DE3151174A1 - Ueberstrom-schutzvorrichtung fuer einen gleichstrommotor - Google Patents
Ueberstrom-schutzvorrichtung fuer einen gleichstrommotorInfo
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Description
Überstrom-Schutzvorrichtung für einen Gleichstrommotor
Die Frfindung betrifft eine Überstrom-Schutzvorrichtung für einen Gleichstrommotor, um insbesondere vor einem überstrom
des mit Schwerlast laufenden oder durch überlast blockierenden
Gleichstromes zu schützen, damit eine überhitzung oder
ein dadurch entstehendes Brennen oder Schmoren der Wicklungen des Motores verhindert wird.
Figur 1 zeigt ein Schaltbild einer herkömmlichen Überstrom-Schutzvorrichtung
für einen Gleichstrommotor, um vor einem Überstrom des mit Schwerlast laufenden Gleichstrommotores zu
schützen»
Die Figur 1 umfasst ein Gleichstrom-Drehzahl-Steuerungssystem im wesentlichen einen Gleichstrommotor M und eine
Drehzahl-Steuerungsschaltung CO. Ein Überstrom-Schutzelement, wie beispielsweise eine Sicherung Fu liegt in Reihe mit der
Drehzahl-Steuerungsschaltung CO zu einer Strom- bzw. Spannungsquelle
, um dadurch den Motor von der Strom- bzw. Spannungsguelle bei einem überstrom zu trennen.
Bei der oben beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung wird die Stromeinspeisung zur Strom- bzw., Spannungscjuelle mittels der
Drehzahl-Steuerungsschaltung unterbrochen, wenn ein Überstrom
des Gleichstrommotores einen vorbestimmten Wert übersteigt. Sobald die Stromeinspeisung abgeschaltet ist, kann der Motorbetrieb
nicht wieder hergestellt werden, selbst wenn die Ursache für den überstrom beseitigt ist, was für die herkömmliche
Vorrichtung problematisch ist. Auch kann die Wiederherstellung der Stromeinspeisung nicht erreicht werden, bis die
Sicherung oder ein ähnliches Bauteil ausgewechselt oder
wieder betriebsbereit ist. Daher ist es mühsam und aufwendig, die Sicherung oder das ähnliche Bauteil dann zu erneuern, wenn
der Motor beispielsweise in einer kompakten Tonwiedergabeanlage, wie beispielsweise einem Bandaufzeichnungsgerät oder
dergleichen untergebracht ist.
Die Erfindung soll so eine Überstrom-Schutzvorrichtung für
einen Gleichstrommotor schaffen, die nicht nur das oben aufgezeigte Problem der herkömmlichen Überstrom-Schutzvorrichtungen
ohne schädlichen Einfluß auf das Betriebsverhalten des Motores
beseitigt, sondern auch eine hohe Zuverlässigkeit besitzt.
Beispiele für den Stand der Technik und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1 ein Schaltbild der herkömmlichen Überstrom-Schutzvorrichtung
für einen Gleichstrommotor;
Figur 2 ein Blockschaltbild, das schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Überstrom-Schutzvorrichtung darstellt;
Figur 3 ein Schaltbild eines Beispieles eines Drehzahl-Steuerungssystems
3 und einer Überstrom-Fühlerschaltung 4 der Vorrichtung von Figur 2;
Figur 4 ein Schaltbild eines Beispieles einer Zeitkonstantenschaltung
5 der Vorrichtung von Figur 2;
Figur 5 ein Schaltbild eines Beispieles einer Konstantspannungsschaltung
7 der Vorrichtung von Figur 2;
Figur 6 ein Schaltbild eines Beispieles eines Spannungsvergleichers
6 der Vorrichtung von Figur 2/
Figur 7 ein Schaltbild eines Beispieles einer Signalhalteschaltung
8 der Vorrichtuna von Figur 2/
Figur 8 ein Schaltbild eines Beispieles einer Trennschaltung 9
der Vorrichtung von Figur 2; und
Figur 9 den Verlauf von Signalen an verschiedenen Punkten der Vorrichtung von Figur 2..
Die tiberstrom-Schutzvorrichtung für einen Gleichstrommotor
gemäß der Erfindung umfasst?
