CH416800A - Schaltungsanordnung zur elektronischen Regelung von Motoren - Google Patents

Description

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 Schaltungsanordnung zur    elektronischen   Regelung von Motoren Die    Erfindung   betrifft eine    Schaltungsanordnung   zur elektronischen Regelung von Motoren, insbesondere von    Kleingleichstrommotoren,   welche Motoren eine Solldrehzahl auch bei    schwankender      Belastung   und    Spannung   beibehalten müssen, mit Auswertung der    Drehzahl!   mittels gekoppeltem    Wechselspannungs-      generator   und    Transistorregelverstärker.   Ein Anwendungsgebiet ist für solche Motoren, z. B. der Bandbetrieb, in    Reporter-Magnettongeräten.   



  Neben mechanischen    Fliehkraftreglern   und    elek-      trischen      Fliehkraftkentaktreglem,   die recht unsicher arbeiten und zum Teil mit erheblichen Leistungsverlusten behaftet sind, werden auch elektronische Regelschaltungen verwendet. Wegen des Raum-,    Spannungs-   und    Leistungsbedarfes   sind Elektronenröhren, z. B. für den oben angegebenen    Verwen-      dungszweck,      ungeeignet,   und es werden    ausschliesslich   Transistoren verwendet. Die Ausnützung der Drehzahl    erfolgte   bisher durch einen mit dem Motor fest gekoppelten Generator (z. B. Polrad), der eine Wechselspannung einer der Drehzahl proportionalen    Frequenz   abgibt.

   Diese    Wechselspannung   wird in einer    Vergleichsschaltung   mit einer    frequenzkonstan-      ten   Wechselspannung oder einem    frequenzkonstanten   Schwingkreis    (Diskriminator)      verglichen   und    die   entstehenden, den    Frequenzschwankungen   proportionalen    Spannungen   werden    verstärkt   und    dteuern   den Widerstand eines in Reihe mit dem Motor liegenden    Leistungstransistors.   Da die    Diskriminatorkreise   sehr breit sind, ist die    ausnützbare   Spannung sehr klein und erfordert viele    Verstärkerstufen,

     die durch ihre eigene    Unkonstanz   Fehler verursachen.    Ein   Vergleich mit einer    frequenzkonstanten   Vergleichsfrequenz erfordert einen    stabilen   Generator, der schwer zu realisieren ist und erheblichen    Raumaufwand   hat. Die Genauigkeit ist also bei diesen    Schaltungen   entweder gering oder der Aufwand und Raum- und    Leistungsbedarf   ist gross, was    bei   kleinen Geräten unerwünscht ist. 



  Die Aufgabe, mit    geringstem   Aufwand    eine      empfindliche   Regelung zu schaffen, die mit wenigen    unempfindlichen   Bauelementen auskommt, wird dadurch gelöst, dass die der Drehzahl    frequenzpro-      portionale   Wechselspannung einem    Hochpass   zugeführt wird, dessen Arbeitspunkt auf der geraden Flanke liegt, und die an der    Induktivität   des Hochpasses liegende Wechselspannung    gleichgerichtet   und dem als Gleichstromverstärker    ausgebildeten   Regelverstärker zugeführt wird. 



  Um die    Bauteile   besonders    klein   zu halten und eine hohe Genauigkeit zu    erzielen,   wird die Frequenz der Wechselspannung zweckmässig möglichst hoch gewählt. Da aus Raum- und Leistungsgründen (Erzeugung hinreichend hoher Amplituden ohne    zu   starke,    Belastung   des Motors) die Frequenz des Generators nicht beliebig hoch gewählt werden kann, wird der    Hochpass   zweckmässig auf    eine   Harmonische der abgegebenen Frequenz    dimensioniert.   Die Grundfrequenz wird durch den    Hochpass   stark gedämpft,    weil   sie z. B. im    Sperrbereich   liegt, und nur die gewünschte Oberwelle wird wirksam. 



  Eine weitere Erhöhung der    Genauigkeit   kann durch mehrgliedrige Hochpässe und    Einführung   einer    Mitkopplung   in den Verstärker    erzielt   werden. 



  Die Regeleigenschaften    hinsichtlich   der Abhängigkeit von der Batteriespannung und von der Belastung kann noch weiter    verbessert   werden, wenn die    Grenz-      frequenz   des Hochpasses von diesen Faktoren abhängig gemacht wird. Dies lässt sich z.

   B. durch    eine      Vormagnetisierung   des Kernes der    Hochpassspule   erreichen, die die    Induktivität   entsprechend des durch    die      Vormagnetisierungs.spule   fliessenden Stromes verringert. 

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 Ein    Ausführungsbeispiel   einer    Schaltung   ist in der Figur    dargestellt   und im folgenden    näher   beschrieben:

   In Serie zu dem Motor M ist die    Emitter-      Kollek-      torstrecke   eines Transistors T2    geschaltet.   Auf der Achse des Motors    sitzt   ein Polrad P, welches    mit   umläuft und in der    Abnehmerspule   A    eine   Wechselspannung    induziert,   deren Frequenz von der Motordrehzahl abhängig ist.

