DE3743396A1

DE3743396A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum schutz eines drehzahlgesteuerten waschmaschinen-antriebsmotors

Info

Publication number: DE3743396A1
Application number: DE19873743396
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-12-21
Filing date: 1987-12-21
Publication date: 1989-06-29
Also published as: DE3743396C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Schutz eines durch einen gesteuerten Halbleiter drehzahlgesteuerten, elektrischen Waschmaschinen-Antriebsmotors, der mit Hilfe einer geteilten Feldwicklung auf eine hohe und eine niedrige Enddrehzahl einstellbar ist, vor freiem Hochlauf bei kurzgeschlossenem Halbleiter.

Waschmaschinen, die zum Schleudern eingerichtet sind, haben ein schwingendes Aggregat aus Laugenbehälter mit innenliegender Wäschetrommel, an den Laugen behälter angebautem Antriebsmotor und einem Getriebe. Ein solches schwingendes Aggregat ist festigkeitsmäßig auf eine bestimmte obere Enddrehzahl eingerich tet, so daß die bei dieser Enddrehzahl auf das schwingende Aggregat wirkenden Kräfte durch konstruktive Mittel unschädlich aufgezehrt werden können. Bei in jüngerer Zeit immer höher gelegenen Enddrehzahlen können diese konstruktiven Mittel allerdings recht teuer werden. Zum Vermeiden solcher teueren konstruk tiven Mittel ist es möglich, einen Schleuderantrieb beim Überschreiten einer durch eine Unwuchterkennungseinrichtung errechneten maximalen Solldrehzahl völlig abzuschalten. Dies führt jedoch dazu, daß die zum Schleudern in der Wä schetrommel befindliche Wäsche fast überhaupt nicht geschleudert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsan ordnung der eingangs genannten Art so einzurichten, daß auch beim internen Kurzschluß des die Drehzahl steuernden Halbleiters der Schleuderantrieb mit einer allerdings begrenzten Drehzahl unter der bestimmten oberen Enddrehzahl noch weiter betrieben werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die ordnungsgemäße Funktion des Halbleiters überwacht wird und beim Feststellen eines internen Kurzschlusses im Halbleiter die Einstellung der niedrigen Enddrehzahl elek trisch verriegelt wird. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schleuderantrieb mit der niedrigen Enddrehzahl weiterbetrieben, die so eingerichtet ist, daß eine maximal mögliche Unwucht weder am Schwingsystem noch an den übrigen Teilen einer Waschmaschine einen Schaden verursachen kann. Hierdurch ist es möglich, selbst bei einem durchlegierten Halbleiter die Wä sche noch zu schleudern und ein einigermaßen brauchbares Schleuderergebnis zu erzielen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die ordnungsgemäße Funktion des Halbleiters mittelbar durch Beobachtung der Wir kung auf die Steuerbefehle an seinem Steuereingang überwacht. Hieraus ergibt sich eine sehr preiswerte Gestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, weil ohnehin zur Motorsteuerung vorhandene elektronische Baugruppen - wie weiter unten noch beschrieben wird - verwendet werden können, um die Überwachung und den Eingriff in die Motorsteuerung zu bewerkstelligen.

Hierfür ist eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens sehr gut geeignet, bei dem ein an den Motor angeschlossener Ist- Drehzahlgeber und ein von einem Programmsteuergerät der Waschmaschine ein stellbarer Soll-Drehzahlgeber vorgesehen sind, deren beide Ausgänge an Ein gänge eines Regel-Vergleichers geschaltet sind, dessen Ausgang mittelbar mit dem Steuereingang des Halbleiters verbunden ist. Diese Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß der Ausgang des Vergleichers an einen Eingang einer Torschaltung geführt ist, deren Ausgangssignal eine Schaltstufe zur Ein stellung der Enddrehzahl in der Stellung für die niedrige Enddrehzahl bloc kiert. Die angegebenen Mittel sind in einer Motordrehzahl-Regelschaltung ohne hin bereits vorhanden und können für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens genutzt werden.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltungs anordnung ist der an die Torschaltung geführte Vergleicher ein gesonderter Vergleicher, dessen Ausgangssignal für die Schaltstufe erst bei einer höheren Differenz zwischen dem Soll-Drehzahlwert und dem Ist-Drehzahlwert an seinen Eingängen entsteht als das Ausgangssignal für den Steuereingang des Halblei ters. Mit einer solchen Schaltungsanordnung kann man sich dynamisch angleichen an wechselnde Differenzen zwischen Soll- und Ist-Wert der Drehzahl, was für die Steuerung von stark unterschiedlich hohen Drehzahlen (55 min^-1 bis 1200 min^-1 der Wäschetrommel beim Waschen und beim Schleudern) von Bedeutung sein kann.