Eine Überstrom-Fühlerschaltung zur Abgabe eines Ausgangssignales,
wenn der Versorgungsstrom für den Gleichstrommotor einen vorbestimmten Wert überschreitet,
eine Konstantspannungsschaltung zum Erzeugen einer Bezugsspannung ,
eine Zeitkonstantenschaltung zur Abgabe eines Ausgangssignales, dessen Pegel nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit ab dem Zeitpunkt
ansteigt, wenn ein Ausgangssignal der Überstrom-Fühlerschaltung empfangen wird,
einen Spannungsvergleicher zum Vergleichen des Ausgangssignalpegels
der Zeitkonstantenschaltung mit der Bezugsspannungs der Konstantspannungsschaltung und zur Abgabe eines EIN-Ausgangssignales,
wenn der Ausgangssignalpegel größer als die Bezugsspannung ist,
eine Signalhalteschaltung zum Halten eines Ausgangsignalpegels des Spannungsvergleichers, und
eine Trennschaltung zum Abschalten des Versorgungsstromes für den Gleichstrommotor nach Empfang des Ausgangssignales der
Signalhalteschaltung=
Im folgenden wird die Überstrom-Schutzvorrichtung qemäß der
Erfindung an Hand der Figuren 2-9 näher beschrieben.
Figur 2 ist ein Blockschaltbild, das schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Überstrom-Schutzvorrichtung zeigt.
In Figur 2 umfasst ein Drehzahl-Steuerungssystem 3 einen Gleichstrommotor
1 und eine Drehzahl-Steuerungsschaltunq 2. Eine Überstrom-Fühlerschaltung 4, die ein Ausgangssignal abgibt;
wenn der Versorgungsstrom für den Gleichstrommotor 1 einen vorbestimmten Wert überschreitet, ist mit einem Ausaanqsanschluß
B der Drehzahl-Steuerunqsschaltung 2 verbunden. Ein Ausganganschluß C der Überstrom-Fühlerschaltung 4 ist an einen
Eingangsanschluß C einer Zeitkonstantenschaltung 5 angeschlossen, und ein Ausgangsanschluß D der Zeitkonstantenschaltung
5 ist mit einem ersten Eingangsanschluß D1 eines Spannungsvergleichers 6 verbunden. Ein Ausgangsanschluß"E
einer Konstantspannungsschaltung 7 ist mit einem zweiten Eingangsanschluß E1 des Spannungsvergleichers 6 verbunden.
Ein Ausgangsanschluß F des Spannungsvergleichers 6 ist an
einen Eingangsanschluß F' einer Singnalhalteschaltung 8 angeschlossen, und ein Ausgangsanschluß G der Signalhalteschaltung
8 ist mit einem Eingangsanschluß π1 einer Trennschaltung 9
verbunden. Ein Ausgangsanschluß H der Trennschaltung 9 ist an einen Eingangsanschluß H1 der Drehzahl-Steuerungsschaltung
angeschlossen.
Schaltbilder von Beispielen der jeweiligen mit den Bezugszahlen 2-9 in Figur 2 bezeichneten Schaltungsblöcke sind jeweils
in den Figuren 3-8 dargestellt.
Schalbilder eines Beispieles des Drehzahl-Steuerungssystems und einer Überstrom-Fühlerschaltung 4 sind in Figur 3 gezeigt.
In Figur 3 umfasst die Drehzahl-Steuerungsschaltung 2 eine
Steuerung 2C und einen Treiber 2D. Transistoren 11,12 und
des gleichen Leitungstyps (NPN-Typ) und mit den gleichen elektrischen Eigenschaften sind mit ihren Basen und Kollektoren
zusammengeschaltet, wobei die Basen an einen Eingangs-
OO DOOC
O 0 O O OO
anschluß H" angeschlossen sind. Die Emitter dieser Transistoren
11,12,13 sind jeweils über Emitterwiderstände 14,15,16 des
gleichen Widerstandswertes mit dem negativen Anschluß ©der Strom- bzw» Spannungsquelle, insbesondere den Erdanschluß,
verbunden» Die Transistoren 11,12,13 mit den zusammengeschalteten
Basen bilden zusammen mit einem NPN-Transistors eine Stromsn.ieaelschaltung, die den Laststrom I des Gleichstrommotores
1 steuert. Der NPN-Transistor 17 hat die gleichen elektrischen Eigenschaften wie die Transistoren 11,12,13
und liegt gemeinsam an deren Basen, um eine Stromspiegelschaltung zu bilden. Der Emitter des Transistors 17 ist über einen
Widerstand 19 an den negativen Anschluß © der Strom- bzw.
