DE2321650B2

DE2321650B2 - Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Gleichstrommotors

Info

Publication number: DE2321650B2
Application number: DE2321650A
Authority: DE
Inventors: Kinji Tokio Tanikoshi
Original assignee: Canon Inc; Canon Precision Inc
Current assignee: Canon Inc; Canon Precision Inc
Priority date: 1972-04-28
Filing date: 1973-04-28
Publication date: 1979-03-29
Also published as: DE2321650A1; US3831073A; GB1438511A; DE2321650C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist aus der DE-OS 14 63 257 bekannt.

Diese Anordnung weist einen Oszillator zur Erzen gung von Impulsen auf, deren Frequenz der gewünschten Motordrehzahl entspricht, sowie ein Leistungsschalter, der auf die Oszillatorimpulse anspricht, um die Einspeisung von Leistungsimpulsen in den Motor zu bewirken, einen vom Motor angetriebenen Schalter zur Erzeugung von Rückstellimpulsen, deren Frequenz proportional zur Γνΐυίυι drehzahl ist, Uin ueii Leistungsschalter zu betätigen und die Leistungsimpulse zu beenden, eine Unterdrehzahlsteuerung mit einem Kondensator, um festzustellen, wenn die Frequenz des Oszillators die Frequenz der Rückstellimpulse überscnreitet, um den Leistungsschalter unmittelbar nach Empfang des Rückstellimpulses zu betätigen, sowie eine Oberdrehzahlsteuerung, um festzustellen, wenn die Frequenz der Rückstellimpulse die Frequenz der Oszillatorimpulse übersteigt um zu verhindern, daß der

ίο nächstfolgende Oszillatorimpuls den Leistungsschalter betätigt, um dadurch das Auftreten des nächsten Leistungsimpulses zu verhindern. Sinn dieser Drehzahlregelung ist es, den Motor solange kontinuierlich mit Strom zu versorgen, bis er synchron mit der vom

is Oszillator vorgegebenen Sollimpulsfrequenz läuft Damit wird ein möglichst rasches Hochlaufen des Motors erzielt

Die bekannten Gleichstrommotoren sowohl mit Kommulator als auch mit bürstenloser Steuerung der Feldwicklungserregung lassen sich nicht mit der bisweilen erforderlichen Genauigkeit auf der gewünschten Drehgeschwindigkeit halten. Trotz der Verwendung einer Regeleinrichtung wird die Sollgeschwindigkeit nicht ausreichend stabil gehalten. Dies gilt bei

Kommulatormotoren insbesondere bei einer Änderung der auf den Motor wirkenden Last und bei bürstenlosen Gleichst- ommotoren bei einer Periodizität der zum Zweck der Drehzahlregelung sich ändernden Erregungsimpulse für die Feldwicklungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Schaltungsanordnung der eingangs bezeichneten Art verfügbar zu machen, mit der sich ein gleichmäßiger Motorlauf in der Nähe der Solldrehzahl erzielen läßt

Diese Aufgabe wird bei der vorausgesetzten Schaltungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß das Verknüpfungsglied und die Phasenschiebeeinrichtung vorgesehen sind, wird verhindert, daß der Gleichstrommotor den Zustand des synchronen Laufs verläßt, so daß auch Schwankungen

im Bereich der Solldrehzahl verhindert werden und ein gleichmäßiger Lauf im Bereich der Solldrehzahl erzielt ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigt

so F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

F i g. 2 ein Impulsdiagramm der Schaltungsanordnung nach F i g. 1;

Fig.3 ein Impulsdiagramm der Bezugsimpulse und der Geschwindigkeitsimpulsc sowie der antreibenden Ströme, wenn die Drehzahl des Gleichstrommotors in dem Steuersystem nach F i g. 1 und 2 geändert wird;

Fig.4 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Phasenverschiebungsschaltung in der Schaltungsanordnungnach Fig. 1;

F i g. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel des Steuersystems nach F i g. 2;

F i g. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel;

Fig. 7 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung des Außer-Schritt-Geratens oder Schiagens, wie es bei bekannten synchronen Gleichstrommotoren auftritt.

