WO1999061920A1 - Schaltungsanordnung zur drehzahlerfassung elektronisch kommutierter elektromotoren - Google Patents

Schaltungsanordnung zur drehzahlerfassung elektronisch kommutierter elektromotoren Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for speed detection of electronically commutated electric motors according to the preamble of claim 1.
  • the electronic recording can already take place within a special fan, which then leads a corresponding internal clock signal as a result of the electronic commutation via an additional line to the outside (Papst Catalog Device Fans Equipment Fans, 94/95, Papst-Motoren GmbH & Co KG , Karl-Maier-Strckee 1, D-78112 St .Gerogen / Black Forest,
  • the adaptation to generate a correct pulse signal in each case can take place automatically in the above-mentioned circuit arrangement for speed detection of electronically commutated electric motors.
  • the adaptation takes place automatically when a differentiator required for generating the pulse signal is implemented in a self-adjusting manner.
  • Such an implementation is described, for example, in the German patent application with the official file number 198 07 253.8.
  • Examples of speed detection circuits are known from DE 32 10 134 AI and DD 254 254 AI.
  • the object of the present invention is therefore to provide a circuit arrangement of the type mentioned at the outset which can be implemented with as few monolithically integrable components as possible.
  • the circuit arrangement then has a differentiator which adjusts automatically in terms of its gain, for the automatic gain adjustment of which a feedback loop consisting of a resistor chain and a transistor chain arranged in parallel is provided, in which the transistors of the transistor chain are connected in this way to the resistors of the resistor chain that apart from one base resistor, two resistors of the resistor chain for a transistor of the transistor chain are used as collector-base or as base-emitter resistors. are switched.
  • the feedback loop is thus implemented in a simple manner, so that only a few components, namely a few transistors and resistors, are required. In this way, chip area can be saved in an IC chip.
  • circuit elements are used that can be integrated in an IC chip.
  • Components of the feedback loop can be used for the voltage reducing means, in that tapping options are implemented for a corresponding connection at corresponding points of the feedback loop. This has the particular advantage that important synchronization is obtained within the circuit arrangement, which may otherwise be disturbed if different components are used to implement the voltage reducing means.
  • a circuit arrangement can be realized with the features of the subclaims, with which the speed of an electric motor can be recorded electronically.
  • Figure 1 shows a circuit arrangement according to the invention in a schematic diagram
  • Figure 2 shows an exemplary working characteristic of the differentiator used in Figure 1.
  • FIG. 1 shows an electric motor M, which can be a motor of a fan for cooling an electrical device.
  • the electrical device in turn can be, for example, a personal computer or a power supply for the personal computer.
  • the electric motor M is connected in a path between a positive motor supply voltage + U M and a ground connection. arranges, a current measuring resistor R s being arranged between the electric motor M and the ground connection.
  • a low-pass filter and amplifier TPV is connected to a center tap between the electric motor M and the current measuring resistor R s and supplies an input voltage Uin for a subsequent circuit part.
  • the following circuit part has an input capacitor C which is connected on the output side to a negative input of an operational amplifier OP, to an anode of a bridging diode D and to a base resistor R1.
  • the operational amplifier OP is connected to a positive input with a reference voltage Uref. It is connected with an output further to a cathode of the bridging diode D, to an input of a peak value rectifier SG and to a circuit configuration which is a feedback loop for the operational amplifier OP.
  • the operational amplifier OP supplies an output voltage Udiff at the said output.
  • the peak value rectifier SG is on the one hand with a
  • the voltage reduction means SR point to the peak value rectifier SR with a positive side.
  • a negative side of the voltage reducing means SR is connected to a negative input of a comparator K.
  • a positive input of the comparator K is connected to the output of the operational amplifier OP.
  • An output of the comparator K is connected to a pulse shaper IF, which has an output at which a pulse signal Mp is generated.
  • the pulse signal Mp has a number of individual pulses per unit of time, which corresponds to the instantaneous speed of the electric motor M multiplied by the number of switching operations per revolution. This signal can be fed to a control and regulating circuit which controls the supply voltage + U M of the electric motor M as a function of the number of pulses per unit time of the pulse signal Mp for further setting its speed.