In einer anderen ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist der eine Eingang des an die Torschaltung geführten Vergleichers mit dem das Steuersignal für den Steuereingang des Halbleiters führenden Ausgang des Regel-Vergleichers und der andere Eingang des an die Torschaltung geführten Vergleichers mit einem Differenzwertgeber verbunden. Diese Schaltungsanordnung kann vorteilhafter sein, wenn es auf eine dynamische Anpassung der Differenz zwischen Soll- und Ist-Wert der Drehzahlen nicht ankommt.

Anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele sind das erfindungsgemäße Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nachstehend erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch den Stromkreis des von einem Triac gesteuerten Waschmaschinen-Antriebs motors und eine mit ihm verbundene Regel schaltung im Blockschaltbild und

Fig. 2 eine Variante des Blockschaltbildes aus Fig. 1.

Die Leitungen 1 und 2 sind die Hauptnetzleitungen innerhalb einer Waschmaschi ne. An diesen Leitungen ist ein Stromkreis für den Waschmaschinen-Antriebsmotor 3 angeschlossen, der mit seinen Feldwicklungen 4 und 5 in Reihe geschaltet ist. Durch den Feldwicklungsumschalter 6, der von einem Relais 7 gesteuert werden kann, sind entweder beide Feldwicklungen 4 und 5 oder nur die Feldwick lung 4 in Reihe mit dem Motor 3 geschaltet. Liegen beide Feldwicklungen 4 und 5 in Reihenschaltung an Spannung, so wird das volle Feld aufgebaut und der Mo tor erreicht eine maximale Drehzahl von beispielsweise 900 min^-1. Beim Kurz schluß der Feldwicklung 5 durch Umschalten des Feldwicklungsumschalters 6 in die nicht gezeichnete Position kann der Motor mit verringertem Feld beispiels weise bis 1200 min^-1 hochlaufen (die Drehzahlangaben beziehen sich auf die durch den Motor angetriebene Wäschetrommel - nicht dargestellt -; die Motor drehzahlen liegen wegen der Getriebeübersetzung natürlich wesentlich höher).

Im Stromkreis des Antriebsmotors 3 liegt außerdem ein Triac 8, dessen Steuer elektrode 9 mit dem Ausgang einer Signalbildungsschaltung 10 verbunden ist. Je nach Steuerbefehl am Steuereingang 9 des Triacs 8 wird die Phase für den Mo torstrom mehr oder weniger stark angeschnitten. Dadurch kann die Drehzahl des Motors 3 stufenlos eingestellt werden.

Die Welle des Motors 3 ist starr mit einem Tachogenerator 11 verbunden. Der Tachogenerator liefert eine Ausgangsspannung, die in einer Impulsformerstufe 12 zu Impulsen umgeformt wird, deren Breite und Periode ein Maß für die Dreh zahl des Motors 3 ist. Ferner ist in der Blockschaltung ein Soll-Drehzahlgeber 13 vorgesehen, an dessen Eingängen 14 bis 16 ein nicht dargestelltes Programm steuergerät mit Steuerausgängen angeschlossen ist, die Signale für bestimmte einzuhaltende Motordrehzahlen vorgeben. Der Ausgang des Soll-Drehzahlgebers 13 führt Impulse derselben Art wie der Ausgang des Ist-Drehzahlgebers 11, 12. Im mer dann, wenn der Eingang 16 des Soll-Drehzahlgebers belegt ist, soll der Mo tor 3 die Trommel mit der höchstmöglichen Drehzahl von beispielsweise 1200 min^-1 antreiben. Dazu bewirkt der Soll-Drehzahlgeber 13 - angedeutet durch die gestrichelte Verbindung - das Schließen des Schalters 17 im Stromkreis des Re lais 7. Das Relais schaltet den Feldwicklungsumschalter 6 in die nicht darge stellte Position, so daß die Feldwicklung 5 überbrückt und die Feldwicklung 4 mit dem Motor 3 in Reihe geschaltet ist. Die Motordrehzahl steigt daher an, bis die Wäschetrommel 1200 min^-1 erreicht hat.