Spannungsquelle, insbesondere an den Erd- bzw. Masseanschluß angeschlossen, und der Kollektor des Transistors 17 ist über
einen Widerstand 19 mit dem positiven Anschluß 0 der Strombzw. Spannungsquelle verbunden» Die Basis eines PNP-Transistores
20 ist an des Kollektor des Transistors 17 angeschlossen, während der Emitter des Transistors 20 mit dem positiven Anschluß
{+) der Strom- bzw. Spannungsquelle verbunden ist, und
der Kollektor des Transistors 20 liegt über einem Widerstand 21 am Erdanschluß 0 . Ein PNP-Transistor 22 ist mit seiner
Basis an den Kollektor des Transistors 20, mit seinem Emitter an den Erdanschluß Q und mit seinem Kollektor an einen Ausgangsanschluß
C angeschlossen. Wenn der Widerstandswert des Widerstandes 18 gleich dem Widerstandswert der Widerstände
14 ρ 15 oder 16 gewählt ist, fließen die gleichen Ströme durch
den Kollektor der Transistoren 11,12,13,17» D.H., der durch
den Transistor 17 fließenden Strom beträgt ein Drittel des
Laststromes I des Gleichstrommotores 1» a
Es sollen folgende Definitionen gelten;
1^7 . .. Strom der durch den Transistor 17 fließt,
I ..» Versorgungsstrom für den Gleichstrommotor 1, η .s. Anzahl der mit ihren Kollektoren und Basen zusammengeschalteten
Transistoren 11,12,13 der Stromspiegelschaltung,
durch die der Laststrom des Gleichstrommotores 1 fließt.
Rn... Widerstandswert der in Reihe mit dem Emitter der jeweiligen
Transistoren 11,12,13... der Stromspiegelschaltung verbundenen
Widerstände 14,15 oder 16... ,
R.o Widerstandswert des Widerstandes 18, der mit dem Emitter des
ίο ;
Transistors 1^7 verbunden ist.
Der Kollektorstrom I17 des Transistors 17 ist dann gegeben
durch:
17 η
Damit ist der Spannungsabfall am Widerstand 19, insbesondere
die Emitter-Basisspannung Vnri des Transistors 20, wenn der
' BE20
Widerstandswert des Widerstandes 19 den Wert R1g hat, gegeben durch:
Widerstandswert des Widerstandes 19 den Wert R1g hat, gegeben durch:
Wenn die Spannung VD„ die Basis-Emitter-Schwellenwert-
20
spannung (etwa 0,6 bis 0,7 V) des Transistors 20 überschreitet,
schaltet der Transistor 20 ein, und auch der Transistor 22 schaltet ein, da die Spannung am Widerstand 21, insbesondere
die Basis-Emitterspannung des Transistors 22, dessen Schwellenwertspannung überschreitet.
Indem für die Anzahl η der Transistoren, die die Stromspiegelschaltung
bilden, und für den Widerstandswert der jeweiligen Widerstände Rn, R18/ R-i 9 ein geeigneter Wert gewählt
wird, kann ein Uberstrom-Fühler-Einstellpunkt I ' wie
folgt bestimmt werden:
ϊ - = η x ^- x ^- x VRF Ä,nx_i£x-Α-xo.€ .... (3).
a R0 R19 BE20 R0 R19
Für die Gleichung (3) wird angenommen, daß die Schwellenwertspannung
des Transistors 20 auf 0,6 V gewählt ist.
In de1" oben erläuterten Weise ist die Überstrom-Fühlerschaltung
i erhaltbar, die ein EIN-Ausgangssignal des Transistors
OO ΟΑΏο ο CO
ö ** a ο β ' * * ο ο
O«6o OQ Ö Q Q α <j O · co Λ λ
22 beim Versorgungsstrom I des Motores 1 über dem Einstellpunkt I ' abgibt.
Figur 4 zeigt ein Beispiel eines Schaltbildes der Zeitkonstantenschaltung
5 von Figur 2 -
In Figur 4 liegt eine Konstantstromquelle 2 3 zwischen einem Eingangsanschluß C und einem positiven Anschluß (?) der Strombzw
ο Spannungsquelle, und die Basis eines Transistors 25 ist
mit dem Eingangsanschluß C verbunden. Eine Konstantstromquelle 24 liegt zwischen dem Kollektor des Transistors 25 und
dem positiven Anschluß (+) der Strom- bzw. Spannungsquelle, und
der Emitter des Transistors 25 ist mit dem Erdanschluß Q verbunden.
Ein Kondensator 26 liegt am Kollektor des Transistors 25 und am Erdanschluß 0 . Der Kollektor des Transistors 25 ist
mit einem Ausgangsanschluß D verbunden.
