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Anordnung zur phasenabhängigen Steuerung eines Stellmotors Die Erfindung
bezieht sich auf die phasenabhängige Steuerung eines Stellmotors mittels eines Phasenvergleichers,
in der Weise, daß die Drehrichtung von der Phase einer Steuerspannung abhängt, wobei
der Motor bei ausbleibendem Steuersignal stillsteht. Zur Erzielung des angestrebten
Ergebnisses werden gegeneinandergeschaltete Transistoren benutzt.
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Die Gegeneinanderschaltung von Transistoren ist bei Anordnungen zur
Steuerung von Stellmotoren bereits bekannt, jedoch nicht mit Einrichtungen zum Phasenvergleich
kombiniert.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch bemerkenswert, daß zwei
in bekannter Weise gegeneinandergeschaltete Schalttransistoren durch einen Phasenvergleicher
gesteuert werden, der die Phase einer Steuerspannung mit einer Bezugsspannung gleicher
Frequenz vergleicht.
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In einer Sonderausführung der erfindungsgemäßen Anordnung sind die
Emitter der Transistoren gegeneinandergeschaltet und von der zur Speisung des Motors
benutzten Wechselspannungsquelle aus in entgegengesetzter Phase gespeist, während
die Kollektoren an der einen Klemme des zu der Steuerwicklung des Motors führenden
Ausgangskreises im Parallelschluß liegen.
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In dieser Ausführung liegen die Emitter der Transistoren an den Klemmen
der Sekundärwicklung eines Transformators, dessen Primärwicklung an die zur Speisung
des Motors benutzte Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, wobei die Sekundärwicklung
an der einen Klemme einer Vorspannungsquelle liegt, deren andere Klemme über die
Wicklung des Phasenvergleichers mit der Basis der Transistoren verbunden ist.
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In einer abgewandelten Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung
sind die Emitter der Transistoren parallel geschaltet und phasengleich von der Speise-Wechselspannungsquelle
aus gespeist, während die Kollektoren der Transistoren an den beiden Klemmen des
zu der Steuerwicklung des Motors führenden Kreises in Reihe liegen.
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In dieser Abwandlung sind die Emitter der Transistoren an die eine
Klemme der Sekundärwicklung eines Transformators angeschlossen, dessen Primärwicklung
an die Speise-Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, während die andere Klemme
der Sekundärwicklung an die eine Klemme einer Vorspannungsquelle angeschlossen ist,
deren andere Klemme über die Wicklung des Phasenvergleichers mit der Basis der Transistoren
in Verbindung steht.
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In beiden Ausführungsarten weist der Speisekreis der Steuerwicklung
des Motors vorteilhaft einen Wechselstromverstärker auf, dessen Eingang an die Sekundärwicklung
eines Kopplungstransformators angeschlossen ist, dessen Primärkreis mit den Kollektoren
der Transistoren und mit der Negativklemme der üblichen Gleichspannungsquelle verbunden
ist, die zur Speisung der Transistoren dient und deren Positivklemme wie üblich
an die Emitter der Transistoren angeschlossen ist.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung, Fig.2 eine andere Ausführungsform
der Anordnung nach der Erfindung.
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Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der zu steuernde Stellmotor
ein Zweiphasenmotor M, dessen Drehzahl und Drehrichtung vom Auftreten einer an die
Eingangsklemmen 1 des Geräts angelegten Wechselspannung mit der Frequenz
f1 und von der Phase dieser Spannung abhängig sind, wobei diese Phase in einem Phasenvergleicher
(Diskriminator) 2 mit der Bezugsphase einer von einem Bezugsoszillator 3 gelieferten
Wechselspannung gleicher Frequenz f, verglichen wird.
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Die Klemmen a und b des Phasenvergleichers 2 sind an
die Basen zweier Transistoren 4 und 5 angeschlossen. An diesen Basen liegt
also eine Wechselspannung mit der Frequenz f1 und Amplitude V,, wenn die Steuerspannung
an den Klemmen 1 gleich Null ist.
Die Emitter der Transistoren sind
an die Klemmen der mit Mittelabgriff versehenen Sekundärwicklung 6 b eines Transformators
6 angeschlossen, dessen Primärwicklung 6 a von den Klemmen 7 aus mit Wechselstrom
der Frequenz f 2 (beispielsweise einer für die Speisung des Motors M geeigneten
Frequenz von 400 Hz und der Amplitude Vi versorgt wird. Diese Spannung ist gegenphasig
zu der vom Oszillator 3 gelieferten Bezugsspannung.
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Die auf die Emitter der Transistoren wirkende Spannung V2 kann auch
durch andere Mittel als den Transformator 6 angelegt werden, z. B. mit Hilfe von
Widerständen, Kondensatoren usw.
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Eine Vorspannungsquelle 8, die eine feste Spannung Vp liefert, ist
zwischen den Mittelabgriff der Sekundärwicklung 6 b und den Mittelabgri$ der Wicklung
des Phasenvergleichers 2 derart geschaltet, daß die Transistoren 4 und 5 auf die
vorgenannte Spannung Vp vorgespannt sind, welche der Abschaltspannung der unter
den Spannungen +V, und -!- V., stehenden Transistoren gleich ist. Auf diese
Weise bleiben die beiden Transistoren gesperrt, solange an den Klemmen 1 keine Steuerspannung
in Erscheinung tritt.
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Die Kollektoren der Transistoren sind parallel geschaltet und an die
eine Klemme der Primärwicklung 9 a eines Kopplungstransformators 9 angeschlossen,
dessen Sekundärwicklung 9 b an den Eingang eines Wechselstromverstärkers
10 angeschlossen ist. Dieser Verstärker ist zweckmäßig derart ausgelegt,
daß er bei der Frequenz f2 einen Höchstwirkungsgrad hat. Die andere Klemme der Primärwicklung
9 a ist mit der Negativklemme 11 a einer Gleichspannungsquelle verbunden, deren
Positivklemme 11 b (über die Wicklung 6 b) mit den Emittern der Transistoren verbunden
ist.
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Der Ausgang des Verstärkers 10 liegt an der Spule ml des Zweiphasenmotors
M, dessen Bezugsspule m2 unmittelbar von den Klemmen 7 aus mit Speise-Wechselstrom
versorgt wird.
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Die beschriebene Anordnung arbeitet folgendermaßen: Solange an den
Klemmen 1 keine Steuerspannung auftritt, bleiben die Transistoren unter der Wirkung
der Vorspannung Yp (die gleich der Abschaltspannung ist) gesperrt. Die Transistoren
geben an die Wicklung 9 a keinen Strom ab, und die Servospule ml wird von keinem
Strom durchflossen. Da die Bezugsspule m2 allein Strom erhält, läuft der Motor M
nicht.
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Sobald an den Klemmen 1 eine Steuerspannung auftritt, addiert sich
diese Spannung je nach ihrer Phase zu der Spannung, die von der einen Klemme
(a bzw. b) des Phasenvergleichers 2 geliefert wird, und vermindert
dementsprechend die von der anderen Klemme (b bzw. a) gelieferte Spannung,
so daß der eine der beiden Transistoren 4 oder 5 leitend wird (der andere aber gesperrt
bleibt) und den Durchtritt der Frequenz f2 zum Kollektor des entsprechenden Transistors
gestattet. Da die Emitter der beiden Transistoren in Gegenphasigkeit liegen, werden
also durch die den beiden Kollektoren gemeinsame Verdrahtung wellenartige Impulsreihen
von der Frequenz f: fließen, deren Phase von der Phase des Signals mit der Frequenz
f1 abhängig ist.
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Durch die Spule ml des Motors M wird auf diese Weise ein Strom mit
der Frequenz f2 fließen, dessen Phase von f1 abhängig ist. Nicht weiter dargestellte
Mittel sind in bekannter Weise vorgesehen, um den durch die Spulen ml und m2 fließenden
Strömen eine derartige Phasenverschiebung zu geben, daß ein Drehfeld erzielt wird.
Der Motor M wird alsdann je nach der Phasenrichtung des Steuersignals entweder in
dem einen Sinne oder dem andern umlaufen.
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Die in Fig. 2 dargestellte Abwandlung unterscheidet sich von der ersten
Ausführungsart dadurch, daß die Kollektoren der Transistoren 4 und 5 an den Klemmen
der Primärwicklung des Transformators 9 in Gegenschaltung liegen und daß umgekehrt
die Emitter der parallel geschalteten Transistoren an die eine Klemme der Sekundärwicklung
des Transformators 6 angeschlossen sind, über welchen die (während des Auftretens
des Steuersignals) in die Servospule zu schickende Spannung mit der Frequenz f2
in das Gerät eingeführt wird. Eine derartige Anordnung ist unter anderem bei Radio-Kompassen
anwendbar.