Das erste Ausführungsbeispiel (Fig. 1) zeigt die Steuerung des synchronen Antriebs eines Gleichstrom-

Kommulator-Motors. Ein Tachogenerator 1, eine Impulsformerstufe 2, ein Frequenzteiler 3, eine Differenzierschaltung 4, und eine Gleichrichterschaltung 5 sind in der angeführten Reihenfolge in Serie geschaltet, wobei der Frequenzteiler 3 auch tntfallen kann, was - durch eine Umgehungsleitung angedeutet ist Der Tachogenerator 1 stellt einen Drehzahlistwertgeber dar, dreht sich mit der gleichen Drehzahl wie der Rotor eines Gleichstrom-Kommulator-Motors 14 und erzeugt ein WediSelstromsignal, dessen Frequenz proportional zur Drehzahl des Motors 14 ist i)er Frequenzteiler 3 kann als Schieberegister oder Zähler ausgebildet sein. Ein Bezugssignalgenerator 6, eine Impulsformerstufe 7, ein Frequenzteiler 8 (kann ggf. entfallen), eine Differenzierschaltung 9 und eine Gleichrichterschaltung 10 sind ebenfalls in der genannten Reihenfolge geschaltet Der Bezugssignalgenerator 6 erzeugt das Bezugssignal zur Drehung des Gleichstrommotors 14 mit vorbestimmter Drehzahl.

Die Ausgangsssgnale der Gleichrichterschaltungen 5 und 10 sind an Eingangsanschlüsse b bzw. a eines Verknüpfungsgliedes 11 gelegt, deren Ausgangsanschlüsse c und dmit den Rücksetz- und Setzanschlüssen R und 5 einer Kippschaltung 12 verbunden sind. Das später im einzelnen zu beschreibende Verknüpfungsglied 11 dient zur alternativen Abgabe der Ausgangssignale an die Kippschaltung 12 in Abhängigkeit von den Signalen des Tachogenerators 1 und des Bezugssignalgenerators 6, wenn und nur wenn eine Differenz in der Zeit oder der Phase zwischen den beiden Signalen besteht Das Ausgangssignal der Kippschaltung 12 wird dem Gleichstrom-Kommutator-Motor 14 über einen Verstärker 13 zugeführt

Der Eingangsanschluß einer Phasenschiebeschaltung 16 ist mit dem Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung 10 verbunden und der Ausgangsanschluß steht mit dem Rücksetzanschluß R der Kippschaltung 12 in Verbindung. Die Phasenschiebeschaltung 16 wird ebenfalls später im einzelnen erläutert und dient zur Verschiebung der Phase des von der Gleichrichterschaltung 10 gelieferten Bezugssignals in Abhängigkeit vom Signal einer Steuerschaltung 16A so daß das Bezugssigna! um ein vorbestimmtes Zeitintervall verzögert werden kann. Die Steuerschaltung 16Λ dient zur Außer-Betrieb-Setzung der Phasenschiebeschaltung 16 während der Zeit, zu welcher der Motor 14 gestartet wird, bis zu der Zeit, zu welcher sich der Motor 14 mit der vorbestimmten Drehzahl dreht, und sie aktiviert die Phasenschiebeschaltung 16, wenn sich der Motor 14 mit der vorbestimmten Drehzahl zu drehen beginnt.

