DE19948110A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Detektieren der Drehgeschwindigkeit eines durch ein PWM-Steuersignal gesteuerten Gleichstrom-Elektromotors - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Detektieren der Drehgeschwindigkeit eines durch ein PWM-Steuersignal gesteuerten Gleichstrom-ElektromotorsInfo
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Abstract
Das Verfahren macht es möglich, die Drehgeschwindigkeit eines elektrischen Gleichstrommotors (1; 101) zu detektieren, der wenigstens eine Wicklung (2; 102a, 102b, 102c) aufweist, die mit einer Gleichstrom-Spannungsversorgungsquelle (4; 104) über einen elektronischen Schalter (5; 105a, 105b, 105c) verbindbar ist, dem eine Steuerschaltung (7, 8; 107, 108) zugeordnet ist, nur die betreibbar ist zum Bereitstellen eines pulsweitenmodulierten Reckteckwellen-Steuersignals (PWM). Das Verfahren umfasst folgende Operationen: Unterbrechen der Aufbringung des Steuersignals von dem Steuersystem auf den elektronischen Schalter (5; 105a, 105b, 105c) über eine Zeitperiode (t¶3¶-t¶1¶) einer vorbestimmten Dauer, DOLLAR A Beschaffen eines Signals (VO; V¶o¶a, V¶o¶b, V¶o¶c), das korreliert mit der Spannung in der Wicklung (2; 102a, 102b, 102c) während dieser Zeitperiode (t¶3¶-t¶1¶), und DOLLAR A Detektieren wenigstens einer vorbestimmten Charakteristik dieses Signals (VO; V¶o¶a, V¶o¶b, V¶o¶c), das in Abhängigkeit ist von der Drehgeschwindigkeit des Motors (1; 101) (Fig. 2).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren der Drehgeschwin
digkeit eines Gleichstrom-Elektromotors der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definier
ten Art.
Elektrische Drehstrommotore entweder mit oder ohne Bürsten, die mit einem puls
weiten-modulierten (PWM) Rechteckwellen-Steuersignal gesteuert werden, werden
häufig verwendet, beispielsweise an Bord von Motorfahrzeugen für unterschiedliche
Einsatzzwecke wie zum Antreiben des Gebläses, zum Bewegen der Fensterscheiben,
oder dergleichen.
Bei solchen Anwendungsfällen werden gegenwärtig PWM-Steuersignale mit relativ
hoher Frequenz, beispielsweise in einer Größenordnung von 20 KHz verwendet.
Im Falle eines Gleichstrom-Motors mit Bürsten ist es bekannt, die Drehgeschwindig
keit zu detektieren, zum Beispiel bei der Regelung, durch Analysieren des Stroms,
den der Motor verbraucht. Dieses Verfahren zum Detektieren der Rotationsgeschwin
digkeit ist jedoch relativ unpräzise und wird stark durch Umgebungskonditionen be
einflusst (Temperatur, Variationen der Versorgungsspannung, intrinsische Toleranzen
des Motors, etc.). Bei anderen, bekannten Anordnungen zur Detektierung der Dreh
geschwindigkeit eines elektrischen Gleichstrommotors werden magnetische Sensoren
verwendet (Hall-Effekt-Sensoren) oder magnetoresistive Sensoren oder Sensoren des
optischen Typs. In allen Fällen hat die Anwendung von Sensoren einen nachteiligen
Effekt zu Folge der unvermeidlichen strukturellen Komplikationen und der notwendi
gen Integration des Detektorteils in die Steuerelektronik des Motors, wobei auch die
zusätzlichen Kosten eine Rolle spielen, die verbunden sind mit der Verwendung von
Sensoren.