Wenn in der in Figur 4 gezeigten Zeitkonstantenschaltunq 5 die
Eingangsspannung am Einganqsanschluß C'auf dem hohen Pegel
ist, d.h., wenn insbesondere der Transistor 22 der Uberstrom-Fühlerschaltung
4 im AUS-Zusatand ist, fließt der von der Konstantstromquelle 23 eingespeiste Konstantstrom !„., durch
die Basis des Transistors 25 ο Zur gleichen Zeit fließt ein
von der Konstantstromquelle 24 abgegebene Konstantstrom I34
durch den Kollektor des Transistors 25. Daher ist das Potential des Ausgangsanschlußes D nahezu'Nullßann schaltet der
Transistor 22 der Überstrom-Fühlerschaltung 4 in den EIN-Zustand, die Eingangsspannung am Eingangsanschluß C wird fast
Null, und der Basisstrom des Transistors 25 wird abgeschaltet, und dem gemäß schaltet der Transistor 2 5 in dem AUS-Zustand.
Damit schaltet der druch den Transistor 25 fließenden Konstantstrom
I3. um und fließt in den Kondensator 26, um diesen
aufzuladen.
Wenn die Kapazität des Kondensators 26 den Wert C36 hat und
die Zeitdauer von Beginn des Ladens des Kondensators 26 den Wert T hat , ist eine Spannung V_ am Kondensator 26 ge-
I χ Τ
geben durch: T/ _ Q _ 24 ,..
geben durch: T/ _ Q _ 24 ,..
C C26 U26
Wie aus Gleichung (4) zu ersehen ist, ist die Spannung V-, eine Funktion der Ladezeit T der Kapazität 26.
Wie aus Gleichung (4) zu ersehen ist, ist die Spannung V-, eine Funktion der Ladezeit T der Kapazität 26.
Das Potential Vc des Ausgangsanschlusses D der Zeitkonstantenschaltung
wird durch die Gleichung (4) bestimmt. Wenn nun in Gleichung (4) der Strom I34 und die Kapazität C36 konstant
sind, ist die Spannung am Kondensator 26, insbesondere die Ausgangsspannung Vn der Zeitkonstantenschaltung 5, wie folgt:
V=V= χ τ (5)
D C C26
Figur 5 zeigt ein Beispiel der Zeitkonstantenschaltung 7 von Figur 2.
In Figur 2 sind die KOnstantstromquelle 27 und eine Zener-Diode
28 in Reihe an den Anschlüßen (+) , Q der Strom- bzw. Spannungsquelle
vorgesehen. Eine Bezugsspannung Vp, die mit der
Zener-Spannung Vz der Zener-Diode 28 einstellbar ist, wird am
Ausgangsanschluß E erhalten.
Zusätzlich ist die einzelne Zener-Diode 28 durch zwei oder mehrere in Reihe geschaltete Zener-Dioden ersetzbar, um eine
gewünschte Bezugsspannung zu erhalten, oder durch eine oder mehrere Silicium-Dioden, die für den oben erwähnten gleichen
Zweck in Reihe geschaltet sind.
Figur 6 zeigt ein Beispiel des Spannungsvergleichers 6 von Figur 2.
In Figur 6 bilden PNP-Transistoren 30,31, die an ihren Emittern zusammengeschaltet und über eine Konstantstromquelle 29
mit dem positiven Anschluß (+) der Strom- bzw. Spannungsquelle verbunden sind, einen Differenzverstärker. Emittergeerdete
NPN-Transistoren 32,33 sind an ihren Basen zusammengeschaltet und bilden eine Stromspiegelschaltung, wobei deren gemeinsame
Basis mit dem Kollektor des Transistors 32 verbunden ist. Weiterhin ist der Kollektor des Transistors 30 an den
Kollektor des Transistors 32 angeschlossen, und der Kollektor
des Transistors 31 ist mit dem Kollektor des Transistors 33 verbunden» Die Basis eines NPN-Transistors 34 ist mit dem Kollektor
des Transistors 33 verbunden, und der Emitter des Transistors 34 ist an den Erdanschluß Q der Strom- bzw. Spannungsquolle
angeschlossen. Die Basis des Transistors 3O ist mit dem ersten Eingangsanschluß D1 verbunden, und die Hasis des
Transistors 31 liegt am zweiten Eingangsanschluß E'. Der Kollektor des Transistors 34 ist mit dem Ausgangsanschluß F verbunden.
Wenn in diesem Fall die Eingangsspannung am ersten Eingangsanschluß D' kleiner als die Eingangsspannung am zweiten
Eingangsanschluß E1 ist, fließt ein Konstantstrom von der
Konstantstromquelle 29 durch den Transistor 30 und den Transistor 32. Dann fließt ein Basisstrom durch den Transistor 33
der Stromspiegelschaltung, und der Transistor 33 ist im EIN-Zustand;
daher ist der Transistor 34 im AUS-Zustand. Wenn die Eingangsspannung am ersten Eingangsanschluß D' höher als die
Eingangsspannung am zweiten Eingangsanschluß E! wird, schaltet
der Transistor 30 aus, und die Transistoren 32,33 der Stromspiegelschaltung schalten ebenfalls aus. Dann fließt der Konstantstrom
von der Stromquelle 29 durch den Transistor 31/ und der Transistor 34 schaltet ein.