Die Ausgänge der Ist- und Soll-Drehzahlgeber 11, 12 und 13 sind an die Eingän ge 18 und 19 des Regel-Vergleichers 20 angeschlossen. Führt der Eingang 18 ein höheres Signal als der Eingang 19, d. h. ist die Ist-Drehzahl höher als die Soll-Drehzahl, dann gibt der Vergleicher 20 an seinem Ausgang 21 ein positives Signal an die Signalbildungsschaltung 10, die ihrerseits über den Steuerein gang 9 den Triac 8 veranlaßt, in jeder Wechselstromperiode die Phase etwas später anzuschneiden. Dadurch wird die Drehzahl des Motors 3 leicht gesenkt. Entsprechend umgekehrt verfährt die Regelschaltung, wenn das Signal am Eingang 18 kleiner ist als das Signal am Eingang 19, d. h. wenn die Ist-Drehzahl klei ner ist als die Soll-Drehzahl.

Die Ausgänge der Ist- und Soll-Drehzahlgeber 11, 12 und 13 werden aber auch an die Eingänge 22 und 23 des Vergleichers 24 geführt. Sein Schwellwert für die positive Eingangssignal-Differenz, d. h. für den Fall, daß die gemeldete Ist- Drehzahl höher liegt als die Soll-Drehzahl, ist größer als beim Regel-Verglei cher 20. Wenn dieser Differenz-Schwellwert überschritten wird, führt der Aus gang 25 des Vergleichers 24 ein Schaltsignal an eine als Relais 26 ausgebilde te Torschaltung, dessen Schalter 27 ebenfalls in Reihe mit dem Relais 7 und dem Maximal-Drehzahl-Schalter 17 liegt. Für den Fall, daß die Ist-Drehzahl stärker nach oben von der Soll-Drehzahl abweicht, als es der Regelgröße ent sprechen würde, schaltet der Vergleicher 24 das Relais 26, wodurch der Strom kreis für das Relais 7 vom Schalter 27 aufgetrennt wird. Dann verbleibt der Schalter 6 in der gezeichneten Position, und es können nur Drehzahlen ange steuert werden, die mit der Reihenschaltung beider Feldwicklungen 4 und 5 er reichbar sind, im angegebenen Beispiel also max. 900 min^-1 für die Wäschetrom mel. Diese Schaltstellung ist also quasi elektrisch verriegelt. Für den Fall, daß der Feldwicklungsumschalter 6 bereits die Feldwicklung 5 überbrückt hatte, fällt der Schalter in die gezeichnete Position zurück und wirkt wie vorbe schrieben.

Durch die Maßnahmen des beschriebenen Ausführungsbeispieles kann verhindert werden, daß für den Fall des Durchlegierens des Triacs, d. h. für den Fall, daß der Motor in seiner Drehzahl nicht mehr regelbar ist und volle Spannung er hält, bis zu seiner jeweils möglichen Maximal-Drehzahl hochläuft. Beim angege benen Beispiel bedeutet dies ein Hochlaufen bis auf 1200 min^-1 für die Wäsche trommel.

Das Schwingsystem der Waschmaschine und die Antriebssteuerung sind derartig ausgelegt, daß bei dieser maximalen Trommel-Drehzahl die Unwucht durch un gleich verteilte Wäsche klein gehalten werden kann. Hat nämlich die hier nicht näher dargestellte Unwucht-Erkennungs-Einrichtung bei niederen Schleuderdreh zahlen bereits eine zu große Unwucht erkannt, so wird über die Motorregel schaltung in die Drehzahlsteuerung derart eingegriffen, daß nur eine der er kannten Unwucht gerade noch angemessene Drehzahl angesteuert wird. Ist gerade vor oder während dieses Vorgangs der Triac 8 durchlegiert und kann der Motor in seiner Drehzahl daher nicht gesteuert werden, hat die Programmsteuerein richtung aber für das bestehende Schleuderprogramm die hohe Maximal-Drehzahl von 1200 min^-1 ausgewählt, dann würde der Motor die Wäschetrommel trotz gegen teiliger Anweisung der Unwuchterkennungs-Einrichtung bis auf 1200 min^-1 be schleunigen. Die Folge wäre ein Schaden am Schwingsystem und/oder an weiteren Teilen der Waschmaschine. Hiergegen wirkt die erfindungsgemäße Schaltung da durch, daß sie die starke Abweichung der Ist-Drehzahl von der Soll-Drehzahl nach oben erkennt und über das Relais 7 in den Motorstromkreis derart ein greift, daß eine Beschleunigung nur bis maximal 900 min^-1 möglich ist.