  • a resistance chain Rl, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna and, in parallel, a transistor chain T2, T3, ..., Tn are contained in the feedback loop of the operational amplifier OP.
  • the transistors Tn of the transistor chain T2, T3, ..., Tn and the resistors Rn of the resistor chain Rl, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna are connected to one another in such a way that apart from the isolated base resistance Rl two resistors, for example Rnb, Rna of the resistor chain Rl, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna for a transistor e.g. Tn of transistor chain T2, T3, ..., Tn as collector base e.g. Rna or as a base-emitter resistor e.g. Rnb are switched.
  • means for detecting current steepnesses TPV, C, OP, D, Rl, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn are, among other things, means for detecting in the present circuit arrangement contain maximum current steepness SG, Cpk, SR and a self-adjusting differentiator OP, D, Rl, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn.
  • the electric motor is the electric motor of a fan. It is therefore briefly referred to as a fan.
  • the fan current on the power supply lines of the fan is detected with the current measuring resistor R s .
  • the low-pass filter and amplifier TPV high-frequency interference is removed from the detected signal without the power supply Filter out the power lines caused by the fan.
  • a frequency of 10 kHz can be defined as the limit frequency.
  • the negative current steepness of the fan current is recorded in the present exemplary embodiment with C, OP, D, Rl, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn.
  • the peak value of the output voltage Udiff is subsequently recorded as the peak voltage Upk.
  • a fixed voltage value is subtracted from the peak voltage Upk by means of the voltage reducing means SR.
  • the peak value rectifier SG could be supplied with an input voltage reduced by a corresponding voltage value instead of a deduction at the output.
  • components from the feedback loop of the operational amplifier OP could be used for the components required for the voltage reduction, in that at corresponding points in the resistor chain R1, R2b,
  • R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna taps are provided, on which a correspondingly already reduced voltage can be branched off.
  • the output voltage Upk of the peak value rectifier SG reduced by a fixed amount is sent to the comparator K as a comparison value. guided.
  • the output voltage Udiff of the operational amplifier Udiff By comparison with the output voltage Udiff of the operational amplifier Udiff, the highest periodically recurring current steepness will result in an output pulse, which is pulse-shaped by the pulse shaper IF. The sum of the output pulses finally leads to the pulse signal Mp.
  • R R1 + R2b + R2a + R3b + R3a + ... + Rnb + Rna.
  • R R1 + R2b + R2a + R3b + R3a + ... + R (n-1) b + R (n-1) a
  • the base resistance Rl which is closest to an input of the differentiator OP, D, Rl, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn, has a relatively low value.
  • the resistors Rnb, Rna have a relatively high value. That one- values between the arranged resistors have correspondingly graded values from resistor to resistor.
  • the gradation is, for example, such that an exemplary characteristic curve results, as shown in FIG. 2.
  • the gain of the differentiator OP, D, Rl, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn is then calculated as follows:
  • the peak voltage Upk will be very low in an fan with low current steepness and the peak voltage Upk will be very high in fan with high current steepness. If the amplification factors are selected appropriately, the output voltage Udiff will always be in the optimal modulation range of the operational amplifier OP.
  • the amplification factors can be graded evenly among each other.
  • a comparative value is predefined from the peak voltage Upk to the comparator K, which approximately corresponds to a certain percentage of the maximum input current steepness.
  • Output voltage Udiff will lead the highest periodically recurring current steepness to an output pulse.
  • the bridging diode D sets a very low gain for positive current steepness.
  • the pulse shaper IF suppresses double impulses that may be caused due to faulty commutation of the fan.
  • FIG. 2 shows an exemplary characteristic curve with respect to the output voltage Udiff of the operational amplifier OP as a function of the current negative current steepness -SS.
  • the output voltage Udiff is normalized to the reference voltage Uref and specified on a linear scale in steps of one.
  • the current steepness is given on a linear scale starting from 0 in steps of one.