Ein Beispiel der Signalhalteschaltung 8 von Figur 2 ist in
Figur 7 dargestellt. Die Kollektoren von emittergeerdeten
NPN-Transistoren 42 und 43 sind über Widerstände 36 und 37 verbunden und gemeinsam an einen Anschluß einer Konstantstromquelle
35 angeschlossen, während der andere Anschluß der Konstantstromquelle 35 an den positiven Anschluß (+) der Strombzw.
Spannungsquelle angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 42 ist ebenfalls mit einem Eingangsanschluß F1
verbunden, und die Basis des Transistors 4 2 ist über einen Widerstand 44 an den Erdanschluß Q der Strom- bzw. Spannungsquelle angeschlossen ist. Dagegen ist die Basis des Transistors
4 3 mit dem Kollektor des Transistors 42 verbunden. Die Kathode einer Diode 40 ist an die Basis des Transistors 42
angeschlossen, und die Anode der Diode 40 ist mit dem KoI-
lektor des Transistors 43 über einen Widerstand 38 verbunden.
Die Kathode der Diode 41 ist an einen Ausgangsanschluß G anqcschlos.'jon,
und dio Anoder dor Diode 4 1 ist mit; dom Kollektor
des Transistors 4 3 über einen Widerstand 39 verbunden. Weiterhin bilden die Transistoren 42,43, Widerstände 36,37,38,
39,44 und die Dioden 40,41 eine Flipflop-Schaltung. Während
des Anliegens einer Spannung .der Strom- bzw. Spannungsquelle an die Signalhalteschaltung 8 schaltet der Transistor 43 unmittelbar
ein, und der Transistor 42 schaltet aus.
Dann wird die Eingangsspannung des Eingangsanschlußes F! infolge
des Einschaltens des Transistors 34 des Spannungsvergleichers etwa Null , der Transistor 43 schaltet aus, und der
Transistor 42 schaltet ein. Dem—gemäß steigt die Ausgangsspannung des Ausgangsanschlußes G auf den hohen Pegel an.
Nunmehr behält die Ausgangsspannung des Ausgangsanschlußes G den hohen Pegel bei, selbst wenn die Eingangsspannung des
Eingangsanschlußes F1 als Ergebnis des Ausschaltens des Transistors
34 des Spannungsverglexchers 6 ansteigt, da der Basisstrom des Transistors 42 weiter durch den Widerstand 38 und
die Diode 40 fließt , um dadurch den Transistor 42 im EIN-Zustand zu halten. Daher verläuft das Eingangssignal zum Eingangsanschluß
F1 durch den Transistor 42, und der Transistor 4 3 behält den AUS-Zustand bei.
Die Ausgangsspannung des Ausgangsanschlußes G kann auf den niederen Pegel zurückkehren, in dem der Kollektor des Transistors
43 wenigstens für eine gewisse kurze Zeit geerdet oder die Strom- bzw. Spannungsquelle für eine gewisse kurze Zeit
ausgeschaltet wird.
Figur 8 zeigt ein Beispiel der Trennschaltung 9 von Figur 2.
Ein Transistor 46 ist mit seiner Basis an einen Eingangsanschluß G1, mit seinem Emitter an den Erd.anschluß Q der Strombzw.
Spannungsquelle und mit seinem Kollektor an einen Ausgangsanschluß H angeschlossen. Der Ausgangsanschluß H ist
mit dem Eingangsanschluß H' der Drehzahl-Steuerungsschaltung
2 verbunden, die in Figur 3 dargestellt ist„ Ein Widerstand
liegt über dem Basis und dem Emitter des Transistors 46, wobei der Widerstandswert des Widerstandes 45 gleich dem Widerstandswert
des Widerstandes 44 in der in Figur 7 gezeigten Signalhalteschaltung gewählt ist. Der Transistor 4 6 schaltet
ein, wenn die Eingangsspannung des Eingangsanschlußes G' die Basis-Emitter-Schwellenwertspannung (ungefähr 0,6 bis 0,7 V)
des Transistors 45 überschreitet=
Daher wird der Basisstrom der Transistoren 11,12,13 der Stromspiegelschaltung
dann abgeschaltet, wenn die Stillsetzschaltung im EIN-Zustand ist, d.h., wenn der
Transistor 46 im EIN-Zustand ist, und zur gleichen Zeit wird der Versorgungsstrom für den Gleichstrommotor 1 abgeschaltet.