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 1 wird unter weiterer Bezugnahme auf F i g. 2 erläutert. Der Bezugssignalgenerator 6 erzeugt das aus Impulsen bestehende Bezugssignal mit vorbestimmter Frequenz. Diese Impulse werden dem Frequenzteiler 8 zugeführt, nachdem sie in der Impulsformerstufe 7 in Rechteck-Impulsform gebracht worden sind, Zeile A der F i g. 2. Die Bezugssignale werden vom Frequenzteiler 8 »heruntergezählt«, so daß die rechteckförmigen Bezugsignale in Zeile B, weiche der Soll-Drehzahl des Motors 14 entsprechen, an die Differenzierschaltung 9 gegeben werden können. Alternativ können die Ausgangssignale der Impulsformerstufe /direkt an die Differenzierschaltung 9 angelegt werden. Das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 9 besteht aus abwechselnden positiven und negativen Spitzen, wie sich aus Zeile C ergibt, wobei die positive Spitze der Vorderflanke des rcchtcckförmigen Eingar.gsimpulses nach Ζεϋε Β entspricht, während die negative Spitze der rückwärtigen Flanke entspricht In der vorliegenden Ausführungsform werden nur die positiven Impulse von der Gleichrichterschaltung 10 wefcergeleitet wie sich aus Zeile D in F i g. 2 ergibt, und an das Verknüpfungsglied 11 angelegt

Wenn der Motor 14 durch Drücken eines Startknopfes gestartet wird, erzeugt der mii dem Motor 14 gekoppelte Tachogenerator 1 ein Wechselstromsignal,

ίο dessen Frequenz der Ist-Drehzahl des Motors 14 entspricht wie sich aus Zeile E in Fig.3 ergibt Das Wechselstromsignal wird verstärkt von der Impulsformerstufe 2 in Rechteckform gebracht und an den Frequenzteiler 3 angelegt Der Frequenzteiler 3 gibt das

in, Zeile Fdargestellte Ausgangssignal ab, welches an die Differenzierschaltung 4 angelegt wird. Alternativ können die Ausgangssignale der Impulsformerstufe 2 direkt der Differenzierschaltung 4 zugeführt werden. Das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 4 besteht aus den in Zeile G dargestellten abwechselnden positiven und negativen Spitzen und wird der Gleichrichterschaltung 5 zugeführt, deren Ausgangssignal nur aus den in Zeile H dargestellten positiven Spitzen besteht, welches wiederum an das Verknüpfungsglied 11 angelegt wird.

Das Verknüpfungsglied 11 steuert das Bezugssignal des Bezugssignalgenerators 6 und das Istdrehzahlsignal des Tachogenerators 1 so, daß diese abwechselnd an den Rücksetz- und Setzeingang R und S der Kippschaltung 12 angelegt werden. In Abhängigkeit von dem am Eingangsanschluß a anliegenden Bezugssignal erscheint das Ausgangssignal des Verknüpfungsgliedes 11 am Ausgangsanschluß d, so daß die Kippschaltung 12 gesetzt werden kann; aber wenn das nächste Bezugssignal an den Eingangsanschluß a angelegt wird, wenn die Phasenschiebeschaltung 16 nicht aktiviert ist, gibt das Verknüpfungsglied 11 kein Ausgangssignal ab, wenn nicht das Istdrehzahlsignal an den Eingangsanschluß b angelegt ist, so daß die Kippschaltung 12 im gesetzten

Zustand bleibt. Wenn das Istdrelizahlsignal, vgl. F i g. 2 Zeile H, an den Eingangsanschluß b angelegt wird, erscheint das Ausgangssignal des Verknüpfungsgliedes 11 am Ausgang c, so daß die Kippschaltung 12 zurückgesetzt wird. Deshalb gibt die Kippschaltung 12 die Rechteck-Impulse gemäß Zeile / in F i g. 2 ab, wobei jeder Impuls in Abhängigkeit vom Bezugssignal gemäß Zeile D ansteigt und in Abhängigkeit vom Istdrehzahlsignal gemäß Zeile H abfällt. Die Ausgangssignale der Kippschaltung 12 werden dem Motor 14 über den Verstärker 13 zugeführt. Da die Signalform des Ausgangssignals der Kippschaltung 12 der Signalform der an den Motor 14 angelegten Spannung entspricht, dreht sich der Motor 14 mit einer Drehzahl, die dem Impuls-Pausenverhältnis des rechteckförmigen Ausgangssignals gemäß Zeile /in F i g. 2 entspricht.