  • the characteristic curve shown in FIG. 2 is set, ie the gain changes, for example, between levels 2, 3, 4, 5, etc. for Udiff in a ratio of 128, 64, 32, 16, etc. applies to the gain reduction AV between levels 1 and 2, or 2 and 3 etc. for Udiff:

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Abstract

Eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlerfassung elektronisch kommutierter Elektromotoren (M), mit Mitteln zum Erfassen von Stromsteilheiten (TPV, C, OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) und maximalen Stromsteilheiten (SG, Cpk, SR) jeweils von durch den Elektromotor (M) auf seinen Stromversorgungsleitungen verursachten Stromschwankungen, und mit Mitteln zum Erzeugen eines Taktsignals (Mp), weist einen selbsteinstellenden Differentiator (OP, D, R1, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) auf mit einer aus einer Widerstandskette (R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) und einer dazu parallel angeordneten Transistorkette (T2, T3, ..., Tn) bestehenden Rückkopplungsschleife, in der die Transistoren (Tn) der Transistorkette (T2, T3, ..., Tn) mit den Widerständen (Rnb, Rna) der Widerstandskette (R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) in der Weise miteinander verbunden sind, dass bis auf einen vereinzelten Basiswiderstand (z.B. R1) jeweils zwei Widerstände (z.B. Rnb, Rna) der Widerstandskette (R1, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) für einen Transistor (z.B. Tn) der Transistorkette (T2, T3, ..., Tn) als Kollektor-Basis- (z.B. Rnb) bzw. als Basis-Emitter-Widerstand (z.B. Rna) geschaltet sind.

Description

Beschreibung
Schaltungsanordnung zur Drehzahlerfassung elektronisch kommu- tierter Elektromotoren
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlerfassung elektronisch kommutierter Elektromotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Netzteile höherer Leistung brauchen zu ihrer Kühlung Lüfter, deren Elektromotor elektronisch kommutiert ist. Zur Kontrolle und zu Regelzwecken ist die Drehzahl des Elektromotors des Lüfters elektronisch zu erfassen.
Die elektronische Erfassung kann dabei schon innerhalb eines Speziallüfters erfolgen, der dann ein entsprechendes internes Taktsignal als Folge der elektronischen Kommutierung über eine zusätzliche Leitung nach außen führt (Papst-Katalog Gerätelüfter Equipment Fans, 94/95, Fa. Papst-Motoren GmbH & Co KG, Karl-Maier-Straße 1, D-78112 St .Gerogen/Schwarzwald,
Postfach 1435, Kapitel "Gerätelüfter für Gleichspannung" und "Varianten") . Der Nachteil dieser Speziallüfter ist, dass für sie ein höherer Preis bezahlt werden muss.
Neben den Speziallüftern ist es möglich, die Drehzahl elektronisch durch eine Drehzahlerfassungsschaltung zu erfassen, indem die vom Lüfter auf seinen Zuleitungen verursachten Stromschwankungen unter Verwendung von Strommesswiderständen ermittelt und anschließend durch einen Hochpass ausgekoppelt werden. Das erhaltene Signal wird dann über einen Impulsformer geleitet, der ein Impulssignal mit einer der Drehzahl des Lüfters multipliziert mit der Anzahl der Schaltvorgänge pro Umdrehung entsprechenden Anzahl von Impulsen pro Zeiteinheit erzeugt. Der Nachteil dieser Methode -ist, dass die Amplitude und die Form der Stromschwankungen von Lüfter zu Lüfter stark unterschiedlich ist. Es ist daher jeweils eine Anpassung an den jeweils verwendeten Lüfter notwendig, um jeweils ein richtiges Impulssignal zu erzeugen.
Die Anpassung zur Erzeugung eines jeweils richtigen Impuls- Signals kann bei einer oben erwähnten Schaltungsanordnung zur Drehzahlerfassung elektronisch kommutierter Elektromotoren automatisch erfolgen. Die Anpassung erfolgt automatisch, wenn ein bei der Erzeugung des Impulssignals benötigter Differen- tiator selbsteinstellend realisiert ist. Eine solche Reali- sierung ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 198 07 253.8 beschrieben.
Beispiele für Drehzahlerfassungsschaltungen sind aus DE 32 10 134 AI und DD 254 254 AI bekannt.