Figur 9 zeigt, den Verlauf von Signalen an verschiedenen Punkten
der Vorrichtung von Figur 2. Der Gesamtbetrieb der erfindungsgemäßen
Vorrichtung wird im folgenden an Hand der Figuren 2 und 9 näher erläutert.
Figur 9 (V) zeigt den Signalverlauf der Stromquellen-Spannung
an deren Anschlüssen 0 und @ . Figur 9(1 ) zeigt den
Verlauf des Versorgungsstromes I für den Gleichstrommotor 1.
Der Signalverlauf für den Ausgangsanschluß C der Überstrom-Fühlerschaltung
4, insbesondere der Signalverlauf am Eingangsanschluß
C der Zeitkonstantenschaltung 5, ist in Figur 9 (c) dargestellt.
Zu einer Zeit t1, wenn der Versorgungsstrom I für den Gleich
I ' el
strommotor 1 ansteigt und den Überstrom-Fühler-Einstellpunkt
I ' erreicht, ändert sich der Signalverlauf am Ausgangsanschluß
C (d.h. am Eingangsanschluß C) von seinem hohen Pegelzustand
auf seinen niederen Pegelzustand. Daher beginnt zur Zeit tdie
Ausgangsspannung am Ausgangsanschluß D der Zeitkonstantenschaltung 5, insbesondere die Spannung am Kondensator 26,
anzusteigen, wie dies in Figur 9 (d) dargestellt ist. Wie
oben erläutert wurde, wird die Ausgangsspannung des Ausgangsanschlußes
D an den ersten Eingangsanschluß D1 des Spannungsvergleichers
6 gelegt. Wenn zur Zeit t„ die Eingangsspannung
am Eingangsanschluß D' des Spannungsvergleichers 6 die Zener-Spannung
V„ am Ausgangsanschluß E der Konstantspannungsschaltung 7, insbesondere die Eingangsbezugsspannung V„ des
zweiten Eingangsanschlußes E1 des Spannungsvergleichers 6,
überschreitet, fällt die Spannung am Ausrranasanschluß F des
Spannungsvergleichers 6 unmittelbar auf fast Null ab, wie dies·
in Figur 9 (f) dargestellt ist. Die Spannung des Anschlußes F ist die Spannung des Eingangsanschlußes F' der Signalhalteschaltung
8. Daher steigt zur Zeit t~ die Ausgangsspannung
des Ausgangsanschlußes G der Signalhalteschaltung 8 unmittelbar auf den hohen Pegel an, und die Spannung wird auf dem
hohen Pegel gehalten , wie dies in Figur 9 (e) dargestellt ist. Die Spannung am Ausgangsanschluß G wird an den Eingangsanschluß G' der Trennschaltung 9 abgegeben, und die Ausgangsspannung
am Ausgangsanschluß H der Trennschaltung 9 fällt unmittelbar auf fast Null abhängig von der Änderung der oben erwähnten
Ausgangsspannung der Signalhalteschaltung 8 ab,, wie
dies in Figur 9 (h) gezeigt ist. Wie oben erläutert wurde, ist der Ausgangsanschluß H der Trennschaltung 9 mit dem Eingangsanschluß
H1 der Drehzahl-Steuerungsschaltung 2 verbunden. Daher wird zur Zeit t2 der Basisstrom der Stromspiegelschaltung
(Transistoren 11,12,13) der Drehzahl-Steuerungsschaltung 2 abgeschaltet. Damit wird der Versorgungsstrom I für den
Gleichstrommotor 1 zur Zeit t, abgeschaltet, die um eine
kurze Zeit TT später als die Zeit t_ ist. Als Ergebnis hält
der Motor 1 an.
Wenn der Versorgungsstrom I abgeschaltet wird, kehren die
Überstrom-Fühlerschaltung 4, die Zeitkonstantenschaltung 5 und der Spannungsvergleicher 6 in ihren Rückstell-Zustand
(d.h., in ihren Anfangszustand) zurück, und der Motor bleibt angehalten, da der Versorgungsstrom I durch die Ausgangssignal-Haltewirkung
der Signalhalteschaltung 8 abgeschaltet bleibt. Figur 9 (e) zeigt die Ausgangsspannuna V„ der Kon-
stantspannungsschaltung 7. Zusätzlich ist die oben erwähnte Zeitdauer TT in Figur 9 ausgedehnt dargestellt, um das Verständnis
für den Betrieb der Vorrichtung zu erleichtern. In einem tatsächlichen Betrieb ist die Zeitdauer T_ sehr kurz.