Bei anderen bekannten Einrichtungen zum Detektieren der Drehgeschwindigkeit ohne
Verwendung von Sensoren wird in Bürsten aufweisenden Motoren das Prinzip der di
rekten Ablesung der Bürsten angewandt, das heißt, das Detektieren und Analysieren
von Wellungen, Schwankungen im Stromverlauf des während der Kommutation ver
brauchten Stromes. Im Fall von Motoren, die mit PWM-Signalen mit einer Frequenz in
einer Größenordnung von 10 KHz gesteuert werden, ist diese Technik jedoch proble
matisch in die Praxis umzusetzen, da das durch die Wellung im Stromverlauf reprä
sentierte Signal eine weitaus kleinere Frequenz- und Amplituden-Dynamik als die
Frequenz- und Amplitudendynamik der PWM-Steuersignale hat, so dass der Einsatz
hochentwickelter Filter notwendig ist. Ein anderes, bekanntes Verfahren involviert das
Ablesen der elektromotorischen Kraft (EMF) oder der elektromotorischen Gegenkraft
(CEMF). In diesem Fall ist jedoch die Messung sehr stark beeinflusst durch die Um
gebungskonditionen, und im besonderen durch die Temperatur.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum De
tektieren der Drehgeschwindigkeit eines elektrischen Gleichstrommotors der eingangs
genannten Art zu schaffen.
Diese Aufgabe und weitere Ziele werden erfindungsgemäß mit einem Verfahren ge
löst, dessen wesentliche Charakteristiken mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ange
geben sind.
Weitere Charakteristika und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen
den detaillierten Beschreibung, die sich nur auf ein nichtbeschränkendes Beispiel be
zugnehmend auf die Zeichnungen richtet.
In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm, teilweise in der Form eines Blockdiagramms,
das einen elektrischen Gleichstrommotor eines Typs mit Bürsten und
eine zugeordnete Versorgungs-Steuer- und Geschwindigkeitsrege
lungs-Schaltung zeigt zum Ausführen eines Verfahrens gemäß der Er
findung;
Fig. 2 eine Reihe von Diagrammen zur Verdeutlichung der qualitativen Vari
ation von Signalen in der Schaltung von Fig. 1 als eine Funktion der
Zeit t, die auf der Abszisse aufgetragen ist,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Schaltung von Fig. 1, und
Fig. 4 einen bürstenlosen Motor und eine zugeordnete Versorgungs-Steuer-
und Überwachungs-Schaltung gemäß der Erfindung.
In Fig. 1 ist ein elektrischer Gleichstrommotor 1 mit einer Rotorwicklung 2 gezeigt, die
mittels eines Segmente aufweisenden Kommutators eines an sich bekannten Typs mit
zwei stationären Bürsten 3a, 3b gekoppelt ist.
Der Motor 1 ist an einer Seite mit einer Gleichstrom-Spannungsquelle 4, wie einer
Speicherbatterie, und an der anderen Seite mit einem elektronischen Schalter 5 ver
bunden oder verbindbar. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Motor 1 mit dem
Pluspol der Quelle 4 verbunden, deren Minuspol mit der Erde GND, verbunden ist.
Der elektronische Schalter 5 ist ein Transistor des MOSFET-Typ, dessen Basis mit
der Erdung GND verbunden ist.
Parallel zum Motor 1 ist eine Rezirkulationsdiode 6 angeschlossen.
Das Gatter des elektronischen Schalters 5 ist mit dem Ausgang eines Treiberschalt
kreises 7 verbunden, der betreibbar ist, um ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Recht
eckwellen-Steuersignal an den Schalter 5 zu übermitteln, wobei das Signal eine Fre
quenz von beispielsweise 20 KHz hat.
Der Treiberschaltkreis 7 erhält seinerseits Steuersignale von einer Mikroprozessor-
Steuereinheit 8, welche an ihrem Eingang 8a ein Signal annimmt, das indikativ ist für
die gewünschte nominale Drehgeschwindigkeit des Motors 1.
Der Ausgang des elektronischen Schalters 5 ist mit dem Eingang eines Filters 9 ver
bunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Auslöserschaltkreises 10 verbunden
ist. Der Ausgang des Auslöserschaltkreises 10 ist mit einem weiteren Eingang 8b der
Steuereinheit 8 verbunden. Zwischen dem Ausgang des Auslöserschaltkreises 10 und
der Erdung ist eine Zener-Diode 11 angeordnet, die als ein Spannungsbegrenzer
wirkt.
