DE3140179A1

DE3140179A1 - "schaltung zur lastabhaengigen drehzahlsteuerung"

Info

Publication number: DE3140179A1
Application number: DE19813140179
Authority: DE
Inventors: Gerald 7910 Neu-Ulm Tiltscher
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1981-10-08
Filing date: 1981-10-08
Publication date: 1983-04-28
Also published as: DE3140179C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur lastabhängigen Drehzahl-
steuerung bzw. zum Konstanthalten der Drehzahl eines Gleichstrom motors bei Leerlauf und sprungartig angelegter Last, Insbesondere für kleinere Gleichstrommotoren, wie sie beispielsweise für Buchungsmaschinen verwendet werden.
Schaltungen dieser Art sind aus der Praxis bekannt, und zwar in Fonm einer digitalen Drehzahlregelung eines Gl eichstrcmmotors für den Papiereinzug eines MatrixdruckersO Abgesehen davon daß der Aufwand für die bekannten Schaltungen relativ hoch ist9 zeigt ihre praktische Anwendung Nachteile, die sich z B. bei bestimmten Motortypen in sehr lauten und ungleichmSßgen Getriebegeräuschen äußern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der mit geringem Aufwand eine zufriedenstellende lastabhängige Drehzahl steuerung erreicht Wurde Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß ein Motor bei Leerlauf, geringer Last und hoher Last verschiedene Ströme aufnimmt und löst das Problem, dem Motor, der bedingt durch eine hohes sprungartig anliegende Last einen hohen Strom aufnehmen möchte, ihn jedoch aufgrund der für den Leerlauf bzw. für geringe Last bemessenen niedrigen Versorgungsspannung nicht ziehen £62nnS zum gegebenen Zeitpunkt die Versorgungsspannung entsprechend zu erhöhen, um den gewünschten Strom zu liefern mit den in den Patentansprüchen angegebenen Mitteln.
In der beanspruchten Schaltung stellt ein Stromwächter die Oberschreitung eines bestimmten eingestellten Stromes fest und meldet sie an eine programmierte Spannungsquelle titer, die mit der Meldung die Versorgungsspannung um den vorher programmierten Betrag erhöht. Damit erhält der Gleichstrommotor für die Dauer der erhöhten Last eine höhere Spannung und damit einen höheren Stroms Um diese Steuerung nicht nur für zwei Lastzustände sondern auch mehrstufig für mehrere Lasten auszubilden, genügt es, eine entsprechende Zahl von Stromwächtern vorzusehen und die programmierbare Spannungsquelle mit entsprechend vorprogrammierten Spannungsvorwahl ei ngängen zu versehen.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht in der Einfachheit der Schaltung und dem damit erreichbaren, für viele Anwendungszwecke ausreichenden Ergebnis, d. h. einer unabhängig vom Lastzustand gleichbleibenden Drehzahl des von der Schaltung versorgten Motors.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend erläutert.
Es zeigen Fig. 1 die Schaltung einer einstufigen lastabhängigen Drehzahl steuerung eines Gleichstrommotors und Fig. 2 die Schaltung einer mehrstufigen Steuerung.
In Fig. 1 stellt ein Transistor V1 zusammen mit Dioden V2 und V3 eine in Verbindung zu V+ zum Motor hin programmierbare Spannungsquelle dar, die durch den Zener-Wert von V2 im Spannungswert programmiert werden kann und über einen Widerstand R3 zum Motor hin eingeschaltet wird (und zwar durch Verbindung des Widerstandes R3 über einen Schalter S1 nach OV).
Bei Belastung des Motors über einen durch einen Schwellwertgeber R6, R7 eingestellten Wert hinaus wird nun ein Stromwächter, bestehend aus einem Strmiabfühlwiderstand R4, dem Schwellwertgeber R6 und R7 und dem Komparator C, über einen Transistor V4 und den durch die Zenerdiode V2 vorprogrammierten Spannungssprung das Durchschalten des Transistors V1 veranlassen.
Die hierbei durchlaufenen Schaltzustände bedeuten, daß der Motor M entweder an einer gegenüber der Spannung der Spannungsquelle reduzierten Spannung liegt, die durch den Zener-Wert der Diode V2 bestimmt wird. Bei einer Netzspannung von z. B. 20 Volt kann daher durch eine Spannungsreduktion von 5 Volt an der Zenerdiode V2 der Motor mit 15 Volt versorgt werden. FUr den Fall, daß die Last am Motor sprungartig steigt, bewirkt der Schwellwertgeber R6/R7, veranlaßt durch den größeren Spannungsabfall am Widerstand R4, das Aktivwerden des Komparators C, der durch den jetzt fließenden Basisstrom am Transistor V4 dem Translator V1 Basisstrom zuführt, so daß der Transistor V1 durchschaltet und an den Motor M die volle Netzspannung (z. B. 20 Volt) legt.