Jj
Durch einmaliges Abschalten der Strom- bzw. Spannungsquelle zur Zeit t, und durch einmaliges erneutes Anlegen der Strombzw.
Spannungsquelle zur zeit t,- nach der Zeit t, kehren alle
Schaltungen der Vorrichtung in den Anfangs- oder Ausgangszustand zurück, wie dies in Figur 9 gezeigt ist.
Nunmehr beginnt in den Figuren 3,4 und 5 die Ladewirkung des ,Kondensators 26 der Zeitkonstantenschaltung 5 als Ergebnis
davon, daß der Versorgungsstrom I den überstrom-Fühler-Ein-Stellpunkt
I ' überschreitet, der durch die Gleichung (3) festgelegt ist=
Die Spannung V„ am Kondensator 26 ergibt sich aus der Gleichung
(4) wie folgts
2 4
26
26
I24
- = kionstant ) .
Damit ist die Ladezeitdauer T_ zum Laden des Kondensators
von einer Nulladung bis zu der Ladung, bei der dessen Pegel die Bezugsspannung Vn, der Konstantspannungsschaltung 5 über-
j?j
schreitet, wie folgt gegeben?
| vc = | co | it | X | T | All | vz | 5 | I | C |
| V | C0 | ν, | X | ||||||
| 24 | |||||||||
Wenn der Versorgungsstrom I unter den Überstrom-Fühler- Einstellpunkt
I ' abfällt, bevor nicht die Ladedauer T die Zeita
dauer T0 überstreicht, wird die Ladung a\af dem Kondensator
unmittelbar über den Transistor 25 entladen.
Die Ladedauer Tn kann auf jede gewünschte Zeitdauer durch
Auswählen der Bezugsspannung V„,, der Kapazität des Kondensators
26 und des von der Konstantstromquelle 24 eingespei-
sten Konstantstromes I-, eingestellt werden. Selbst wenn daher
der Startstrom, der größer als der Überstrom-Fühler-Einstellpunkt I ' ist, in einer kurzen Zeit fließt, gibt die Zeitkonstantenschaltung
5 nicht das Ausgangssignal zum' Anhalten des Motors 1 ab. Deitu-cremäß übt die erfindungsgemäße Vorrichtung
keinen schädlichen Einfluß auf den Gleichstrommotor 1 aus.
Wie oben erwähnt wurde, beeinflußt die erfindungsgemäße Überstrom-Schutzvorrichtung
nicht in nachteilhafter Weise die Grundeigenschaften des Gleichstroiranotores und kann äußerst
zuverlässig aufgebaut werden.
Claims (9)
1.) Uberstrom-Schutzvorrichtung für einen Gleichstrommotor
gekennzeichnet durch
eine Überstrom-Fühlerschaltung (4) zur Abgabe eines Ausgangssignales, wenn ein Versorgungsstrom für der Gleichstrommotor (T)- einen vorbestimmten Wert überschreitet, eine Konstantstromschaltung (7) zum Erzeugen einer Bezugsspannung ,
eine Überstrom-Fühlerschaltung (4) zur Abgabe eines Ausgangssignales, wenn ein Versorgungsstrom für der Gleichstrommotor (T)- einen vorbestimmten Wert überschreitet, eine Konstantstromschaltung (7) zum Erzeugen einer Bezugsspannung ,
eine Zeitkonstantenschaltung (5) zur Abgabe eines Ausgangssignales,
dessen Pegel mit Zeitablauf ab einer Zeit ansteigt, zu der das Ausgangssignal der Überstrom-Fühlerschaltung
(4) empfangen wird,
einen Spannungsvergleicher (6) zum Vergleichen des Ausgangssignalpegels
der Zeitkonstantenschaltung (5) mit der Bezugsspannung der Konstantspannungsschaltung (7) und zur Abgabe
eines EIN-Äusgangssignales, wenn der Ausgangssignalpegel
größer als die Bezugsspannung ist,
eine Signalhalteschaltung (8) zum Halten eines Ausgangssignalpegels
des Spannungsvergleichers (6), und
eine Trennschaltung (9) zum Abschalten des Versorgungsstromes
für den Gleichstrommotor (1) nach Empfang des Ausgangssignales der Signalhalteschaltung (8).
2. Überstrom-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1-, dadurch
gekennzeichnet, daß die Signalhalteschaltunq (8) zum Halten
eines Ausgangssignales dient, um den Versorgungsstrom für
den Gleichstrommotor (1) während des Intervalles von einem Zeitpunkt, in dem der Versorgungsstrom den vorbestimmten Wert
überschreitet, bis zu einem Zeitpunkt, in dem eine Versorgungsspannung der Strom- bzw. Spannungsquelle abgeschaltet
ist, auszuschalten, um dadurch einen Haltezustand der Signalhalteschaltung (8) freizugeben.
