungen die Steuereinrichtung sich von Stufe zu Stufe herunterschaltet. Wird dabei nämlich die
Diodenverriegelung 25 votgesehen, die auf einen Schmitt-Trigger 26 arbeitet. Die Diodenverriegelung 25
mit dem Schmitt-Trigger 26 stellen das Verzögerungsglied dar, über das die Grunddrehzahl langsam
eingeschaltet wird, wenn die erste Drehzahlstufe schnell abfällt. Das Ausschalten der Grunddrehzahl, d. h. das
Schließen des Relais 29, geschieht schnell über eine der Dioden 27 und den Transistor 28.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Schaltungsanordnung zum Steuern der Drehzahl eines einen Lüfter antreibenden Elektromotors,
mit einem temperaturabhlngigen Meßwertaufnehmer, mit de"m entsprechend einstellbarer Temperaturstufen verschiedene abgestufte Drehzahlen einschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß als Meßwertaufnehmer ein Heißleiter (1) vorgesehen ist, der Ober ein Linearisierungsnetzwerk (2)- und einen Operationsverstärker (3),
mehrere, eine geringe Eingangsfehlspannung aufweisende, in Form integrierter Schaltungen aufgebaute Komparatoren (4a bis \d) ansteuert, die in
einer Anzahl entsprechend der gewünschten Stufen- -.5 zahl vorgesehen sind und denen in ihrer Verbindung
zu den die jeweiligen Drehzahlstufen einschaltenden Relais (21 bis 24) Ein-Aus-Schalter (6a bis Sd) in
Form digitaler integrierter Schaltungen nachgeordnet sind.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ein-Aus-Scha'ter (82 bis Sd)
als Schmitt-Trigger ausgebildet sind und mittels Diodengruppen (7, 8, 9) derartig gegeneinander
verriegelt sind, daß nur einer von ihnen, und zwar der der jeweils höheren Spannungsstufe, unter
Ausschaltung der übrigen durchsteuert und daß vor den Relais (21 bis 24) Schaltverstärker (17 bis 20)
angeordnet sind, die auf eine zeitverzögerte Relaiseinschaltung bei schneller Relaisausschaltung
ausgelegt sind.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung des Oszillierens benachbarter Schmitt-Trigger den Ein-Aus-Schalter (6a bis Sd) monoitabile Multivibratoren (10,
U, 12) nachgeschaltet sind, deren Zeitverzögerung einen größeren Wert hat als die Zeitverzögerung für
die Relaiseinschaltung der Schaltverstärker (17 bis 20).
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grundlast-Drehzahl des
Lüfters über einen Ruhekontakt eines Relais (29) ein- und ausschaltbar ist, welches Relais (29) von
jedem der Ein-Aus-Schalter (6a—Sd) über eine Verzögerungseinrichtung (25, 26) verzögert ausschaltbar, dabei aber schnell einschaltbar ist
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782845437 DE2845437C2 (de) | 1978-10-19 | 1978-10-19 | Schaltungsanordnung zum Steuern der Drehzahl eines einen Lüfter antreibenden Elektromotors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782845437 DE2845437C2 (de) | 1978-10-19 | 1978-10-19 | Schaltungsanordnung zum Steuern der Drehzahl eines einen Lüfter antreibenden Elektromotors |
Publications (2)
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DE2845437A1 DE2845437A1 (de) | 1980-04-30 |
DE2845437C2 true DE2845437C2 (de) | 1983-07-14 |
Family
ID=6052519
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782845437 Expired DE2845437C2 (de) | 1978-10-19 | 1978-10-19 | Schaltungsanordnung zum Steuern der Drehzahl eines einen Lüfter antreibenden Elektromotors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2845437C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3342031B4 (de) * | 1982-11-23 | 2005-01-13 | Papst Licensing Gmbh & Co. Kg | Schaltungsanordnung zur Drehzahlsteuerung eines Elektromotors |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3804745A1 (de) * | 1988-02-16 | 1989-08-24 | Man Nutzfahrzeuge Gmbh | Kuehlanlage fuer brennkraftmaschinen |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2336177A1 (de) * | 1973-07-16 | 1975-02-06 | Siemens Ag | Einrichtung zur temperaturabhaengigen steuerung der drehzahl von ventilatoren |
-
1978
- 1978-10-19 DE DE19782845437 patent/DE2845437C2/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3342031B4 (de) * | 1982-11-23 | 2005-01-13 | Papst Licensing Gmbh & Co. Kg | Schaltungsanordnung zur Drehzahlsteuerung eines Elektromotors |
Also Published As
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DE2845437A1 (de) | 1980-04-30 |
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