Ein Problem besteht, wenn die Schaltungsanordnung zur Drehzahlerfassung in einem IC-Baustein integriert und die Anzahl der Bauelemente möglichst klein sein soll.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die mit möglichst wenigen monolithisch integrierbaren Bauelementen realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Danach weist die Schaltungsanordnung einen in Bezug auf seine Verstärkung automatisch einstellenden Differentiator auf, zu dessen automatischer Verstärkungseinstellung eine aus einer Widerstandskette und einer dazu parallel angeordneten Transistorkette bestehende Rückkopplungsschleife vorgesehen ist, in der die Transistoren der Transistorkette mit den Widerständen der Widerstandskette in der Weise verbunden sind, dass bis auf einen Basiswiderstand jeweils zwei Widerstände der Widerstandskette für einen Transistor der Transistorkette als Kollektor-Basis- bzw. als Basis-Emitter-Widerstand ge- schaltet sind. Die Rückkopplungsschleife ist damit auf einfache Weise realisiert, so dass nur wenige Bauelemente, nämlich einige Transistoren und Widerstände, benötigt sind. Auf diese Weise kann in einem IC-Baustein Chipfläche eingespart werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. Danach sind nur Schaltungselemente verwendet, die in einem IC-Baustein integrierbar sind. Für die Spannungsreduktionsmittel können Bauelemente der Rückkopp- lungsschleife verwendet sein, indem für eine entsprechende Verschaltung an entsprechenden Stellen der Rückkopplungsschleife Abgriffsmöglichkeiten realisiert sind. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass innerhalb der Schaltungsanordnung ein wichtiger Gleichlauf erhalten wird, der ansonsten mögli- cherweise gestört ist, wenn für die Realisierung der Span- nungsreduktionsmittel unterschiedliche Bauelemente verwendet sind. Insgesamt läßt sich mit den Merkmalen der Unteransprüche eine Schaltungsanordnung realisieren, mit der die Drehzahl eines Elektromotors elektronisch erfasst werden kann.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen
Figur 1 eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung in Prinzipdarstellung, und
Figur 2 eine beispielhafte Arbeitskennlinie des in der Figur 1 verwendeten Differentiators .
Figur 1 zeigt einen Elektromotor M, der ein Motor eines Lüf- ters zur Kühlung eines elektrischen Gerätes sein kann. Das elektrische Gerät wiederum kann beispielsweise ein Personal Computer oder eine Stromversorgung für den Personal Computer sein.
Der Elektromotor M ist in einem Pfad zwischen einer positiven Motorversorgungsspannung +UM und einem Masseanschluss ange- ordnet, wobei zwischen dem Elektromotor M und dem Massean- schluss ein Strommesswiderstand Rs angeordnet ist.
An einem Mittelabgriff zwischen dem Elektromotor M und dem Strommesswiderstand Rs ist ein Tiefpassfilter und Verstärker TPV angeschlossen, der für einen nachfolgenden Schaltungsteil eine Eingangsspannung Uin liefert.
Der nachfolgende Schaltungsteil weist einen Eingangskondensa- tor C auf, der ausgangsseitig mit einem negativen Eingang eines Operationsverstärkers OP, mit einer Anode einer Über- brückungsdiode D und mit einem Basiswiderstand Rl verbunden ist.
Der Operationsverstärker OP ist mit einem positiven Eingang mit einer Referenzspannung Uref verbunden. Er ist mit einem Ausgang weiter mit einer Kathode der Überbrückungsdiode D, mit einem Eingang eines Spitzenwertgleichrichters SG und mit einer Schaltungskonfiguration verbunden, die für den Operati- onsverstärker OP eine Rückkopplungsschleife ist.
Am besagten Ausgang liefert der Operationsverstärker OP eine Ausgangsspannung Udiff.
Der Spitzenwertgleichrichter SG ist einerseits mit einem
Speicherkondensator Cpk und ausgangsseitig mit Spannungsreduktionsmittel SR verbunden. Die Spannungsreduktionsmittel SR weisen dabei mit einer positiven Seite zum Spitzenwertgleichrichter SR.