Im einzelnen besitzt die Schaltung nach Fig 1 zwischen den Klemmen V+ und 0V der Spannungsquelle einen Spannungsteiler, der aus dem Widerstand R1, der Zenerdiode V2 und dem Widerstand 3 besteht. Der Schalter S1 dient zum Einschalten des Motors. Am Verbindungspunkt zwischen der Zenerdiode V2 und dem Widerstand R3 ist über die Diode V3 die positive Klemme des Motors angeschlossen. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R1 und der Zenerdiode V2 liegt an der Basis des Transistors Vi, dessen Emitter-Kollektorstrecke zwischen die positive Klemme der Spannungsquelle und der positiven Eingangsklemme des rotors M geschaltet ist. Diesem Verbindungspunkt wird eine von der jeweiligen anzukuppelnden Belastung abhängige Steuerspannung zugeführt.
Diese Steuerspannung wird von dem zwischen die negative Klervjs des Motors M und die negative Klemme der Spannungsquelle geschalteten Stromabfühlwiderstand R4 abgeleitet und über eine Schllertschaltung, die aus den beiden Widerständen R6 und R7 besteht dem Komparator C zugeführt.
Zur Verstärkung der Steuerspannung dient ein Transistor V4, an dessen Basis die Ausgangsspannung des Komparators C liegt. Der Kollektor des Transistors V4 ist über einen Vorwiderstand R2 an die Basis des Transistors V1 gelegt, dessen Kollektor, wie bereits erwähnt, an der positiven Klemme des Motors M liegt. Zum Einstellen der Schwellwertspannung ist der Widerstand R7 regelbar ausgeführt. Durch den Stromabfühlwiderstand R4 wird bei angekuppelter Belastung somit eine Vergleichsspannung geliefert, die die Klemmenspannung des Motors M für die Dauer der hohen Last erhöht.
Sind mehrere Belastungen vorgesehen, die sich in ihrem Wert unterscheiden und in beliebiger Reihenfolge angelegt werden können, so sind mehrere Einrichtungen zur Gewinnung der Steuer- bzw. Vergleichsspannung erforderlich. Eine solche Schaltung ist in Fig. 2 dargestellt.
Die Stromwächter I, II und III, die diesen verschiedenen Belastungen zugeordnet sind, liegen an je einer Diode V3; V31,V32, wobei den Zenerdioden V21 und V22 je ein Transistor V41 bzw. V42 über Widerstände R31 und R32 vorgeschaltet ist. An den Verbindungspunkten zwischen den Zenerdioden und den Widerständen ist über die Dioden V31 und V32 die positive Klemme des Motors M angeschlossen. Der Stromwächter I wird über den Schalter S1, der über den Widerstand R3 an der Zenerdiode V2 liegt, an die Diode V3 gelegt, die ebenfalls an der positiven Klemme des Motors liegt.
Der Stromwächter III liegt an der Basis des Transistors V41, dessen Ausgany über dem Widerstand R31 gemeinsam mit den Ausgängen der Zenerdioden V21, V22 und V2 an der Basis des Transistors V1 liegt, dessen Emitter-Kollektorstrecke von der positiven Klemme der Spannungsquelle zur positiven Klemme des Motors führt. Die Basis ist außerdem über den Widerstand R1 mit der positiven Klemme der Spannungsquelle verbunden. Die Zenerwerte der Zenerdioden V2, V21 und V22 stellen die gewünschten Spannungsstufen dar.
Ober die jeweiligen Regelwiderstände in den Stromwächtern I, II oder III kann der gewünschte vorgegebene Scliwellwert eingestellt werden (vgl. R7 in Fig. 1).
Die Schaltung gemäß Fig. 2 folgt dem Grundprinzip der Schaltung gemäß Fig. 1, so daß eine reduzierte Spannung der Spannungsquelle stufenweise wieder auf die volle Netzspannung erhöht werden kann.
So ist möglich, beispielsweise, ausgehend von einer Spannungsquelle, die 20 Volt liefert den Motor in einer ersten Stufe mit 10 Volt, in einer zweiten Stufe mit 15 Volt und in der dritten Stufe wieder mit der vollen Spannung der zur Verfügung stehenden Spannungsquelle, d. h. wie angenommen mit 20 Volt, zu betreiben.
L e e r s e i t e