F i g. 3 zeigt zwei Beispiele der Beziehung zwischen dem Bezugssignalimpuls, dem Istdrehzahlsignal des Tachogenerators und dem M otortreibstrom. In Zeilen A und Cder F i g. 3 sind die Bezugsimpulse durchgehend gezeichnet, während die Istdrehzahlimpulse mit gestrichelten Linien dargestellt sind. Die Treibströme sind in Zeilen B und D der F i g. 3 wiedergegeben. Wenn der Istdrehzahlimpuls gegenüber dem Bezugsimpuls verzögert ist, wie sich aus Zeile Λ in F i g. 3 ergibt, wird die Impulsbreite /'des Treibstromes vergrößert so daß die Drehzahl des Motors zunimmt, bis die vorbestimmte Drehzahl erreicht ist. Sobald sich der Motor 14 mit vorbestimmter Drehzahl dreht, bleibt die Impulsbreite

konstant, und diese Impulsdauer ist mit t_s bezeichnet. Wenn jedoch der Istdrehzahlimpuls gegenüber dem Bezugssignal voreilt, wie sich aus Zeile C der F i g. 3 ergibt, wird die Impulsbreite des Treibstromes verkleinert, wie sich aus t" in Zeile D ergibt. Der Motor wird dadurch verlangsamt und sobald er die vorbestimmte Drehzahl erreicht, wird wieder die Impulsbreite t₅ eingehalten.

Wenn die Drehzahl des Motors 14 infolge einer Änderung der Last beträchtlich abfällt, wird der Istdrehzahlimpuls stark gegenüber dem Bezugsimpuls verzögert. Wenn das Verknüpfungsglied 11 nicht eingefügt wäre, würden zwei Bezugsimpulse nacheinander an den Anschluß S der Kippschaltung 12 angelegt werden. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, ist das Verknüpfungsglied 11 eingefügt, so daß die Bezugs- und die Istdrehzahlimpulse alternativ an den Setz- und Rücksetzeingang angelegt werden.

Um zu verhindern, daß der Motor aus dem synchronen Antrieb herausfällt, ist die Phaseschiebeschaltung 16 vorgesehen, so daß das an den Rücksetzeingang der Kippschaltung 12 anzulegende Bezugssignal um ein vorbestimmtes Zeitintervall verzögert werden kann. Die Betriebsweise der Phaseschiebeschaltung 16 wird mit Bezug auf F i g. 4 erläutert. Zeile A der F i g. 4 zeigt das Zeitverhältnis der an den Setzeingang der Kippschaltung 12 anzulegenden Bezugsimpulses (ausgezogene Linien) und des von der Phaseschiebeschaltung stammenden verzögerten Bezugsimpulses (gestrichelte Linien). Die Phaseschiebeschaltung 16 gibt das Signal r\ ab, welches um tr' relativ zu dem ersten Bezugsimpuls η verzögert ist, und die Verzögerungszeit tr' ist so gewählt, daß sie etwas kürzer ist als die Frequenz fr des Bezugssignals. Wenn sich der Motor 14 synchron zum Bezugssignal dreht, werden die in Zeile B der Fig.4 dargestellten Istdrehzahlimpulse an den Rücksetzeingang der Kippschaltung 12 angelegt, so daß sich der Motor mit einer vorbestimmten Drehzahl in Abhängigkeit von dem rechteckförmigen Treibstrom nach Zeile C dreht Wenn die Drehzahl ces Motors infolge der Zunahme der Last sinkt wird das Impulsintervall zwischen den Istdrehzahlimpulsen vergrößert Beispielsweise werden mehr als zwei Bezugsimpulse zwischen zwei Istdrehzahlimpulsen erzeugt Diese Bezugsimpulse werden dem Eingang a des Verknüpfungsgüedes 11 zugeführt, so daß die Ausgangssignale an den Setzeingang der Kippschaltung 12 gelangen. Als Folge hiervon verbleibt die Kippschaltung 12 im gesetzten Zustand, bis infolge des Istdrehzahlimpulses das Rücksetzsignal an den Rücksetzeingang angelegt wird. Als Folge hiervon wird der Motor 14 kontinuierlich beschleunigt. Bei einem Schaltregler, bei dem die dem Motor zugeführte Leistung intermittierend ein- und ausgeschaltet wird, wird das Signal zum Anschalten des Stroms in Abhängigkeit von den Bezugsimpulsen abgeleitet während das Signal zum Abschalten des Stroms in Abhängigkeit von den Istdrehzahlimpulsen abgeleitet wird. Wenn mehrere Bezugsimpulse zwischen den Istdrehzahlimpulsen eingefügt sind, oder wenn mehrere Istdrehzahlimpulse zwischen den Bezugsimpulsen liegen, werden die obigen alternativen Ein- und Ausschaltungen nicht bewirkt, so daß ein Außer-Schritt-Geraten oder das sogenannte Beat-Phänomen auftritt Dies wird mit Bezug auf F i g. 7 näher erläutert, die das Beat-Phänomen bei einem konventionellen Gleichstrommotor illustriert Die Zeilen A, B und C der F i g. 7 zeigt den Fall, in welchem mehrere Bezugssignalimpulse zwischen den Istdrehzahlimpulsen liegen, während die Zeilen D₁ ffund Fden Fall darstellen, in welchem mehrere Istdrehzahlimpulse zwischen aufeinanderfolgenden Bezugsimpulsen eingefügt sind. In jedem Fall wird die Impulsdauer des Treibstromes für den Motor entsprechend Zeilen Cund F geändert. Die Variation der Impulsbreite tendiert dazu periodisch zu werden, daß die Drehzahl des Motors zufällig verändert wird oder bei einer gewissen, außerhalb der vorbestimmten Drehzahl liegenden