3. Überstrom-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überstrom-Fühlerschaltung (4) aufweist:
einen ersten Transistor (17), der eine Stromspiegelschaltung
mit Transistoren (11,12,13) eines Treibers zum Ansteuern des
Gleichstrommotores (1) bildet, wobei der Transistor (17) mit seinem Fmitter an einen Masseanschluß der Strom- bzw.
Spannungsquelle über einen Widerstand (18) und mit seinem Kollektor an einen positiven Anschluß der Strom- bzw.
Spannungsquelle über einen Widerstand (19) angeschlossen, ist,
einen zweiten Transistors (20) ' der mit seiner Basis an
den Kollektor des ersten Transistors (17), mit seinem Emitter an den positiven Anschluß der Strom- bzw. Spannungsquelle
und mit seinem Kollektor an den Masseanschluß der Strombzw. Spannungsquelle über einen Widerstand (21) angeschlossen
ist, und
einen dritten Transistor (22) , der mit seiner Basis an den
Kollektor des zweiten Transistors (20), mit seinem Emitter an den Masseanschluß der Strom- bzw. Spannungsquelle und mit
seinem Kollektor an einen Eingangsanschluß der Zeitkonstanten-<schaltung
(5) angeschlossen ist.
4 ο Überstrom-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zeitkonstantenschaltung (5) aufweist: einen vierten Transistor (25) , der mit seinem Emitter an den
Masseanschluß der Strom- bzw. Spannungsquelle, mit seiner Basis an den positiven Anschluß der Strom- bzw» Spannungsquelle über eine erste Konstantstromquelle (23) und an einen
Ausgangsanschluß der Überstrom-Fühlerschaltung (4) und mit seinem Kollektor an den positiven Anschluß der Strom- bzw.
Spannungsquelle über eine zweite Konstantstromquelle (24) angeschlossen ist,, und
einen Kondensator (26),, der mit seinem einen Anschluß an den
Kollektor des vierten Transistors (25) und mit seinem anderen Anschluß an den Masseanschluß der Strom- bzw. Spannungsauelle
angeschlossen ist„
5.. Überstrom-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Spannungsvergleicher (6) eine dritte Konstantstromquelle (29) und einen Differenzverstärker sowie
eine Stromspiegelschaltung aufweist„
6. Überstrom-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Konstantspannungsschaltung (7) eine vierte Konstantstromquelle (27) und eine einzelne Zener-Diode
oder eine Reihenschaltung von mehreren Zener-Dioden oder eine Siliciumdiode oder eine Reihenschaltung von
mehreren Siliciumdioden aufweist»
7. Überstrom-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Signalhalteschaltung (8) eine Flipflop-Schaltung aufweist=
8. Überstrom-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trennschaltung (9) einen fünften Transistor (46) aufweist, der mit seinem Emitter an den
Masseanschluß der Strom- bzw» Spannungsquelle, mit seiner
Basis an den Masseanschluß der Strom- bzw= Spannungsquelle und an einen Ausgangsanschluß der Signalhalteschaltung (8)
und mit seinem Kollektor an einen Ausgangsanschluß der Trennschaltung
(9) angeschlossen ist.
9. Überstrom-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichent, daß die Trennschaltung (9) mit ihrem Ausgangsanschluß an eine Drehzahl-Steuerungsschaltung des
Gleichstrommotores (1) angeschlossen ist, um den Versorgungsstrom infolge des Schaltens des Basisstromes eines Treibers der Drehzahl-Steuerungsschaltung abzuschalten.
gekennzeichent, daß die Trennschaltung (9) mit ihrem Ausgangsanschluß an eine Drehzahl-Steuerungsschaltung des
Gleichstrommotores (1) angeschlossen ist, um den Versorgungsstrom infolge des Schaltens des Basisstromes eines Treibers der Drehzahl-Steuerungsschaltung abzuschalten.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55188665A JPS57113726A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Overcurrent breaking device for miniature dc motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3151174A1 true DE3151174A1 (de) | 1982-08-05 |
| DE3151174C2 DE3151174C2 (de) | 1986-09-25 |
Family
ID=16227701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3151174A Expired DE3151174C2 (de) | 1980-12-29 | 1981-12-23 | Überstrom-Schutzvorrichtung für einen Gleichstrommotor |
Country Status (4)
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|---|---|
| US (1) | US4473856A (de) |
| JP (1) | JPS57113726A (de) |
| DE (1) | DE3151174C2 (de) |
| GB (1) | GB2090489B (de) |
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