DE1588068C - Einrichtung zur Drehzahlregelung eines konstant erregten Gleichstrommotors - Google Patents

Description

I 588

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Drehzahlregelung eines über einen Leistungstransistor als veränderbaren Widerstand aus einer Gleichspannungsquelle gespeisten, konstant erregten Gleichstrommotors, der mit einem mit dem Leistungstransistor über eine Diode verbundenen Wechselspannungs-Hilfsgenerator gekuppelt ist, mit Hilfe einer in Reihenschaltung mit einem ohmschen Widerstand mit der Gleichspannungsquelle und" mit dem Wechselspannungs-Hilfsgenerator verbundenen Zener- ίο diode. ■■- ■ "

Es ist bereits bekannt, einen Gleichstrom-Kleinmotor mit einem Hilfsgenerator zu kuppeln und den Hilfsgenerator auf eineßReihenschaltung eines Widerstandes mit einer Zenerdiode arbeiten zu lassen, deren Durchbruchsspannung eier bei der Solldrehzahl des Gleichstrommotors erzeugten Hilfsgeneratorspannung entspricht, und die Teilspannung am Widerstand auf einen Transistorverstärker zur Steuerung des Motorankerstroms zu geben (deutsche Patentschrift 1166 904). Bei einer solchen Schalteinrichtung wird mit Hilfe der Zenerdiode zwar eine bestimmte und auf die Solldrehzahl abgestimmte Bezugsspannung erzielt. Die Schalteinrichtung hat jedoch den Nachteil, daß die Spannungsschwankungen der Batterie, die als Betriebsstromquelle für den Gleichstrommotor verwendet wird, auch den Regelteil der Schalteinrichtung beeinflussen.

Es ist bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art bekannt, durch die Verwendung einer zweiten Zenerdiode die Stabilisierung einer von der Betriebsstromquelle abgenommenen Teilspannung zu erreichen (radio mentor electronic, 1967, Heft 8, S. 585). Zenerdioden sind jedoch relativ teuer, so daß eine Stabilisierung einer zur Regelung herangezogenen Teilspannung mittels einer zusätzlichen Zenerdiode einen nicht vernachlässigbaren zusätzlichen Aufwand bedeutet.

Bei einer weiteren bekannten Schalteinrichtung zur Drehzahlregelung eines über einen steuerbaren Gleichrichter aus einer Wechselspannungsquelle gespeisten Gleichstrommotors (französische Patentschrift 1298 120 [Fig. 4]), bei welcher ebenfalls eine Reihenschaltung einer Zenerdiode mit einem ohmschen Widerstand vorgesehen ist, wird der Emitter-Kollektor-Strom eines Transistors über diesen Widerstand geleitet. Diese Schalteinrichtung hat -"den ' Nachteil, daß durch diesen Strom, der relativ große Werte annehmen kann,, wegen des nicht vernachlässigbaren inneren Widerstandes der mit dem ohmschen Widerstand in Reihe liegenden Zenerdiode auch die an einem Potentiometer abgegriffene Bezugsspannung beeinflußt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Drehzahlregelung eines konstant erregten Gleichstrommotors der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Nachteile der bekannten Einrichtungen vermieden werden und ohne großen Aufwand an Schalrungselementen und mit einer einzigen Zenerdiode eine spannungsstabile Drehzahlregelung erzielt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wechsel spannungs-Hilfsgenerator in Reihe mit der Diode zwischen der Basis des Leistungstransistors oder der Basis eines Vortransistors und dem Verbindungspunkt der Zenerdiode und des ohmschen Widerstandes angeordnet ist. Diese Einrichtung hat den Vorteil, daß sie insgesamt mit einem geringen Aufwand an Schaltungselementen auskommt und daß mit einre einzigen Zenerdiode eine Unabhängigkeit von Batteriespannungsänderungen praktisch für die gesamte Schalteinrichtung erreicht wird, so daß die gewünschte Solldrehzahl des Motors auch tatsächlich festliegt und Batteriespannungsschwankungen auch den Regelteil der Schalteinrichtung nicht beeinflussen.

An den Wechselspannungs-Hilfsgenerator ist zweckmäßigerweise ein Potentiometer gelegt, das mit der Basis des Leistungstransistors oder der Basis des Vortransistors und dem Verbindungspunkt der Zenerdiode und des ohmschen Widerstandes verbunden ist. Die zwischen dem Wechselspannungs-Hilfsgenerator und dem Leistungstransistor vorgesehene Diode kann zwischen dem Wechselspannungs-Hilfsgenerator und dem Potentiometer oder aber auch zwischen dem Potentiometer und der Basis des Leistungstransistors oder der Basis des Vortransistors angeordnet sein.

Bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung läßt sich die Reihenschaltung aus dem ohmschen Widerstand und der Zenerdiode ohne Rücksicht auf die im eigentlichen Verstärkerteil der Schalteinrichtung fließenden Ströme so auslegen, daß über diesen Querzweig nur ein minimaler Querstrom fließt, der die Spannungsverhältnisse im Regelteil nicht beeinflussen kann. Außerdem hat die Einrichtung den weiteren Vorteil, daß in ihr auch der innere Widerstand der Zenerdiode dadurch kompensiert werden kann, daß die Zenerdiode mit dem in Reihe geschalteten ohmschen Widerstand als ein Zweig einer Widerstandsbrücke an die Gleichstromquelle gelegt ist ^:und die Emitter-Basis-Spannung des Leistungsoder eines Vortransistors im Querzweig dieser Widerstandsbrücke abgegriffen wird.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung ergibt bei einem geringstmöglichen Aufwand an Schaltungsteilen eine einwandfreie Drehzahlkonstanz eines konstant erregten Gleichstrommotors über einen sehr breiten Toleranzbereich der Versorgungsgleichspannung und eignet sich daher insbesondere zur Verwendung in batteriebetriebenen Tonbandgeräten, bei denen auch noch bei stark geleerter Batterie eine konstante Bandgeschwindigkeit gefordert wird.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in elektrischen Schaltbildern dargestellt. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer Diode im Hilfsgeneratorkreis vor dem Potentiometer,

Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer Diode zwischen dem Potentiometerabgriff und dem Transistorverstärker.