ι ο Drehzahl gehalten wird.

Die Phasenschiebeschaltung 16 ist zur Überwindung des aufgezeigten Problems sehr wirksam. Selbst wenn der Istdrehzahlimpuls zum Rücksetzen der Kippschaltung 12 nicht abgeleitet wird, legt die Phasenschiebeschaltung 16 das verzögerte Bezugssignal an die Kippschaltung 12 und setzt diese zurück. Infolge dessen kann die Kippschaltung 12 immer die rechteckförmigen Ausgangssignale abgeben, selbst wenn die Drehzahl des Motors beträchtlich abgesunken ist. Deshalb kann der Durchschnittswert vergrößert und die Drehzahl des Motors bis auf die vorbestimmte Drehzaihl beschleunigt werden.

Um die Solldrehzahl des Motors zu ändern, kann die Oszillationsfrequenz des Bezugsgenerators 6 verändert werden oder diese Frequenz kann mittels des Frequenzteilers 7 variiert werden.

F i g. 5 stellt eine Steuerschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor dar, wobei die Schaltungskomponenten 7 bis 10 der F i g. 1 aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt sind. Die Wicklungen L\ bis Ia befinden sich in Sternschaltung, könnten jedoch auch in Dreieckschaltung verbunden sein. Zwischen den Wicklungen L\ bis W und einer Stromquelle DCS sind Ausgangstransistoren Qt bis Qa eingefügt, um den an die Wicklungen L\ bis L·,' anzulegenden Strom zu schalten. Die Basisanschlüsse der Ausgangstransistoren Q\ bis Q sind an die Ausgangsanschlüsse der Hallgeneratoren H\ und //2 angeschlossen und ein Eingangsanschluß jedes HaIlgenerators H\ und Hi ist mit dem positiven Anschluß der Stromquelle DCS verbunden, während der andere Eingangsanschluß über einen den Strom einstellenden Widerstand R\ oder R2 mit dem Verstärker 13 verbunden ist. Dioden D\ bis Di, sind an die jeweiligen Wicklungen L\ bis La angeschlossen und dienen zur Feststellung der Spannung, die in den Wicklungen induziert wird, die im Betrieb nicht erregt sind, wodurch die Drehzahl des Rotors festgestellt wird. Die Ausgangssignale der Dioden D\ bis Da werden der Impulsformerstufe 2 zugeführt und in geeignete Signale umgewandelt die dem Verknüpfungsglied 11 zugeführt werden. Zwischen der Stromquelle DCS und die Emitter der Ausgangstransistoren Q\ bis Q2 ist zu deren Schutz ein Widerstand R3 eingefügt