Eine negative Seite der Spannungsreduktionsmittel SR ist mit einem negativen Eingang eines Komparators K verbunden. Ein positiver Eingang des Komparators K ist mit dem Ausgang des Operationsverstärkers OP verbunden. Ein Ausgang des Kompara- tors K ist mit einem Impulsformer IF verbunden, der einen Ausgang aufweist, an dem ein Impulssignal Mp erzeugt ist. Das Impulssignal Mp hat pro Zeiteinheit eine Anzahl von Einzelimpulsen, die der momentanen Drehzahl des Elektromotors M multipliziert mit der Anzahl von Schaltvorgängen pro Umdrehung entspricht. Dieses Signal kann an eine Steuer- und Re- gelschaltung geführt sein, die die VersorgungsSpannung +UM des Elektromotors M in Abhängigkeit der Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit des Impulssignals Mp zur weiteren Einstellung seiner Drehzahl steuert.
In der Rückkopplungsschleife des Operationsverstärkers OP ist eine Widerstandskette Rl, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna und parallel dazu eine Transistorkette T2, T3, ..., Tn enthalten. Die Transistoren Tn der Transistorkette T2, T3, ..., Tn und die Widerstände Rn der Widerstandskette Rl, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna sind in der Weise miteinander verbunden, dass bis auf den vereinzelten Basiswiderstand Rl jeweils zwei Widerstände z.B. Rnb, Rna der Widerstandskette Rl, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna für einen Transistor z.B. Tn der Transistorkette T2, T3, ..., Tn als Kollektor-Basis- z.B. Rna bzw. als Basis-Emitter-Widerstand z.B. Rnb geschaltet sind.
In einer anderen Sichtweise sind in der vorliegenden Schaltungsanordnung unter anderem Mittel zum Erfassen von Stromsteilheiten TPV, C, OP, D, Rl, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn, Mittel zum Erfassen von maximalen Stromsteilheiten SG, Cpk, SR und ein selbsteinstellender Differentiator OP, D, Rl, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn enthalten.
In der nachfolgenden Betrachtung sei angenommen, dass es sich bei dem Elektromotor um den Elektromotor eines Lüfters handelt. Es wird daher auch kurz von Lüfter gesprochen.
Mit dem Strommesswiderstand Rs wird der Lüfterstrom auf den Stromversorgungsleitungen des Lüfters erfasst. Im Tiefpassfilter und Verstärker TPV werden hochfrequente Störungen aus dem erfassten Signal entfernt, ohne die auf den Stromversor- gungsleitungen vom Lüfter verursachten Stromschwankungen aus- zufiltern. Als Grenzfrequenz kann beispielsweise eine Frequenz von 10 kHz festgelegt sein.
Nach dem Tiefpassfilter und Verstärker TPV wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel die negative Stromsteilheit des Lüfterstroms mit C, OP, D, Rl, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn erfasst.
Mit R= (Rl+R2b+R2a+R3b+R3a+ ... -i-Rnb+Rna) und stromlosen Transistoren T2, T3, ..., Tn ergibt sich allgemein folgende Ausgangsspannung Udiff des Operationsverstärkers OP:
Udiff= (-R-C'dUin/dt)
Der Spitzenwert der AusgangsSpannung Udiff wird nachfolgend als Spitzenspannung Upk erfasst. Von der Spitzenspannung Upk wird ein fest eingestellter Spannungswert mittels der Spannungsreduktionsmittel SR abgezogen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel könnte dem Spitzenwert- gleichrichter SG an Stelle eines Abzugs am Ausgang eingangs- seitig gleich eine um einen entsprechenden Spannungswert verminderte Eingangsspannung zugeführt werden.
Wenn am Eingang des Spitzenwertgleichrichters SG ein Spannungswert abgezogen wird, könnten für die für die Spannungsminderung benötigten Bauteile Bauteile aus der Rückkopplungsschleife des Operationsverstärkers OP verwendet werden, indem an entsprechenden Stellen in der Widerstandskette Rl, R2b,
R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna Abgriffe vorgesehen sind, an denen eine entsprechend schon reduzierte Spannung abzweigbar ist.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die um einen festen Betrag verminderte Ausgangsspannung Upk des Spitzenwertgleichrichters SG dem Komparator K als ein Vergleichswert zu- gefuhrt. Durch Vergleich mit der AusgangsSpannung Udiff des Operationsverstärkers Udiff werden die höchsten periodisch wiederkehrenden Stromsteilheiten zu einen Ausgangsimpuls fuhren, der durch den Impulsformer IF impulsgeformt wird. Die Summe der Ausgangsimpulse fuhren schließlich zu dem Impulssignal Mp .
Um das Problem zu losen, dass von Hersteller zu Hersteller die Stromsteilheiten der Lufter sehr stark unterschiedlich sind, ist der Differentiator OP, D, Rl, R2b, R2a, T2, R3b,
R3a, ..., Rnb, Rna, Tn in der Weise ausgebildet, dass er eine Verstarkungsemstellung abhangig von der Ausgangsspannung Udiff des Operationsverstärkers OP durchfuhrt. Die Variation der angesprochenen Stromsteilheiten kann im Extremfall den Faktor 1000 annehmen.
Bei niedriger Ausgangsspannung Udiff des Operationsverstärkers OP (Udiff<Spannung Kollektor-Emitter von Tn) wirken alle Widerstände der Widerstandskette Rl, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna verstarkungsbestimmend. Das heißt, es gilt:
R=R1+R2b+R2a+R3b+R3a+ ... +Rnb+Rna.
Bei etwas höherer Ausgangsspannung Udiff (Spannung Kollektor- Emitter von Tn und Tn-l>Udιff>Spannung Kollektor-Emitter von Tn) wirkt nur noch der Widerstand
R=R1+R2b+R2a+R3b+R3a+ ... +R (n-1 ) b+R (n-1) a
verstarkungsbestimmend. Entsprechendes gilt für die folgenden Transistorstufen. Die Spannung Kollektor-Emitter des Transistors Tn-x, mit x=l, 2, 3, ..., wird jeweils durch die zugehörigen Widerstände Ryb und Rya, mit y=n-x, festgelegt. Der Basiswiderstand Rl, der einem Eingang des Differentiators OP, D, Rl, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn am nacnsten angeordnet ist, hat dabei einen relativ niedrigen Wert. Die Widerstände Rnb, Rna haben einen relativ hohen Wert. Die da- zwischen angeordneten Widerstände haben jeweils von Widerstand zu Widerstand entsprechend proportional abgestufte Werte. Die Abstufung ist beispielsweise derart, dass sich ein beispielhafter Kennlinienverlauf ergibt, wie er in der Figur 2 dargestellt ist.
Die Verstärkung des Differentiators OP, D, Rl, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn berechnet sich dann wie folgt:
k t
Udiff=- ( ∑∑ RRm )) ddüüiinn//ddtt ++ Σ∑ UUcceemm , (Formel 1] m=l m=k- l
wobei gilt:
t = Gesamtzahl der m Reihe geschalteten Transistoren k = höchste Positionsnummer der nichtleitenden Transistoren Rm = Gesamtwiderstand des zum Transistor m gehörenden Teilers Ucem= Spannung Kollektor-Emitter von Transistor m, wenn dieser leitet.
Bei einem Lufter mit niedriger Stromsteilheit wird die Spitzenspannung Upk sehr niedrig sein und bei einem Lufter mit hoher Stromsteilheit wird die Spitzenspannung Upk sehr hoch sein. Werden die Verstärkungsfaktoren geeignet gewählt, so wird die AusgangsSpannung Udiff immer im optimalen Aussteuerbereich des Operationsverstärkers OP liegen.
Die Verstärkungsfaktoren können jeweils gleichmäßig untereinander abgestuft sein. In diesem Fall wird nach dem Spannungsabzug durch die Spannungsreduktionsmittel SR von der Spitzenspannung Upk dem Komparator K ein Vergleichswert vorgegeben, der naherungsweise einem bestimmten Prozentsatz der maximalen Emgangsstromsteilheit entspricht. Durch Vergleich mit der
Ausgangsspannung Udiff werden die höchsten periodisch wiederkehrenden Stromsteilheiten zu einem Ausgangsimpuls fuhren. Die Überbrückungsdiode D stellt für positive Stromsteilheiten eine sehr niedrige Verstärkung ein.
Der Impulsformer IF unterdrückt wegen fehlerhafter Kommutierung des Lüfters eventuell hervorgerufene Doppelimpulse.
In der Figur 2 ist ein beispielhafter Kennlinienverlauf bezüglich der Ausgangsspannung Udiff des Operationsverstärkers OP in Abhängigkeit von der momentanen negativen Stromsteilheit -SS angegeben. Die Ausgangsspannung Udiff ist dabei auf die Referenzspannung Uref normiert und in einem linearen Maßstab in Einerschritten angegeben. Die Stromsteilheit ist in einem linearen Maßstab bei 0 beginnend in Einerschritten an- gegeben.