Die in Fig. 2 dargestellte Variante der Blockschaltung aus Fig. 1 besteht dar in, daß der Ausgang 21 des Regel-Vergleichers 20 an den Eingang 28 eines zwei ten Vergleichers 30 angeschlossen ist, dessen anderer Eingang 29 mit einem Differenzwertgeber 31 verbunden ist. Der Differenzwertgeber 31 gibt vor, bei welcher fest eingestellter Differenz die vorbeschriebene Schutzmaßnahme ein setzen soll. Am Eingang 28 des Vergleichers 30 liegt ein Signal, das eine Differenz zwischen den Signalen der Eingänge 18 und 19 bezeichnet. In der sel ben Weise wird die Differenz am Eingang 29 durch den Differenzwertgeber 31 vorgegeben.

Diese Differenz kann vorbestimmte feste Werte haben, die von der jeweiligen Programmsteuer-Maßnahme entsprechend der Wirkung auf den Soll-Drehzahlgeber abhängig ist und eingestellt werden kann. Hierzu dient die Verbindungsleitung 32, die entweder direkt mit dem Programmsteuergerät oder mittelbar mit den Eingängen 14 bis 16 des Soll-Drehzahlgebers 13 verbunden ist.

Zur Realisierung der vorbeschriebenen Funktionen sind alle geeigneten Bauele mente aus der Analog- und der Digitaltechnik sowie gegebenenfalls softwaremä ßige Installationen anwendbar.

Claims

1. Verfahren zum Schutz eines durch einen gesteuerten Halbleiter drehzahl gesteuerten, elektrischen Waschmaschinen-Antriebsmotors der mit Hilfe einer geteilten Feldwicklung auf eine hohe und eine niedrige Enddrehzahl einstellbar ist, vor freiem Hochlauf bei kurzgeschlossenem Halbleiter, dadurch gekennzeichnet, daß die ordnungsgemäße Funktion des Halbleiters (8) überwacht wird und beim Feststellen eines internen Kurzschlusses im Halbleiter die Einstellung der niedrigen Enddrehzahl (900 min^-1) elektrisch verriegelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ordnungsge mäße Funktion des Halbleiters (8) mittelbar durch Beobachtung der Wir kung auf die Steuerbefehle an seinem Steuereingang (9) überwacht wird.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 mit einem an den Motor angeschlossenen Ist-Drehzahlgeber und einem von einem Programmsteuergerät der Waschmaschine einstellbaren Soll-Drehzahlgeber, deren beide Ausgänge an Eingängee eines Regel-Vergleichers geschaltet sind, dessen Ausgang mittelbar mit dem Steuereingang des Halbleiters verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Vergleichers (24) an einen Eingang einer Torschaltung (26) geführt ist, deren Aus gangssignal (Schalter 27) eine Schaltstufe (7) zur Einstellung der End drehzahl in der Stellung für die niedrige Enddrehzahl (900 min^-1) bloc kiert.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Torschaltung (26) geführte Vergleicher ein gesonderter Vergleicher (24) ist, dessen Ausgangssignal für die Schaltstufe (7) erst bei einer höheren Differenz zwischen Soll- und Ist-Drehzahlwert an seinen Eingän gen (22, 23) entsteht als das Ausgangssignal für den Steuereingang (9) des Halbleiters (8).

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ei ne Eingang (28) des an die Torschaltung (26) geführten Vergleichers (30) mit dem das Steuersignal für den Steuereingang (9) des Halbleiters (8) führenden Ausgang (21) des Regel-Vergleichers (20) und der andere Ein gang (29) des an die Torschaltung geführten Vergleichers (30) mit einem Differenzwertgeber (31) verbunden ist.