DE4232514C1

DE4232514C1 - Membrane pump drive circuit - delivers voltage pulses of the same polarity flanking voltage pulse of opposing polarity with structured pulse time intervals

Info

Publication number: DE4232514C1
Application number: DE4232514A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Loll
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-22
Filing date: 1992-09-22
Publication date: 1994-04-07
Anticipated expiration: 2012-09-23

Abstract

In the drive circuit (1) for a membrane pump (2), the output (A) delivers voltage pulses (S+,S-), with large time pulse intervals (T,T1,T2) in relation to the pulse duration, coupled to the membrane pump (2) drive to energise the membrane pump oscillation system (21). USE/ADVANTAGE - The membrane pump drive, esp. for a 220 V 50 Hz AC supply with a 4-5 W rating, is for applications such as air/oxygen delivery to small fish tanks and aquaria, cooling electronic circuit components by an air stream and the like. The fluid membrane pump operates with weak current supplies without maintenance, with a high pumping capacity.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsschaltung für eine Membranpumpe mit vibrierendem, für den Betrieb mit Wechselstrom ausgelegtem Antrieb.The invention relates to a drive circuit for a diaphragm pump with vibrating, for operation with alternating current designed drive.

Handelsübliche Membran- oder Vibrationspumpen der im Zusammenhang mit der Erfindung interessierenden Bauart und Dimensionierung sind insbesondere zum Betrieb mit 220 V-Netz-Wechselstrom (50 Hz) und einer Leistungsaufnahme von 4-5 Watt ausgelegt. Je nach Einsatzzweck werden mit Membranpumpen Fluide, d. h. Gase oder Flüssigkeiten, gefördert. Sie eignen sich in Form von Luft-Membranpumpen z. B. zur Einleitung von Luft-Sauerstoff in kleine Fischteich-Anlagen, Aquarien od. dgl., zur Luftkühlung elektronischer Bauteile in Schaltungen und für viele andere Anwendungen. Eine stromnetzabhängige Versorgung der Membranpumpe schränkt ihre Verwendungsmöglichkeiten erheblich ein. Ein Betrieb im Freigelände, insbesondere zur erwähnten Sauerstoffversorgung von Fischzuchtteichen, scheitert an den zumeist nicht zur Verfügung stehenden Netzanschlüssen, oder er ist mit aufwendigen Stromnetzinstallationen verbunden. Abhilfe besteht auch nicht im Einsatz der Membranpumpe mit durch Batterien oder Akkumulatoren gespeisten üblichen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlern (DC/AC-Wandlern). Abgesehen davon, daß solche Wandler recht teuer sind, benötigen sie zur DC-AC-Umsetzung bekanntermaßen eine relativ hohe Gleichstromenergie, so daß ein Betrieb über an sich gewünschte längere Zeiträume mit häufigem Batteriewechsel verbunden ist. An sich ist es wünschenswert, im Freigelände bzw. an lichthellen Orten Solarzellengeneratoren einzusetzen. Einem solchen Einsatz steht jedoch die hohe Gleichstromaufnahme der Wandler entgegen. Ein befriedigender Einsatz der Wandler in Kombination mit der Membranpumpe ist daher nicht möglich. Auch motorische, an Wandler angeschlossene Fluid-Pumpen bieten keine zufriedenstellende Lösung. Der motorische Antrieb erfordert eine relativ große Stromaufnahme, und motorische Pumpen weisen den Nachteil auf, daß sie störanfällig und regelmäßig zu warten sind.Commercial diaphragm or vibration pumps related with the invention interesting design and dimensioning are particularly suitable for operation with 220 V mains alternating current (50 Hz) and a power consumption of 4-5 watts. Depending on the application, fluids, d. H. Gases or liquids. They are suitable in Form of air diaphragm pumps z. B. for the introduction of air-oxygen in small fish pond systems, aquariums or the like, for air cooling of electronic components in circuits and for many other applications. An electricity supply dependent the diaphragm pump limits its possible uses considerably one. Operation in the outdoor area, in particular for the aforementioned oxygen supply to fish farming ponds, fails due to the mostly unavailable network connections, or it is with complex power grid installations connected. There is no remedy in the use of Diaphragm pump with powered by batteries or accumulators usual DC-AC converters (DC / AC converters). Apart from the fact that such converters are quite expensive are known to need one for DC-AC conversion relatively high direct current energy, so that an operation over desired longer periods of time with frequent battery changes connected is. As such, it is desirable to be in the outdoor area or in bright places, solar cell generators to use. However, the stake is high DC current consumption of the converter counter. A satisfactory one Use of the converter in combination with the diaphragm pump therefore not possible. Also motorized, connected to converter Fluid pumps do not offer a satisfactory solution. Of the motor drive requires a relatively large current consumption, and motor pumps have the disadvantage that they are susceptible to faults and must be serviced regularly.