   Diese    Wechselspannung   wird einem    Hochpass,      bestehend   aus    Lo   und Cl,    zugeführt.      Die      Spanung   an La    wird   über    einen      Gleichrichter      GI   einem Transistor    Ti   als Steuerspannung    zugeführt.   Der Kondensator    C2      dient   zur    Siebung.   Damit    liegt   eine der    Drehzahl   proportionale    Gleichspannung      zwischen   Basis und    Emitter   des    Transistors      T1.   Eine hohe    

  Empfindlichkeit   wird z. B.    durch      Verwendung   der    dritten   Harmonischen, d. h. durch    Abstimmung   des Kreises La,    Cl   auf diese Frequenz, erreicht. Die    Transistoren      T1   und    T2   sind über    R3   Gleichstrom gekoppelt.

   Dadurch entsteht    zwischen      Emitter   und Kollektor des Transistors    T2   ein    Spannungsabfall,   der    mit   steigender Frequenz, also    steigender   Motordrehzahl, höher wird.    Durch      Einstellung   der Verstärkung auf einen solchen Wert, dass die    Spannungs-      minderung   am Motor ausreicht, um die Drehzahl um den gleichen Betrag zu    vermindern,   der zur Erzeugung des    Regelwertes      führte,      kann   die Drehzahl gut    konstant      gehalten   werden. 



  Der Verstärker weist eine    Mitkopplung   auf, die durch Rückführung einer    Teilspannung,   die an einer    Anzapfung   des    Spannungsteilwiderstandes   R4 abgenommen wird,    über   den    Entkopplungswiderstand      R5   zur Basis des    Transistors      T1   erfolgt.

   Durch entsprechende Wahl von R5 kann die    Drehzahl   des Motors in    einem   bestimmten Bereich unabhängig von der    Batteriespannung   gemacht    werden.   Der Regelbereich    ist   neben der erforderlichen Motorspannung    einerseits   durch die zulässige    Kollektorspannung   und    anderseits   durch    die      Kollektorspannung   begrenzt. 



  Zur Verbesserung der Regeleigenschaften wird die    Grenzfrequenz   des Hochpasses    Lo,      Cl   in    Ab-      hängigkeit   von der    Batteriespannung,   von der Belastung oder auch von beiden    zusammen      verändert.      Das      kann   durch    eine      Vormagnetisierung   des Kernes K bewirkt    werden,   die die    Induktivität   der Hochpassspule La    verringert.   



  Neben der Möglichkeit, zum    Ausgleich   von Belastungsschwankungen einfach die    Vormagnetisie-      rungsspule   in Serie zum Motor in den    Stromkreis   einzuschalten, hat vor    allem      die.   dargestellte Mög- lichkeit Bedeutung. Bei)    Spannungsschwankungen      wird,      bedingt   durch die Regelschaltung, die    Span-      nung      am      Transistor      T2   wesentlich stärker .schwanken als    am   Motor.

   Die beiden    Vorrnagneti!sierungs-      wi'cklungen      L,1   und    Lv.2   sind    gegeneinander      geschal-      tet.   Die    Amperewindungszahl   von    Lvl      soll      grösser   sein als    die   von    Lot,      damit   sich die    magnetischen   Felder nicht völlig aufheben. Sinkt z. B. die    Batterie-      spannung,   so    wird   der Strom durch    Lot      geringer,   durch    LVl   bleibt er    annähernd   konstant.

   Die resultierende    Vormagnetisnerung   wird also    ansteigen,   die    Indüktivität   von La    geringer   werden und die Regelspannung damit    ebenfalls.   Durch den Kondensator C3 sollen Regelschwingungen    unterdrückt   werden. 



     Die   Kompensation des    Temperaturganges   des    Transistorverstärkers   kann durch temperaturabhängige    Kollektorwiderstände   erfolgen, wie bei    R2   angedeutet    ist.      Besonders      sorgfältig   ist    in   dieser Hinsicht der Transistor    T1   zu kompensieren.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Schaltungsanordnung zur elektronischen Regelung von Motoren, insbesondere von Kleingleichstrom- motoren, die eine Soll-Drehzahl!, auch bei schwankender Belastung und Spannung beibehalten müssen, mit Auswertung der Drehzahl mittels gekoppeltem Wechselspannungsgenerator und Transistorverstärker, dadurch gekennzeichnet, dass die der Drehzahl, fre- quenzproportionale Wechselspannung einem Hochpass zugeführt wird, dessen Arbeitspunkt auf der geraden Flanke liegt,

   und dass die an der Induktivität des Hochpasses liegende Wechselspannung gleichgerichtet und dem als Gleichstromverstärker ausgebildeten Regelverstärker zugeführt wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochpass auf eine Oberwelle, vorzugsweise die dritte des Wechsel- spannungsgenerators abgestimmt ist und, der Wechselspannungsgenerator diese Oberwelle bevorzugt erzeugt. 2.

   Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzfrequenz des Hochpasses durch eine Vormagnetisierung der Induktivität veränderlich ist, und d'ass die Vormagneti- sierung abhängig von der Batteriespannung und/Oder der mechanischen Belastung des Motors ist.