Claims

Schaltung zur lastabhängigen Drehzahisteuerung Patentansprüche Schaltung zur lastabhängigen Drehzahl steuerung bzw zum Konstanthalten der Drehzahl eines Gleichstrommotors bei Leerlauf und sprungartig angelegter Lastg insbesondere fUr kleinere Gleichstrommotoren, wie sie beispielsweise fUr Buchungsmaschinen verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Klemmen (V+, OV) der Speisespannungsquelle ein aus einem Widerstand (R1) einer Zenerdiode (V2; V21, V22) und einem Widerstand (R3; R31, R32, R33) bestehender Spannungsteiler vorgesehen ist, an dessen Verbindungspunkt zwischen der Zenerdiode (V2; V21, V22) und dem Widerstand (R3; R31, R32, R33) über eine Diode (V3; V31, V32) die positive Klemme des Motors (M) angeschlossen ist und der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand (R1) und der Zenerdiode (V2; V21, V22) an der Basis eines Transistors (V1) liegt, dessen Emitter-Kollektorstrecke zwischen die positive Klemme (V+) der Spannungsquelle und die positive Eingangsklemme des Motors (M) geschaltet ist, wobei am Verbindungspunkt zwischen Widerstand (R1) und Zenerdiode (V2; V21, V22) bzw. an der Basis des Transistors (V1) eine von der jeweiligen Belastung des Motors abhängige Steuerspannung anliegt.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die belastungsabhängige Steuerspannung von einem in der negativen Speiseleitung des Motors (M) liegenden Stromabfühlwiderstand (R4) abgenommen wird und über einen Schwellwertgeber (R6, R7) und einen Komparator (C) am Verbindungspunkt zwischen Widerstand (R1) und Zenerdiode (V2; V21, V22) bzw. an der Basis des Transistors (V1) anliegt.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Komparators (C) an der Basis eines weiteren Transistors (V4; V41, V42) liegt, dessen Kollektor an der Basis des Transistors (V1) und dessen Emitter an der negativen Klemme (OV) der Spannungsquelle liegt.
4. Schaltung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Steuerschaltungen bzw. Stromwächter (I, II, III) vorgesehen sind, die je von Transistoren (V4; V41, V42) geschaltet sind, deren Emitter an der negativen Klemme der Spannungsquelle liegen und deren Kollektor die gestuften Spannungen zugeteilt sind und diesen entsprechende Steuerspannungen über Dioden (V3; V31, V32) an die positive Klemme des Motors legen (Fig. 2).