Bei einem bekannten Spannungswandler zur Speisung von mit Wechselstrom betriebenen Schwingkompressoren aus Batterie-Gleichspannung (DE 28 31 177 A1) soll der Batteriestromverbrauch durch einen temperaturabhängigen Schwingwiderstand mit positivem Temperaturkoeffizienten reduziert werden. Diese bekannte Antriebsschaltung umfaßt eine mit Klein-Gleichspannung betreibbare Verstärkerschaltung und eine zwischen den Schaltungsausgang und den Schaltungseingang geschaltete Rückkopplungsschaltung zum Erzeugen einer Wechselspannung mit Rechteck-Trapez-Form, wobei der die Spannungsimpulse abgebende Schaltungsausgang zur Schwingungsanregung des Schwingsystems an den Antrieb des Schwingkompressors über einen Transformator angekoppelt ist. Die Rückkopplungsschaltung weist eine Steuerwicklung des Schwingtransformators und den temperaturabhängigen Schwingwiderstand auf.In a known voltage converter for feeding with AC powered vibrating compressors from battery DC voltage (DE 28 31 177 A1) should the battery power consumption thanks to a temperature-dependent vibration resistance positive temperature coefficient can be reduced. This known drive circuit includes a low DC voltage operable amplifier circuit and one between the Circuit output and the circuit input switched feedback circuit to generate an AC voltage with Rectangular trapezoidal shape, the one giving off the voltage pulses Circuit output for vibration excitation of the vibration system to the drive of the vibrating compressor via a transformer is coupled. The feedback circuit has a control winding of the oscillating transformer and the temperature-dependent Vibration resistance.

Eine mittels einer Batterie-Gleichspannungsquelle betriebene Gleichstrom/Wechselstrom-Konverterschaltung für einen Schwingkompressor ist auch aus DE 30 22 028 C2 bekannt. Dort ist eine besondere Steuerschaltung erforderlich, um im Hinblick auf das Gegenmoment des Schwingkompressors eine Rechteckwellenform aufweisende Antriebswechselspannung in Abhängigkeit von der gegenelektromotorischen Kraft in der Schwingkompressor-Antriebsspule an diese zu legen.One by means of a Battery DC voltage powered DC / AC converter circuit for an oscillating compressor also known from DE 30 22 028 C2. There is a special one Control circuit required in order to counter torque of the oscillating compressor having a rectangular waveform AC drive voltage depending on the counter electromotive Force in the vibration compressor drive coil to put on this.

Aus US 4 371 815 ist ein insbesondere ein Wasserbett in Schwingung versetzender Schwingungserzeuger bekannt, der eine in Frequenz und Amplitude veränderbare einseitig gerichtete Impulsfolge erzeugt, wobei ein für eine Membranpumpe zu berücksichtigendes Gegenmoment praktisch nicht vorhanden ist.From US 4,371,815 is a particular one a waterbed vibrating vibrator known, the one in frequency and amplitude changeable unidirectional pulse train generated, where a counter torque to be considered for a diaphragm pump is practical is not present.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Nutzung einer wartungsfrei betreibbaren Fluid-Membranpumpe eine deren Betrieb mit Schwachstromenergie realisierende Antriebsschaltung zu schaffen, die eine der Schwachstromversorgung optimal angepaßte hohe Pumpen-Förderleistung gewährleistet.The invention is based, using a maintenance-free operable fluid diaphragm pump an their operation drive circuit realizing with low current energy to create the optimal one of the low power supply adapted high pump delivery rate guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Antriebsschaltung für eine Membranpumpe mit vibrierendem, für den Betrieb mit Wechselstrom ausgelegtem Antrieb, mit einer mit Klein-Gleichspannung betreibbaren elektronischen Verstärkerschaltung, mit einer zwischen den Schaltungsausgang und den Schaltungseingang geschalteten Rückkopplungsschaltung zur Erzeugung abwechselnd auftretender positiver und negativer Spannungsimpulse mit relativ zur Impulsdauer großen zeitlichen Impulsabständen, wobei der die Spannungsimpulse abgebende Schaltungsausgang zur Schwingungsanregung des Membranpumpen-Schwingsystems an den Antrieb der Membranpumpe angekoppelt ist. Es ist gefunden worden, daß die mit der Verstärker-Rückkopplungsschaltung pulsierend erzeugten, als Spitzenimpulse auftretenden Spannungsimpulse die Pumpenmembran einer an sich nur zum Betrieb mit sinusförmiger oder allenfalls rechteckförmiger Wechselspannung ausgelegten handelsüblichen Membranpumpe derart in Schwingung versetzt, daß ein Fluid mit unerwartet hoher Durchsatzleistung durch die Membranpumpe gefördert wird. Messungen haben ergeben, daß eine hohe Förderleistung der Membranpumpe selbst dann erreicht wird, wenn die die Verstärkerschaltung versorgende Spannung stark abfällt, wobei insbesondere festgestellt worden ist, daß eine Batteriespannung von 8-15 V ausreichend ist. Es wird erreicht, daß die Membranpumpe bei geringster Stromaufnahme der Antriebsschaltung mit optimaler Förderleistung betrieben wird. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die Verstärkerschaltung mit nachladbaren, ggf. auch während des Betriebs erhebliche Spannungsunterschiede aufweisenden Batterie- bzw. Akkumulatorsätzen betreibbar ist. Der Pumpenantrieb mit den Spannungsimpulsen der erfindungsgemäßen Schaltung gewährleistet einen weitestgehend verlustarmen Gesamtbetrieb.This object is achieved by a Drive circuit for a diaphragm pump with vibrating, for operation with an AC drive, with a electronic amplifier circuit that can be operated with low DC voltage, with one between the circuit output and the circuit input switched feedback circuit for Generation of alternating positive and negative Voltage pulses with large temporal relative to the pulse duration Pulse spacings, the one that gives off the voltage pulses Circuit output for vibration excitation of the diaphragm pump vibration system coupled to the diaphragm pump drive is. It has been found that that with the amplifier feedback circuit generated pulsating, as peak impulses occurring voltage impulses the pump membrane of a per se only for operation with sinusoidal or at most rectangular AC voltage designed commercially available Vibrated diaphragm pump such that a fluid with unexpectedly high throughput through the diaphragm pump is promoted. Measurements have shown that a high delivery rate the diaphragm pump is reached even if the voltage supplying the amplifier circuit drops sharply, in particular, it has been found that a Battery voltage of 8-15 V is sufficient. It is achieved that the diaphragm pump with the lowest power consumption of the drive circuit is operated with optimal conveying capacity. A major advantage is that the amplifier circuit with rechargeable, possibly also during operation battery or battery voltage Accumulator sets can be operated. The pump drive with the Voltage pulses of the circuit according to the invention ensure a largely low-loss Overall operation.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, daß die Verstärkerschaltung ein Stellglied zur Einstellung und/oder Änderung der Impulsfrequenz umfaßt, wobei das Stellglied vorzugsweise durch eine einfache Schaltungsmaßnahme als regelbarer ohmscher Widerstand ausgeführt ist. Durch die Einstell- bzw. Regelmöglichkeit erfolgt auf besonders einfache Weise eine besonders günstige Anpassung an die Schwingungscharakteristik der Membranpumpe. Es ist gefunden worden, daß besonders gute Ergebnisse erzielt werden, wenn die positiven und negativen Spannungsimpulse abwechselnd in zeitlich unterschiedlich langen Impulsabständen erzeugt werden.It is particularly advantageous that the amplifier circuit an actuator for setting and / or changing the Pulse frequency comprises, the actuator preferably through a simple circuit measure as a controllable ohmic Resistance is executed. Through the setting or control option a particularly easy way favorable adaptation to the vibration characteristics the diaphragm pump. It has been found to be particularly good Results are achieved when the positive and negative Voltage pulses alternately in different lengths of time Pulse intervals are generated.

Sehr zweckmäßig kann die Verstärkerschaltung mit einem die Antriebsenergie erzeugenden Solarzellengenerator ausgestattet werden, der vorteilhaft eine Akkumulatoreinheit der Verstärkerschaltung auf die Verstärker-Betriebsspannung auflädt. So erfolgt der Pumpenbetrieb mit einfachsten Mitteln unter Nutzung von Licht- bzw. Solarenergie. Dabei können insbesondere mit einer Luft-Membranpumpe im wartungsfreien und stromnetzunabhängigen Dauerbetrieb vorteilhaft Fischzuchtteiche, Fischtransportbehälter, Aquarien od. dgl. mit Luftsauerstoff versorgt werden, wobei aufgrund des hohen Wirkungsgrades der aus Pumpen-Antriebsschaltung und Membranpumpe bestehenden Einrichtung eine wirksame Wasserbelüftung in Tiefen von einem Meter und mehr bei geringstem Strombedarf erreicht ist. Selbstverständlich gibt es eine Vielzahl weiterer Einsatzmögichkeiten. Besonders sei die Luftkühlung von Bauteilen in elektronischen Schaltungen erwähnt.The amplifier circuit can be very useful with a Equipped with drive energy generating solar cell generator be, which is advantageously a battery unit of the amplifier circuit charges to the amplifier operating voltage. So the pump is operated using the simplest of means of light or solar energy. In particular, with an air diaphragm pump in the maintenance-free and mains-independent Continuous operation advantageous fish farming ponds, Fish transport containers, aquariums or the like with atmospheric oxygen are supplied, due to the high efficiency of the consisting of pump drive circuit and diaphragm pump Establish effective water aeration at depths of one Meters and more is achieved with the lowest power consumption. Of course there are a variety of other possible uses. The air cooling of components in particular electronic circuits mentioned.

Eine besondere erfindungsgemäße Ausgestaltung besteht darin, daß die elektronische Verstärkerschaltung zur Kühlung in einem Luftförderweg oder -bereich einer von ihr angetriebenen Luft-Membranpumpe angeordnet und dabei vorzugsweise der Membranpumpenansaugluft ausgesetzt ist. So läßt sich der Verstärkungsgrad und damit der Gesamtwirkungsgrad des Pumpenbetriebs mit der Antriebsschaltung erheblich steigern.A special embodiment according to the invention consists in that the electronic amplifier circuit for cooling in an air conveyor path or area, one driven by it Air diaphragm pump arranged and preferably the diaphragm pump intake air is exposed. So the degree of gain can be and thus the overall efficiency of pump operation increase significantly with the drive circuit.

Eine besonders einfache, preiswerte und kleinbauende erfindungsgemäße Pumpen-Antriebsschaltung ist dadurch realisiert, daß die Verstärkerschaltung durch eine an sich bekannte, einen integrierten Halbleiter-Schaltkreis aufweisende Niederfrequenz (NF)-Verstärkerstufe gebildet ist. Eine solche herkömmliche zur NF-Verstärkung in Radiogeräten verwendete Verstärkerstufe eignet sich besonders gut zur Beschaltung mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen Rückkopplungszweig, um die Spannungsimpulse zu erzeugen. Integrierte elektronische Verstärkerbauelemente sind z. B. aus SGS-Thomson: Motion Control Application Manual, Januar 1987, Seiten 471-475 bekannt.A particularly simple, inexpensive and small-sized according to the invention Pump drive circuit is realized that the amplifier circuit by a known, a low frequency having an integrated semiconductor circuit (NF) amplifier stage is formed. Such a conventional one amplifier stage used for LF amplification in radios is particularly suitable for wiring with the feedback branch provided according to the invention, around the voltage pulses to create. Integrated electronic amplifier components are z. B. from SGS-Thomson: Motion Control Application Manual, January 1987, Pages 471-475 known.

Vorzugsweise wird die Rückkopplungsschaltung durch einen Kondensator mit einer zu diesem parallel geschalteten Diode verwirklicht.The feedback circuit is preferably implemented by a Capacitor with a parallel to this switched diode realized.

Hinsichtlich einer ausgezeichneten Leistungsanpassung an eine insbesondere handelsübliche, an sich für 220 V (50 Hz) und 4-5 Watt Leistungsaufnahme ausgelegte Membranpumpe ist der Schaltungsausgang über einen Transformator an die Membranpumpe angekoppelt. Dabei ist es besonders zweckmäßig, daß zwischen den die Membranpumpe beaufschlagenden Transformator-Oberspannungsausgang und die Membranpumpe ein Booster-Kondensator geschaltet ist.With regard to an excellent performance adjustment to a especially commercially available, per se for 220 V (50 Hz) and The 4-5 watt power consumption designed diaphragm pump is the Circuit output via a transformer the diaphragm pump coupled. It is particularly useful that between those acting on the diaphragm pump Transformer high voltage output and the diaphragm pump Booster capacitor is switched.

Wie bereits ausgeführt, ist die erfindungsgemäße Antriebsschaltung sehr gut zum Betrieb einer Luft-Membranpumpe geeignet, um bei geringster Stromspeisung der Antriebsschaltung hohe Pumpen-Förderleistungen zu erzielen. Es ist gefunden worden, daß die erfindungsgemäße Antriebsschaltung ebensogut für den Betrieb einer Flüssigkeit fördernden Membranpumpe herkömmlicher Bauart (z. B. 220 V, 50 Hz, 4-5 Watt) geeignet ist. Während eine solche Pumpe üblicherweise unter genauer Anpassung an die Netzfrequenz von 50 Hz zu betreiben ist, hat sich auf überraschende Weise herausgestellt, daß durch den erfindungsgemäßen Antrieb mit Spannungsimpulsen bei einer Schwachstromversorgung der Antriebsschaltung mit einer niedrigen Spannung von nur wenigen Volt, wie z. B. mit einer mittleren Betriebsspannung von 12 V, für eine Flüssigkeit wie Wasser eine Förderleistung von mehr als das Doppelte als bei der herkömmlich betriebenen Flüssigkeits-Pumpe erzielbar ist.As already stated, the drive circuit according to the invention is very well suited for the operation of an air diaphragm pump, um with the lowest power supply to the drive circuit to achieve high pump delivery rates. It is found been that the drive circuit according to the invention just as well for the operation of a liquid pumping diaphragm pump conventional design (e.g. 220 V, 50 Hz, 4-5 watts) is. While such a pump is usually under more precise Adjustment to the mains frequency of 50 Hz has to be operated surprisingly it turned out that by the Drive according to the invention with voltage pulses at a Low power supply to the drive circuit with a low Voltage of only a few volts, such as. B. with a medium Operating voltage of 12 V, for a liquid like water a funding capacity of more than double that of the conventionally operated liquid pump can be achieved.

Aufgrund der geringen Stromaufnahme der erfindungsgemäßen Pumpen-Antriebsschaltung ist es besonders zweckmäßig, diese mit mehreren parallel oder in Reihe geschalteten Membranpumpen vorzusehen. Auch wird die erfindungsgemäße Pumpen-Antriebsschaltung hinsichtlich relativ großer Fördermengen besonders zweckmäßig in Kombination mit Doppel- oder Mehrkammermembranpumpen geschaltet.Due to the low power consumption of the invention Pump drive circuit, it is particularly useful to do this with several diaphragm pumps connected in parallel or in series to provide. Also the pump drive circuit according to the invention especially with regard to relatively large production volumes Appropriately in combination with double or multi-chamber diaphragm pumps switched.

Noch andere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus Unteransprüchen hervor. Weitere Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand des in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigtStill other embodiments of the invention result from subclaims forth. Further advantages and embodiments of the Invention are illustrated below in the schematic Drawing shown embodiment described. It shows

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Antriebsschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel und Fig. 1 shows a drive circuit according to the invention according to an embodiment and

Fig. 2 einen ausgangsseitigen Signalverlauf der Schaltung gemäß Fig. 1. Fig. 2 shows a waveform of the output-side circuit of FIG. 1.

In Fig. 1 ist mit IC eine integrierte Verstärkerschaltung bezeichnet, die mit ohmschen Widerständen R1 bis R3 sowie Kondensatoren C1 bis C6 beschaltet ist. Insoweit handelt es sich um eine allgemein bekannte Verstärker-Endstufe, wie sie zur Verstärkung von an einem Schaltungseingang K anstehenden Niederfrequenzsignalen Verwendung findet. Der Verstärkungsgrad des IC-Verstärkers ist mittels eines einstellbaren eingangsseitigen Spannungsteilers in Form eines regelbaren ohmschen Widerstandes (Stellglied P1) veränderbar und/oder einstellbar. Die Antriebsschaltung wird am Eingang E mit einer Eingangsgleichspannung im Bereich von 8-15 Volt betrieben.In Fig. 1, IC is an integrated amplifier circuit which is connected to ohmic resistors R1 to R3 and capacitors C1 to C6. In this respect, it is a generally known amplifier output stage, as is used to amplify low-frequency signals present at a circuit input K. The degree of amplification of the IC amplifier can be changed and / or adjusted by means of an adjustable voltage divider on the input side in the form of a controllable ohmic resistor (actuator P1). The drive circuit is operated at input E with a DC input voltage in the range of 8-15 volts.