Die beiden Figuren zeigen den Anker 1 eines konstant erregten Gleichstrommotors, auf dessen mit gestrichelten Linien dargestellter Welle 2 ein Wechselspannungs-Hilfsgenerator 3 angeordnet ist. Dieser Hilfsgenerator 3 kann beispielsweise aus einem mit der Welle umlaufenden, vorzugsweise mehrpolpaarigen Permanentmagneten und einer stationären Wicklung bestehen, in welcher eine Wechselspannung erzeugt wird. Der Anker 1 des Gleichstrommotors wird von einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle gespeist, beispielsweise von einer Batterie mit der Minusklemme 5 und der Plusklemme 4. Dabei wird sein Ankerstrom über die Kollektor-Emitter-Strecke eines Leistungstransistors 6 geleitet, der mit einem als Treiberstufe geschalteten Vortransistor 7 gekoppelt ist und als veränderbarer Widerstand wirkt.

Zwischen die Klemmen 4, 5 der Gleichspannungs-

quelle ist eine Zenerdiode 8 in Reihe mit einem ohmschen Widerstand 9 geschaltet. Der Wechselspannungs-Hilfsgenerator 3 speist einen Stromkreis, in welchen ein Potentiometer 11 in Reihe mit einer Diode 10 gelegt ist. Dabei sind die eine Klemme des Wechselspannungs-Hilfsgenerators 3 und die eine Seite des Potentiometers 11 mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt 12 der Zenerdiode 8 und des ohmschen Widerstandes 9 verbunden, während das andere Ende des Potentiometres 11 und die Diode 10 über einen Kondensator 13 an die Plusklemme 4 der Gleichspannungsquelle gelegt sind. Der Abgriff 110 des Potentiometers 11 ist mit der Basis des Vortransistors 7 verbunden. Der Leistungstransistor 6 und der Vortransistor 7 sind entgegengesetzt gepolt, und der Kollektor des Vortransistors 7 ist in bekannter Weise mit der Basis des Leistungstransistors 6 verbunden.

Von der Zenerdiode 8 wird über den Verbindungspunkt 12 eine stabilisierte Teilspannung abgenommen. Dieser Teilspannung überlagert sich am Potentiometer 11 die gleichgerichtete, istdrehzahlabhängige Spannung des Wechselspannungs-Hilfsgenerators 3. Am Potentiometerabgriff 110 läßt sich somit' eine genau definierte, stabilisierte Spannung zur Steuerung der Basis des Vortransistors 7 und damit zur Beeinflussung des über die Emitter-Kollektor-Strecke des Leistungstransistors 6 fließenden Ankerstroms für den konstant erregten Gleichstrommotor einstellen. Die Zenerdiode 8 bewirkt also die Stabilisierung einer von der Gleichspannungsquelle abgeleiteten Teilspannung und gleichzeitig auch die Unabhängigkeit einer durch die Differenzbildung mit dieser stabilisierten Teilspannung gebildeten Regelspannung für den Leistungstransistor des Motors von der Istspannung der Gleichspannungsquelle.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 unterscheidet sich von demjenigen der Fig. 1 durch eine andere Anordnung der Diode, die hier als Diode 100 zwischen den Potentiometerabgriff 110 und die Basis des Vortransistors 7 gelegt ist. Der Verbindungspunkt 14 zwischen der Diode 100 und dem Vortransistor 7 ist über einen Kondensator 15 mit dem Pluspol 4 der Gleichspannungsquelle und über einen Widerstand 16 mit dem stabilisierten Verbindungspunkt 12 zwischen der Zenerdiode 8 und dem ohmschen Widerstand 9 verbunden. Mit Hufe des Potentiometers 11 läßt sich auch bei dieser Ausführungsform die gewünschte Solldrehzahl sehr genau einstellen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Drehzahlregelung eines über einen Leistungstransistor als veränderbaren Widerstand aus einer Gleichspannungsquelle gespeisten, konstant erregten Gleichstrommotors, der mit einem mit dem Leistungstransistor über eine Diode verbundenen Wechselspannungs-Hilfsgenerator gekuppelt ist, mit Hilfe einer in Reihenschaltung mit einem ohmschen Widerstand mit der Gleichspannungsquelle und mit dem Wechselspannungs-Hilfsgenerator verbundenen Zenerdiode, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselspannungs-Hilfsgenerator (3) in Reihe mit der Diode (10; 100) zwischen der Basis des Leistungstransistors (6) oder der Basis eines Vortransistors (7) und dem Verbindungspunkt (12) der Zenerdiode (8) und des ohmschen Widerstandes (9) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Wechselspannungs-Hilfsgenerator (3) ein Potentiometer (11) liegt, das mit der Basis des Leistungstransistors (6) oder der Basis des Vortransistors (7) und dem Verbindungspunkt (12) der Zenerdiode (8) und des ohmschen Widerstandes (9) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2,- dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (10) zwischen dem Wechselspannungs-Hilfsgenerator (3) und dem Potentiometer (11) angeordnet ist (Fig. 1).

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (100) zwischen dem Potentiometer (11) und der Basis des Leistungstransistors (6) oder der Basis des Vortransistors (7) angeordnet ist (Fig.2).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen