DE1119378B

DE1119378B - Arrangement for phase-dependent control of a servomotor

Info

Publication number: DE1119378B
Application number: DEA28976A
Authority: DE
Original assignee: Air Equipement SA
Current assignee: Air Equipement SA
Priority date: 1957-10-22
Filing date: 1958-03-01
Publication date: 1961-12-14

Description

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.Arrangement for the phase-dependent control of a servomotor The invention refers to the phase-dependent control of a servomotor by means of a phase comparator, in such a way that the direction of rotation depends on the phase of a control voltage, where the motor comes to a standstill if there is no control signal. To achieve the desired As a result, mutually connected transistors are used.

Die Gegeneinanderschaltung von Transistoren ist bei Anordnungen zur Steuerung von Stellmotoren bereits bekannt, jedoch nicht mit Einrichtungen zum Phasenvergleich kombiniert.The interconnection of transistors is in arrangements for Control of servomotors already known, but not with devices for phase comparison combined.

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.The arrangement according to the invention is remarkable in that two switching transistors connected against one another in a known manner by a phase comparator which is the phase of a control voltage with a reference voltage equal Frequency compares.

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.In a special version of the arrangement according to the invention, the Emitter of the transistors connected against each other and used to power the motor used AC voltage source fed from in opposite phase while the collectors on one terminal of the leading to the control winding of the motor Output circuit are in parallel.

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.In this version, the emitters of the transistors are connected to the terminals the secondary winding of a transformer, whose primary winding is connected to the supply AC voltage source used for the motor is connected, with the secondary winding is connected to one terminal of a bias voltage source, the other terminal via the Winding of the phase comparator is connected to the base of the transistors.

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.In a modified embodiment of the arrangement according to the invention the emitters of the transistors are connected in parallel and in phase with the AC supply voltage source fed from while the collectors of the transistors at the two terminals of the to the control winding of the motor circuit in series.

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.In this modification, the emitters of the transistors are connected to the one Terminal connected to the secondary winding of a transformer, its primary winding is connected to the supply AC voltage source, while the other terminal the secondary winding to which one terminal of a bias voltage source is connected, its other terminal over the winding of the phase comparator to the base of the transistors communicates.

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.In both versions, the feed circuit has the control winding of the motor advantageous to an AC amplifier, whose input to the secondary winding a coupling transformer is connected, whose primary circuit with the collectors of the transistors and connected to the negative terminal of the usual DC voltage source which is used to feed the transistors and their positive terminal as usual is connected to the emitters of the transistors.

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.The invention is described in more detail with reference to the drawings. It shows 1 shows a circuit diagram of the arrangement according to the invention, FIG. 2 shows another embodiment the arrangement according to the invention.

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.In the embodiment of Fig. 1, the servomotor to be controlled is a two-phase motor M whose speed and direction of rotation are dependent on the occurrence of an AC voltage with the frequency f1 applied to the input terminals 1 of the device and on the phase of this voltage, this phase being shown in a phase comparator ( Discriminator) 2 is compared with the reference phase of an alternating voltage of the same frequency f supplied by a reference oscillator 3.

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.The terminals a and b of the phase comparator 2 are connected to the bases of two transistors 4 and 5. An alternating voltage with the frequency f1 and amplitude V1 is applied to these bases when the control voltage at terminals 1 is zero. The emitters of the transistors are connected to the terminals of the secondary winding 6 b, which is provided with a center tap, of a transformer 6, the primary winding 6 a of which is supplied from the terminals 7 with alternating current of the frequency f 2 (for example a frequency of 400 Hz and suitable for supplying the motor M) of amplitude Vi is supplied. This voltage is in phase opposition to the reference voltage supplied by the oscillator 3.

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.The voltage V2 acting on the emitters of the transistors can also applied by means other than the transformer 6, e.g. B. with the help of Resistors, capacitors, etc.

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.A bias voltage source 8, which supplies a fixed voltage Vp, is connected between the center tap of the secondary winding 6 b and the center tap of the winding of the phase comparator 2 in such a way that the transistors 4 and 5 are biased to the aforementioned voltage Vp, which is the cut-off voltage of the below the voltages + V, and -! - V., standing transistors is equal. In this way, the two transistors remain blocked as long as no control voltage appears at terminals 1.

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.The collectors of the transistors are connected in parallel and connected to one terminal of the primary winding 9 a of a coupling transformer 9, the secondary winding 9 b of which is connected to the input of an AC amplifier 10. This amplifier is expediently designed in such a way that it has maximum efficiency at the frequency f2. The other terminal of the primary winding 9 a is connected to the negative terminal 11 a of a DC voltage source, the positive terminal 11 b of which (via the winding 6 b) is connected to the emitters of the transistors.

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.The output of the amplifier 10 is connected to the coil ml of the two-phase motor M, whose reference coil m2 is supplied with alternating current supply directly from the terminals 7.

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.The arrangement described works as follows: As long as the Terminal 1 no control voltage occurs, the transistors remain under the effect the bias voltage Yp (which is equal to the cut-off voltage) is blocked. The transistors give no current to the winding 9 a, and the servo coil ml is not used by any Electricity flowing through it. Since the reference coil m2 receives current alone, the motor M runs not.

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.As soon as a control voltage appears at terminals 1, this voltage is added, depending on its phase, to the voltage supplied by one terminal (a or b) of the phase comparator 2, and accordingly reduces that of the other terminal (b or b). a) supplied voltage, so that one of the two transistors 4 or 5 becomes conductive (but the other remains blocked) and allows the passage of the frequency f2 to the collector of the corresponding transistor. Since the emitters of the two transistors are in phase opposition, wave-like pulse series of frequency f: will flow through the wiring common to both collectors, the phase of which depends on the phase of the signal with frequency f1.

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.Through the coil ml of the motor M is in this way a current with of the frequency f2, the phase of which is dependent on f1. Not further shown Means are provided in a known manner to the flowing through the coils ml and m2 To give currents such a phase shift that a rotating field is achieved. The motor M is then, depending on the phase direction of the control signal, either in circulate in one sense or the other.

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.The modification shown in Fig. 2 differs from the first Embodiment in that the collectors of transistors 4 and 5 at the terminals the primary winding of the transformer 9 are connected in the opposite direction and vice versa the emitters of the transistors connected in parallel to one terminal of the secondary winding of the transformer 6 are connected, via which the (during the occurrence of the control signal) voltage to be sent into the servo coil with frequency f2 is inserted into the device. Such an arrangement is among other things in radio compasses applicable.

Claims

CLAIMS: 1. An arrangement for phase-dependent control of a servomotor, characterized in that by a phase comparator (2), which compares the phase of a control voltage with a reference voltage of the same frequency, two per se known to series-connected switch transistors (4, 5) are controlled.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the emitters of the Transistors (4, 5) connected against each other and used to power the motor (M) used alternating voltage source (7) fed from in opposite phase while the collectors are connected to one terminal of the control winding (ml) of the motor (M) leading output circuit are in parallel.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the emitters of the transistors are connected to the terminals of the secondary winding (6b) of a transformer (6) whose primary winding (6a) is connected to the AC voltage source (7) used to feed the motor (M) The secondary winding (6b) is connected to one terminal of a bias voltage source (8), the other terminal of which is connected to the base of the transistors (4, 5) via the winding of the phase comparator (2).

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the emitters of the transistors (4, 5) are connected in parallel and are fed in phase from the AC supply voltage source (7) while the collectors of the transistors at the two terminals of the to the control winding (ml) of the motor (M) leading circle are in series.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the emitters of the transistors are connected to one terminal of the Secondary winding of a transformer (6) are connected, its primary winding is connected to the supply AC voltage source (7), while the other terminal the secondary winding is connected to one terminal of a bias voltage source (8) whose other terminal is connected to the base via the winding of the phase comparator (2) of the transistors is in communication.

6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the feed circuit of the control winding (m) of the motor (M) advantageously has an AC amplifier (10) whose input is connected to the secondary winding (9b) of a coupling transformer (9), whose Primary circuit (9a) is connected to the collectors of the transistors (4, 5) and to the negative terminal of the usual DC voltage source (11 a, 11 b) , which is used to feed the transistors and whose positive terminal is connected as usual to the emitter of the transistors. Publications considered: Electronics magazine, September 1956, pp. 153 to 155; Journal »Bulletin des Schweiz. electrotechn. Verein ”, 1956, No. 18, p. 817.