Besondere erfindungsgemäße Maßnahmen bestehen in der Beschaltung des Ausganges der Verstärkerschaltung. Die durch einen Anschluß des mit seinem anderen Anschluß mit dem Verstärker-IC verbundenen Kondensators C4 gebildete Ausgangsklemme (Schaltungsausgang A) ist über eine Rückkopplungsschaltung 11 mit dem Schaltungseingang K verbunden. Zudem ist an die Ausgangsklemme A ein Transformator (Übertrager) mit seinen beiden parallelen Kleinspannungswicklungen geschaltet.Special measures according to the invention consist in the wiring of the output of the amplifier circuit. The output terminal (circuit output A) formed by a connection of the capacitor C4 connected to its other connection to the amplifier IC is connected to the circuit input K via a feedback circuit 11 . In addition, a transformer (transformer) with its two parallel low-voltage windings is connected to output terminal A.

In den Rückkopplungsweg 11 ist eine aus einem Kondensator C7 und einer Diode D1 bestehende Parallelschaltung geschaltet. Dabei ist die Anode der Diode D1 mit dem Ausgangsanschluß des Kondensators C4 verbunden. Mittels der Kondensator-Dioden-Kombination ist das Signal der Ausgangsklemme A an den an den IC-Eingang geschalteten Regelwiderstand P1 zurückgeführt. Dadurch wird an der Ausgangsklemme A ein pulsierendes Ausgangssignal mit dem in Fig. 2 dargestellten zeitlichen Verlauf erzeugt.A parallel circuit consisting of a capacitor C7 and a diode D1 is connected in the feedback path 11 . The anode of diode D1 is connected to the output terminal of capacitor C4. The signal from the output terminal A is fed back to the control resistor P1 connected to the IC input by means of the capacitor-diode combination. As a result, a pulsating output signal with the time profile shown in FIG. 2 is generated at the output terminal A.

Das Ausgangssignal (Fig. 2) ist durch in zeitlichen Abständen T1 und T2 wiederholt auftretenden spitzenförmigen Spannungsimpuls S+ und S- gekennzeichnet. Die positiven Spannungsimpulse S+ und die negativen Spannungsimpulse S- treten also in abwechselnder Reihenfolge auf, wobei die den Frequenzverlauf bestimmenden Impulsabstände T1 und T2 im Vergleich zur Dauer der Spannungsimpulse S+ und S-, die etwa die gleiche absolute Höhe aufweisen, sehr groß sind. Durch die Folge gleicher Impulsabstände T=T1+T2 mit in den Abständen T1 und T2 auftretenden Spannungsimpulsen S+ und S- wechselnder Polarität ist gezielt ein sinus- oder rechteckförmiger Signalverlauf vermieden. Die Impulsfrequenz 1/T wird auf einfache Weise durch die Dimensionierung des Kondensators C4, der Parallelkombination des Kondensators C7 mit der Diode D1 und/oder durch eine Veränderung bzw. Einstellung des Regelwiderstandes P1 bestimmt. Durch Änderung bzw. Einstellung des Regelwiderstandes P1 verschieben sich die Spannungsimpulse S+ und S- über der Zeit, wobei die Impulsfrequenz 1/T kleiner oder größer einstellbar ist. Bei der Frequenzänderung ändert sich der Abstand T2 nur geringfügig, so daß die Änderung der Frequenz 1/T im wesentlichen durch die Änderung des Abstandes T1 bestimmt ist. Mit T1<T2 sind besonders gute Leistungsergebnisse der Membranpumpe 2 erzielt worden. Es sind ohne weiteres Impulsfrequenzen im Bereich von 15 bis 150 Hz einstellbar. Der Transformator Tr dient zur Spannungserhöhung der Spannungsimpulse. Zur Spannungserhöhung dient auch ein Booster-Kondensator C8, der an den einen Ausgangsanschluß der Oberspannungswicklung des Transformators Tr geschaltet ist. Dadurch werden an dem Ausgang B der Gesamtschaltung Spannungsimpulse bei Spitzenspannungen von 100-250 V erzeugt.The output signal ( FIG. 2) is characterized by point-shaped voltage pulses S + and S- which occur repeatedly at time intervals T1 and T2. The positive voltage pulses S + and the negative voltage pulses S- thus occur in an alternating sequence, the pulse intervals T1 and T2 which determine the frequency profile being very large compared to the duration of the voltage pulses S + and S-, which have approximately the same absolute level. The sequence of equal pulse intervals T = T1 + T2 with voltage pulses S + and S- changing in the intervals T1 and T2 specifically prevents a sinusoidal or rectangular signal curve. The pulse frequency 1 / T is determined in a simple manner by the dimensioning of the capacitor C4, the parallel combination of the capacitor C7 with the diode D1 and / or by changing or adjusting the control resistor P1. By changing or adjusting the control resistor P1, the voltage pulses S + and S- shift over time, the pulse frequency 1 / T being adjustable to be smaller or larger. When the frequency changes, the distance T2 changes only slightly, so that the change in the frequency 1 / T is essentially determined by the change in the distance T1. Particularly good performance results of the diaphragm pump 2 have been achieved with T1 <T2. Pulse frequencies in the range from 15 to 150 Hz can be set without further ado. The transformer Tr serves to increase the voltage of the voltage pulses. A booster capacitor C8, which is connected to the one output terminal of the high-voltage winding of the transformer Tr, also serves to increase the voltage. As a result, voltage pulses at peak voltages of 100-250 V are generated at output B of the overall circuit.