Bei einer entsprechenden Abstimmung der Widerstände der Widerstandskette Rl, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna des Dif- ferentiators OP, D, Rl, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna, Tn stellt sich beispielsweise die in der Figur 2 dargestellte Kennlinie ein, d.h., die Verstärkung ändert sich beispielsweise zischen den Stufen 2, 3, 4, 5 usw. für Udiff im Verhältnis 128, 64, 32, 16 usw.. Dabei gilt für die Verstärkungsabsenkung AV zwischen den Stufen 1 und 2, bzw. 2 und 3 usw. für Udiff:
Rl+R2b+R2a+ ... +R (n-1 ) b+R (n-1) a
AV =
Rl+R2b+R2a+ ... +Rnb+Rna
Die Verstärkung nimmt ab, da bei steigender Steilheit immer weniger Transistoren stromlos sind und damit k in der Formel 1 immer kleiner wird.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltungsanordnung zur Drehzahlerfassung elektronisch kommutierter Elektromotoren, mit einen selbsteinstellenden Differentiator aufweisenden Mitteln zum Erfassen von Stromsteilheiten sowie im Anschluss daran mit Mitteln zum Erfassen von maximalen Stromsteilheiten jeweils von durch den Elektromotor auf seinen Stromversorgungsleitungen verursachten Stromschwankungen, und mit Mitteln zum Erzeugen eines Taktsi- gnals mit einer pro Zeiteinheit entsprechenden Anzahl von
Taktimpulsen abhängig von der Drehzahl des Elektromotors im Anschluss an die Mittel zum Erfassen der Stromsteilheiten und der maximalen Stromsteilheiten, dadurch gekennzeichnet, dass der selbsteinstellende Differentiator (OP, D, Rl, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) eine aus einer Widerstandskette (Rl, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) und einer dazu parallel angeordneten Transistorkette (T2, T3, ..., Tn) bestehende Rückkopplungsschleife aufweist, in der die Transistoren (Tn) der Transistorkette (T2, T3, ..., Tn) mit den Widerständen (Rnb, Rna) der Widerstandskette (Rl, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) in der Weise miteinander verbunden sind, dass bis auf einen vereinzelten Basiswiderstand (z.B. Rl) jeweils zwei Widerstände (z.B. Rnb, Rna) der Widerstandskette (Rl, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) für einen Transistor (z.B. Tn) der Transistorkette (T2, T3,
..., Tn) als Kollektor-Basis- (z.B. Rna) bzw. als Basis-Emitter-Widerstand (z.B. Rnb) geschaltet sind.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass der vereinzelte Widerstand (Rl) der Widerstandskette (Rl, R2b, R2a, R3b, R3a, ..., Rnb, Rna) einem Eingang des Differentiators (OP, D, Rl, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) am nächsten angeordnet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erfassen von maximalen Stromsteilheiten (SG, Cpk, SR) im Anschluss an die Mittel zum Erfassen von Stromsteilheiten (TPV, C, OP, D, Rl, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) einen Spitzenwertgleichrichter (SG) umfassen.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an den Spitzenwertgleichrichter (SG) ein Spannungsreduktionsmittel (SR) vorgesehen ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Spitzenwertgleichrichter (SG) ein Spannungsreduktionsmittel (SR) vorgesehen ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Spannungsreduktionsmittel (SR) durch Doppelverwendung von Bauelementen in der Rückkopplungsschleife des selbsteinstellenden Differentiators (OP, D, Rl, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) gebildet sind.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen eines Taktsignals (Mp) mit einer pro Zeiteinheit entsprechenden Anzahl von Taktimpulsen abhängig von der Drehzahl des Elektromotors (M) einen Komparator (K) umfassen, der ein- gangsseitig eine Verbindung zu dem Spitzenwertgleichrichter (SG) und dem Differentiator (OP, D, Rl, R2b, R2a, T2, R3b, R3a, T3, ..., Rnb, Rna, Tn) und ausgangsseitig eine Verbindung zu einem Impulsformer (IF) aufweist.
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