Im Betrieb werden die Ausgangstransistoren Q\ bis Qa aufeinanderfolgend in Abhängigkeit von den Hallspannungen an den Ausgangsanschlüssen mit dem Stator des Motors verbundenen Hallgeneratoren H\ und //2 eingeschaltet so daß sich der bürstenlose Motor dreht Die in den nicht erregten Wicklungen L\ bis W induzierten Spannungen werden mittels der Dioden D\ bis Da, festgestellt und zur Anlage an die Impulsformerstufe 2 addiert Die Ausgangsimpulse der Impulsformerstufe 2 stellen die Drehzahl des bürstenlosen Motors 14' dar und werden dem Eingang b des Verknüpfungsgüedes 11 zugeführt In Abhängigkeit von dem am Eingang b anliegenden Signal gibt das Verknüpfungsglied 11 ein Ausgangssignal am Ausgang c ab, so daß die

Kippschaltung 12 rückgesetzt wird. Die Frequenz des Bezugssignalgenerators 6 entspricht wieder einer vorbestimmten Drehzahl des Motors 14 und wird dem Eingang a des Verknüpfungsgliedes 11 zugeführt, so daß das Ausgangssignal am Ausgang b erscheint, wodurch die Kippschaltung 12 rückgesetzt wird. Die Impulsbreite der rechteckförmigen Ausgangsimpulse der Kippschaltung 12 ist gleich der Phasendifferenz zwischen dem Bezugsimpuls und dem Istdrehzahlimpuls. In Abhängigkeit von den Ausgangsimpulsen des Flip-Flop 12 wird der durch die Hallgeneratoren H\ und H2 fließende Strom in solcher Weise gesteuert, daß der Eingangsstrom durch die Hallgeneratoren H\ und Hj während des Leitungwinkels der Ausgangsimpulse der Kippschaltung fließt. Infolgedessen wird die Drehzahl des Motors 14 in Abhängigkeit von den Ausgangsimpulsen der Kippschaltung 12 gesteuert.

Wenn die Drehzahl des Motors 14 ein wenig kleiner ist als die Frequenz der Bezugsimpulse, werden die an die Kippschaltung 12 angelegten Istdrehzahlimpulse verzögert, so daß die Impulsbreite der Ausgangsimpulse zunimmt. Infolgedessen nimmt die Drehzahl des Motors 14 zu und kehrt zu der vorbestimmten Drehzahl zurück, während die Phase der Istdrehzahlimpulse vorrückt. In gleicher Weise kann die Drehzahl des Motors oberhalb der vorbestimmten Drehzahl auf diese reduziert werden. Wenn deshalb die Solldrehzahl durch den Bezugssignalgenerator 6 gesetzt wird, dreht sich der Motor 14 mit der vorbestimmten Drehzahl.

Die Phaseschiebeschaltung 16 verzögert das von dem Bezugssignalgenerator 6 kommende Signal um ein vorbestimmtes Zeitintervall, und das verzögerte Bezugssignal wird über die Ein- und Ausgangsanschlüsse b und c des Verknüpfungsgliedes 11 an den Rücksetzeingang der Kippschaltung 12 angelegt.

Das Verknüpfungsglied 11 wird mit Bezug auf F i g. 6 beschrieben, welche vier NAND-Glieder N\, Λ/2, N3 und Ni und zwei KC-Schaltungen aus Kondensatoren Q und Ci sowie Widerständen Ra und Rs zum Glätten der logischen Operationen aufweist. Das Ausgangssignal des Bezugssignalgenerators 6 sowie das Ausgangssignal des NAND-Gliedes N₃ werden dem NAND-Glied Ni zugeführt, dessen logisches Ausgangssignal an den Setzeingang der Kippschaltung 12 angelegt wird. Das logische Ausgangssignal des NAND-Gliedes Afe, an das die Ausgangssignale des Tachogenerators 1 und des NAND-Gliedes M angelegt werden, wird auf den Rücksetzeingang R der Kippschaltung 12 gegeben. Einer der Eingangsanschlüsse des NAND-Gliedes N3 ist über den Kondensator Q mit dem Bezugssignalgenerator 6 verbunden, während der andere Eingangsanschluß mit dem Ausgang des NAND-Gliedes M verbunden ist Einer der Eingangsanschlüsse des NAND-Gliedes Na ist über den Kondensator Ci mit dem Tachogenerator verbunden, während der andere Eingangsanschluß mit dem anderen Ausgangsanschluß des NAND-Gliedes N3 in Verbindung steht

Das Verknüpfungsglied 11 nach F i g. 6 hat folgende Betriebsweise: Die NAND-Glieder N3 und Na bilden eine Kippschaltung. Wenn das Bezugssignal an das NAND-Glied N₃ angelegt wird, während das Ausgangssignal des NAND-Gliedes M» eine »1« ist, wird das Ausgangssignal des NAND-Gliedes N₃ zu »0« und an das NAND-Glied Ni angelegt, an welchem auch das Bezugssignal anliegt Infolgedessen wird das Ausgangssignal des NAND-Gliedes JVi zu einer »1« und wird dem Setzanschluß S der Kippschaltung 12 zugeführt Wenn das vom Tachogenerator 1 kommende Signal an das NAND-Glied Na angelegt wird, während das Ausgangssignal des NAND-Gliedes Nj eine »1« ist, wird das Ausgangssignal des NAND-Gliedes Na zu einer »1« und wird dem NAND-Glied Λ/2 zugeführt, an dem auch das Signal des Tachogenerators 1 anliegt. Infolgedessen wird das Ausgangssigna! des NAND-Gliedes N2 zu einer »1« und wird dem Rücksetzeingang R der Kippschaltung 12 zugeführt. Dies bedeutet, daß die Kippschaltung aus den NAND-Gliedern N₃ und Na die Ausgangssignale abwechselnd an die Eingänge β und A der NAND-Glieder N\ und N₂ abgibt.

Die Phasenschiebeschaltung 16 umfaßt einen Schalttransistor Qs und eine Formerstufe 30 sowie eine Differenzier- und Gleichrichtschaltung 31 Die Basis des Schalttransistors Qs ist mit dem Bezugssignalgenerator 6 verbunden, während der Kollektor über einen Widerstand R₆ mit dem Ausgang der Steuerschaltung 16Λ in Verbindung steht und der Emitter über einen Widerstand Rj mit der negativen Klemme der Stromquelle DCS in Verbindung steht. Der Verbindungspunkt der parallel geschalteten variablen Widerstände Ri und R9 ist mit dem Emitter des Schalttransistors Qs verbunden, während deren andere Anschlüsse über einen Kondensator Q miteinander in Verbindung stehen. Der positive Anschluß des Kondensators G ist über einen weiteren Kondensator Cj mit dem Kollektor des Schalttransistors Qs verbunden, während dessen negativer Anschluß mit der Formerstufe 30 in Verbindung steht, welche wiederum mit der Differenzier- und Gleichrichtschaltung 31 verbunden ist, deren Ausgang mit dem Rücksetzeingang R der Kippschaltung 12 verbunden ist. Die Widerstände Äio und Au dienen zur Aufteilung der Spannung.
Nachfolgend wird die Betriebsweise beschrieben.

Wenn der Bezugsimpuls an die Basis des Schaltransistors Qs angelegt wird, wird dieser leitend gesteuert und das Ausgangssignal am Kollektor wird bezüglich seiner Phase durch die beiden ÄC-Schaltungen (Rg und C₃ sowie R9 und Q) um einen vorbestimmten Winkel verschoben und so an die Formerstufe 30 angelegt Die sinusförmige Wellenform des Ausgangssignals des Schalttransistors Qs wird durch die Formerstufe 30 in Reckteckform umgewandelt und an die Differenzier- und Gleichrichtschaltung 31 angelegt so daß der positive Triggerimpuls an den Rücksetzeingang R der Kippschaltung 12 gelangt Der Triggerimpuls ist gegenüber dem Bezugsimpuls verzögert (F i g. 4).