Der Ausgang B ist mit den Eingangsanschlüssen einer an sich bekannten Membran- oder Vibrationspumpe 2 verbunden. Diese umfaßt in bekannter Weise ein elektromagnetisches Schwingsystem 21, das über an Stahlfeder- oder Gummimembranen gelagerte Schwingarme einen Pumpenkolben hin und her bewegt, um Fluid F zu fördern. In Fig. 1 ist eine Doppelkammer-Membranpumpe dargestellt.The output B is connected to the input connections of a diaphragm or vibration pump 2 known per se. In a known manner, this comprises an electromagnetic oscillation system 21 , which moves a pump piston back and forth via oscillating arms mounted on steel spring or rubber membranes in order to convey fluid F. In Fig. 1, a double-chamber diaphragm pump is shown.

Mit der erfindungsgemäßen Antriebsschaltung wird erreicht, daß eine handelsübliche Luft- oder Flüssigkeits-Membranpumpe, die an sich zum Betrieb mit einer 220 Volt-Sinuswechselspannung (50 Hz) für 4-5 Watt ausgelegt ist, bei geringster Versorgungsleistung mit einer Eingangsgleichspannung von 8-15 V betreibbar ist. Für einen autarken, wartungsfreien Pumpenbetrieb ist es besonders zweckmäßig, daß die Antriebsschaltung mit einem Licht-/Solarenergie-Generator ausgestattet ist, mit dem die erfindungsgemäß geringe Eingangsgleichspannung erzeugt wird. Parallel zu den Anschlüssen des Ausgangs B ist eine Glimmlampe H1 geschaltet, mit der die Höhe der Ausgangsspannung zur Einstellung des optimalen Pumpenbetriebs optisch angezeigt wird. Bei nachstehend angegebenen Betriebsmessungen sind optimale Anzeigeergebnisse bei Eingangsgleichspannungen von ca. 8 V an erzielt worden, während unterhalb von ca. 8 V keine Glimmentladung stattgefunden hat.With the drive circuit according to the invention it is achieved that a commercially available air or liquid diaphragm pump, which are in themselves for operation with a 220 Volt sine alternating voltage (50 Hz) is designed for 4-5 watts, with the lowest supply power with a DC input voltage of 8-15 V can be operated. For self-sufficient, maintenance-free pump operation is special expedient that the drive circuit with a light / solar energy generator is equipped with which the invention low DC input voltage is generated. Parallel A glow lamp is connected to the connections of output B. H1 switched with which the level of the output voltage for Optimal pump operation setting is visually displayed becomes. When operating measurements are given below optimal display results with DC input voltages of approx. 8 V on, while below approx. 8 V no glow discharge has occurred.

Mit der erfindungsgemäßen Pumpen-Antriebsschaltung in Kombination mit Membran-/Vibrationspumpen herkömmlicher Bauart sind in der Praxis erstaunlich gute Ergebnisse erzielt worden. Für Luft-Membranpumpen zur Einleitung von Luft in Wasser bei einer Eintauchtiefe von ca. 35 cm und bei Erzeugung von Luftdurchsatz-Gegendruck (durch einen Sprudelstein) sind bei 12 V Eingangsgleichspannung folgende Werte gemessen worden:In combination with the pump drive circuit according to the invention with conventional diaphragm / vibration pumps surprisingly good results have been achieved in practice. For air diaphragm pumps for the introduction of air into water at an immersion depth of approx. 35 cm and when generating Air flow back pressure (through a stone) are at 12 V DC input voltage the following values have been measured:

Die Aufnahmeleistung im Leerlauf beträgt jeweils ca. 1,6 Watt bei 12 V Eingangsgleichspannung.The idle power consumption is approx.1.6 watts each at 12 V DC input voltage.

Beim Betrieb einer Membranpumpe für Flüssigkeiten, wobei als Flüssigkeit Wasser gefördert worden ist, ist bei den gleichen Betriebsvoraussetzung wie bei der Membran-Luftpumpe bei einer Aufnahmeleistung von ca. 3 W eine Förderleistung von 7,5 l/h erreicht worden (Beispiel 7).When operating a diaphragm pump for liquids, being as Liquid water has been pumped is the same Operating requirement as for the diaphragm air pump with a Power consumption of approx. 3 W and a delivery rate of 7.5 l / h been achieved (Example 7).

Als besonders vorteilhaft hat sich die Anpassung der Spannungsimpulse mittels des Regelwiderstandes P1 erwiesen. Damit sind durch Einstellung auf den optimalen Pumpen-Arbeitspunkt die Ergebnisse der Meßbeispiele 2) und 7) erzielt worden. Dies zeigt, daß durch die Einstellung der die Membranpumpe 2 beaufschlagenden Spannungsimpulse die Pumpenschwingung mit höchstem Wirkungsgrad in bezug auf eine geringe Eingangsgleichungsspannung (im Beispiel 12 V) optimiert werden kann, also eine ausgezeichnete Anpassung der Impulsspannung an die Membranpumpe-Schwingarmbewegung erzielt wird. Andererseits ist durch die Regelung der Frequenz der Spannungsimpulse und/oder die Einstellung der Höhe der Betriebsspannung auch erreicht, daß der Pumpen-Schwingbetrieb gezielt verstärkt oder abgeschwächt werden kann. So entfallen insbesondere beim Betrieb von Membran-Luftpumpen zusätzliche Ventile zur Einstellung der Luftmenge. Bei jeder Spannungsebene (zwischen 8 bis 15 V) kann mittels des Regelwiederstandes P1 die gewünschte Pumpenleistung von Null bis zu einem Maximalwert eingestellt werden. Während beim starren ungeregelten Einsatz einer herkömmlich am 220 V/50 Hz-Netz betriebenen Membranpumpe bei Belastungserhöhungen ein Abfall des Förderdruckes in Kauf zu nehmen ist, kann der Förderdruck mit der erfindungsgemäßen Pumpenantriebsschaltung entsprechend der anstehenden Gleichspannung den Erfordernissen angepaßt werden.The adaptation of the voltage pulses by means of the control resistor P1 has proven to be particularly advantageous. The results of measurement examples 2) and 7) have thus been achieved by setting the optimum pump operating point. This shows that by setting the voltage pulses acting on the diaphragm pump 2, the pump oscillation can be optimized with maximum efficiency in relation to a low input equation voltage (12 V in the example), that is to say an excellent adaptation of the pulse voltage to the diaphragm pump swing arm movement is achieved. On the other hand, by regulating the frequency of the voltage pulses and / or adjusting the level of the operating voltage, it is also achieved that the pump oscillating operation can be selectively amplified or weakened. This eliminates the need for additional valves to adjust the air volume, especially when operating diaphragm air pumps. At each voltage level (between 8 and 15 V), the desired pump output can be set from zero to a maximum value using control resistor P1. While with the rigid, uncontrolled use of a diaphragm pump conventionally operated on the 220 V / 50 Hz network, a drop in the delivery pressure can be accepted when the load increases, the delivery pressure can be adapted to the requirements with the pump drive circuit according to the present DC voltage.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß übliche Membranpumpen, die herkömmlich nur netzabhängig mit 220 V (50 Hz) betreibbar gewesen sind, mit der erfindungsgemäßen Antriebsschaltung netzunabhängig mit Klein-Gleichspannung unter optimaler Nutzung der Quellen-Schwachstromenergie betreibbar sind. Auch besteht ein wesentlicher Vorteil darin, daß Membranpumpen betreibbar sind, deren elektromagnetische Schwingeinheiten nicht - wie herkömmlich - genau auf die Netzfrequenz (50 Hz) angepaßt sein müssen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Antriebsschaltung können also Membranpumpen verwendet werden, die nicht so hohe Anforderungen an die Konstruktionsgenauigkeit wie herkömmliche Membranpumpen stellen und/oder deren Schwingcharakteristika variieren können.A particular advantage of the invention is that conventional Diaphragm pumps, which are usually only dependent on the network with 220 V (50 Hz) were operable with the invention Drive circuit independent of the mains with low DC voltage with optimal use of the source low-voltage energy are operable. There is also a significant advantage in that diaphragm pumps can be operated, their electromagnetic Vibration units are not - as is conventional - exactly must be adapted to the mains frequency (50 Hz). Because of the drive circuit according to the invention can thus use diaphragm pumps are used that are not as demanding the design accuracy like conventional diaphragm pumps places and / or their vibration characteristics can vary.

Claims

1. Antriebsschaltung (1) für eine Membranpumpe (2) mit vibrierendem, für den Betrieb mit Wechselstrom ausgelegtem Antrieb,
mit einer mit Klein-Gleichspannung betreibbaren elektronischen Verstärkerschaltung,
mit einer zwischen den Schaltungsausgang (A) und den Schaltungseingang (K) der Verstärkerschaltung geschalteten Rückkopplungsschaltung (11) zur Erzeugung abwechselnd auftretender positiver und negativer Spannungsimpulse (S+, S-) mit relativ zur Impulsdauer großen zeitlichen Impulsabständen (T, T1, T2),
wobei der die Spannungsimpulse abgebende Schaltungsausgang (A) zur Schwingungsanregung des Membranpumpen-Schwingsystems (21) an den Antrieb der Membranpumpe (2) angekoppelt ist.1. drive circuit ( 1 ) for a diaphragm pump ( 2 ) with a vibrating drive designed for operation with alternating current,
with an electronic amplifier circuit that can be operated with low DC voltage,
with a feedback circuit ( 11 ) connected between the circuit output (A) and the circuit input (K) of the amplifier circuit for generating alternating positive and negative voltage pulses (S +, S-) with large temporal pulse intervals (T, T1, T2) relative to the pulse duration,
wherein the circuit output (A) which emits the voltage pulses is coupled to the drive of the diaphragm pump ( 2 ) for the vibration excitation of the diaphragm pump oscillation system ( 21 ).

2. Antriebsschaltung nach Anspruch 1, wobei die Antriebsschaltung (1) derart ausgebildet ist, daß in einem sich wiederholenden Zeitabschnitt (T) zwischen zwei Spannungsimpulsen (S+) gleicher Polarität der Spannungsimpuls (S-) entgegengesetzter Polarität mit relativ zu den beiden Spannungsimpulsen (S+) gleicher Polarität unterschiedlich langen Impulsabständen (T1 bzw. T2) erzeugt wird.2. Drive circuit according to claim 1, wherein the drive circuit ( 1 ) is designed such that in a repeating period (T) between two voltage pulses (S +) of the same polarity, the voltage pulse (S-) of opposite polarity with relative to the two voltage pulses (S + ) of the same polarity, pulse intervals of different lengths (T1 or T2) are generated.

3. Antriebsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Stellglied (P1) zur Einstellung und/oder Änderung der Impulsfrequenz (1/T, 1/T1, 1/T2) und/oder der Betriebsspannung vorhanden ist. 3. Drive circuit according to claim 1 or 2, wherein a Actuator (P1) for setting and / or changing the Pulse frequency (1 / T, 1 / T1, 1 / T2) and / or the operating voltage is available.

4. Antriebsschaltung nach Anspruch 2 und 3, wobei mittels des Stellgliedes (P1) der sich wiederholende Zeitabschnitt (T) zwischen zwei Spannungsimpulsen (S+) gleicher Polarität derart einstellbar und/oder veränderbar ist, daß der erste Abstand (T1) zwischen einem der beiden Spannungsimpulse (S+) gleicher Polarität und dem Spannungsimpuls (S-) entgegengesetzter Polarität variiert wird, während der zweite Abstand (T2) zwischen dem anderen der beiden Spannungsimpulse (S+) gleicher Polarität und dem Spannungsimpuls (S-) entgegengesetzter Polarität im wesentlichen konstant bleibt oder eine Änderung um ein mehrfaches kleiner als die Änderung des ersten Abstandes (T1) ist.4. Drive circuit according to claim 2 and 3, wherein by means of the actuator (P1) the repetitive Time period (T) between two voltage pulses (S +) same polarity adjustable and / or is changeable that the first distance (T1) between one of the two voltage pulses (S +) of the same polarity and the voltage pulse (S-) of opposite polarity is varied while the second distance (T2) between the other of the two voltage pulses (S +) the same Polarity and the voltage pulse (S-) opposite Polarity remains essentially constant or one Change several times smaller than the change in first distance (T1).

5. Antriebsschaltung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Stellglied (P1) einen regelbaren ohmschen Widerstand umfaßt.5. Drive circuit according to claim 3 or 4, wherein the Actuator (P1) an adjustable ohmic resistance includes.

6. Antriebsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein die Antriebsenergie erzeugender Solarzellengenerator vorhanden ist, der vorteilhaft eine Akkumulatoreinheit der Antriebsschaltung (1) auf deren Betriebsspannung auflädt.6. Drive circuit according to one of claims 1 to 5, wherein there is a drive cell generating solar cell generator which advantageously charges an accumulator unit of the drive circuit ( 1 ) to its operating voltage.

7. Antriebsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verstärkerschaltung aus einem an sich bekannten integrierten Halbleiter-Schaltkreis (IC) besteht.7. Drive circuit according to one of claims 1 to 6, wherein the amplifier circuit from a known per se integrated semiconductor circuit (IC).

8. Antriebsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Rückkopplungsschaltung (11) durch einen Kondensator (C7) und einer zu diesem parallel geschalteten Diode (D1) gebildet ist. 8. Drive circuit according to one of claims 1 to 7, wherein the feedback circuit ( 11 ) is formed by a capacitor (C7) and a diode connected in parallel with this (D1).

9. Antriebsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Schaltungsausgang (A) über einen Transformator (Tr) an den Antrieb der Membranpumpe (2) angekoppelt ist.9. Drive circuit according to one of claims 1 to 8, wherein the circuit output (A) via a transformer (Tr) to the drive of the diaphragm pump ( 2 ) is coupled.

10. Antriebsschaltung nach Anspruch 9, wobei zwischen den den Antrieb der Membranpumpe (2) beaufschlagenden Transformator-Oberspannungsausgang und den Antrieb ein Booster-Kondensator (C8) geschaltet ist.10. Drive circuit according to claim 9, wherein a booster capacitor (C8) is connected between the transformer high voltage output acting on the drive of the diaphragm pump ( 2 ) and the drive.

11. Antriebsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Membranpumpe (2) eine Luft fördernde Membranpumpe ist.11. Drive circuit according to one of claims 1 to 10, wherein the diaphragm pump ( 2 ) is an air-promoting diaphragm pump.

12. Antriebsschaltung nach Anspruch 11, wobei die Verstärkerschaltung zur Kühlung in einem Luftförderweg oder -bereich der Membranpumpe (2) angeordnet und dabei vorzugsweise der Membranpumpenansaugluft ausgesetzt ist.12. Drive circuit according to claim 11, wherein the amplifier circuit for cooling in an air conveying path or area of the diaphragm pump ( 2 ) is arranged and is preferably exposed to the diaphragm pump intake air.

13. Antriebsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Membranpumpe (2) eine Flüssigkeit fördernde Membranpumpe ist.13. Drive circuit according to one of claims 1 to 10, wherein the diaphragm pump ( 2 ) is a liquid-promoting diaphragm pump.

14. Antriebsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Membranpumpe (2) als Mehrkammer-Membranpumpe ausgebildet ist.14. Drive circuit according to one of claims 1 to 13, wherein the diaphragm pump ( 2 ) is designed as a multi-chamber diaphragm pump.

15. Antriebsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei an den Ausgang der Antriebsschaltung (1) mehrere Membranpumpen in Parallel- oder Reihenschaltung geschaltet sind.15. Drive circuit according to one of claims 1 to 14, wherein at the output of the drive circuit ( 1 ) a plurality of diaphragm pumps are connected in parallel or in series.