Die Steuerschaltung 16Λ dient zur Betätigung der Phasenschiebeschaltung 16 in einer vorbestimmten Zeit

so nach Start des Motors 14. Der Kollektor eines NPN-Transistors Qe ist mit der Basis eines PNP-Transistors Qj und mit der Stromquelle DCS über einen Widerstand R_n verbunden. Der Emitter des Transistors Qj ist ebenfalls mit der Stromquelle DCS verbunden.

Der Kollektor des Transistors Qj ist an einen Lastwiderstand R\₃ angeschlossen. Eine Parallelschaltung aus einem Kondensator Cj und einem Widerstand R-[S ist' über einen Widerstand Ru mit der Stromquelle DCS verbunden, die mittels eines Schalters S ein- und ausgeschaltet wird.

Die Betriebsweise ist wie folgt: Wenn der Schalter S geschlossen wird, wird Strom von der Stromquelle DCS an die Steuerschaltung 16Λ gegeben. Eine Differenz in der Anstiegzeit abhängig von dem verwendeten Motor kann durch einen variablen Widerstand Am ausgeglichen werden. Wenn die Spannung am Kondensator Q zunimmt, nimmt auch das Basispotential des Transistors Qe zu, so daß dieser leitend wird. Infolgedessen fällt das

Kollektorpotential, so daß der Transistor Qj leitend wird, und ein stufenförmiges Ausgangssignal, welches um eine vorbestimmte Zeit nach Schließen des Schalters 5 verzögert ist, wird vom Kollektor abgeleitet und der Phasenschiebeschaltung 16 zu deren Betätigung zugeführt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Gleichstromotors

mit einer Einrichtung zur Erzeugung drehzahlabhängiger Impulse,

mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen proportional oder entsprechend der Solldrehzahl (Bezugsimpulse), mit einer Kippschaltung, welche die Übertragung der drehzahlabhängigen Impulse und der Bezugsimpulse an eine Steuereinrichtung derart steuert, daß die Leistungszufuhr zum Gleichstrommotor durch die drehzahlabhängigen Impulse unterbrochen und durch die Bezugsimpulse eingeleitet wird, dadurch ^kennzeichnet, daß der Kippschaltung (12) ein Verknüpfungsglied (11) vorgeschaltet ist, welches die drehzahlabhängigen Impulse und die Bezugsimpulse an die entsprechenden Anschlüsse der Kippschaltung weitergibt und daß die Bezugsimpulse außerdem über eine Phasenschiebeeinrichtung (16, i6A) zeitverzögert an den Anschluß (R) der Kippschaltung (12) für Unterbrechung der Leistungszufuhr geführt sind (F i g. 1, F i g. 5, F i g. 6).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschiebeeinrichtung (16, \6A) eine Phasenschiebeschaltung (16) und eine zur Verzögerung der Betätigung der Phasenschiebeschaltung (16) dienende Steuerschaltung (ibA) über diese Steuerschaltung mit einer Gleichstromquelle (DCS) verbunden ist, bis der Gleichstrommotor im wesentlichen die Solldrehzahl erreicht (F i g. 6).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verknüpfungsglied (11) mindestens ein Paar logischer Glieder (N\ bis /V₄) aufweist, die zur alternativen Erzeugung eines ersten Steuersignals in Abhängigkeit von den drehzahlabhängigen Impulsen und eines zweiten Steuersignals in Abhängigkeit von den Bezugsimpulsen dienen (F i g. 6).

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitverzögerten Bezugsimpulse dem Anschluß (R) der Kippschaltung (12) für Unterbrechung der Leistungszufuhr unter Umgehung des Verknüpfungsgliedes (11) zugeführt werden (F i g. 1, F i g. 6).

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitverzögerten Bezugsimpulse dem Anschluß (R) der Kippschaltung (12) für Unterbrechung der Leistungszufuhr über das Verknüpfungsglied (11) zugeführt werden (F i g. 5).