Der Eingang 8b der Steuereinheit 8 dient als ein Eingang für die Beschaffung eines
Signals, aus welchem die effektive Drehgeschwindigkeit des elektrischen Motors 1
ermittelt werden kann unter Anwenden des Verfahrens gemäß der Erfindung, welches
Verfahren nachstehend weiter erläutert werden wird.
Die Mikroprozessor-Steuereinheit 8 operiert in folgender Weise.
Auf der Basis der erforderlichen nominellen Drehgeschwindigkeit des Motors 1, ange
zeigt durch das am Eingang 8a anliegende Signal, versorgt die Einheit 8 den Treiber
schaltkreis 7 mit Steuersignalen, die bewirken, dass der Arbeitszyklus des zum Ein
gang des elektronischen Schalters 5 gelieferten Signals mit dieser gewünschten Ge
schwindigkeit korrespondiert.
Die Spannung Vo zwischen dem Abgang des elektronischen Schalters 5 und der Er
dung hat nun eine qualitative Variation, die im linksseitigen Teil des oberen Dia
gramms der Fig. 2 gezeigt ist. Die Spannung Vo hat eine Rechteckwellen-Variation
zwischen einem maximalen Wert, der im wesentlichen korrespondiert mit der Span
nung VB wie von der Quelle 4 geliefert, und einem annähernden Nullwert (sofern der
Spannungsabfall über den dann leitenden elektronischen Schalter 5 vernachlässigt
wird).
Die elektronische Einheit ist so ausgebildet, dass sie die effektive Drehgeschwindig
keit des Motors 1 periodisch detektiert durch periodisches Unterbrechen der Aufbrin
gung des PWM-Steuersignals auf das Gatter des elektronischen Schalters 5. Nach
dem Auftreten einer solchen Unterbrechung, wie dies beispielsweise zum Moment t1
in Fig. 2 illustriert ist, zeigt die Spannung Vo eine sofortige Übergangsvariation mit ei
ner (geringfügigen) Überspannungsspitze bzw. einem Überschuss, die im wesentli
chen gleich ist mit der Vorwärts-Leitungs-Spannung der Rezirkulationsdiode 6, wobei
an die Spannungsspitze ein Abfall bis auf einen Pegel folgt, der durchschnittlich ge
ringer ist als die Spannung VB. In Fig. 2 ist aus Klarheitsgründen der Zeitmassstab
zwischen (t, und t2) gespreizt dargestellt. Sobald dieser initiale Übergangs-
Überschuss abgeklungen ist, und während das Aufbringen des Steuersignals auf den
Eingang des elektronischen Schalters 5 unterbrochen bleibt (Zeitintervall zwischen t2
und t3), in Fig. 2, hat die Spannung Vo einen Mittelwert, der gleich ist der Differenz
zwischen der Spannung VB wie durch die Quelle 4 geliefert und der elektromotori
schen Kraft EMF, die über die Wicklung 2 des elektrischen Motors 1 entwickelt wird.
Im besonderen zeigt die Variation der Spannung Vo zwischen den Zeitpunkten t2 und
t3 eine ausgeprägte Wellung, die mit der Wellung der elektromotorischen Kraft EMF
korrespondiert zufolge des Schaltens von Kontakten zwischen den Bürsten und den
Segmenten des Kommutators des elektrischen Motors 1. Diese Wellung im Span
nungsverlauf der Spannung Vo hat eine Frequenz, die merklich geringer ist als dieje
nige des PWM-Steuersignals, das auf das Gatter des elektronischen Schalters 5 auf
gebracht wird, und liegt beispielsweise in einer Größenordnung von einigen hundert
Hz. Die Frequenz der Wellung in dem Signal Vo innerhalb des Zeitintervalls t3-t2 ist
proportional mit der Drehgeschwindigkeit des elektrischen Motors 1. Deshalb kann
das Signal o nach Durchgang durch den Filter 9 durch den Auslöserschaltkreis 10 in
Rechteckform gebracht werden, so dass sich ein korrespondierendes Frequenzsignal
ergibt, das in dem unteren Diagramm von Fig. 2 mit Vi angezeigt ist. Das Signal Vi
wird an den Eingang 8b der Mikroprozessor-Steuereinheit 8 angelegt. Die Einheit 8 ist
so ausgelegt, dass sie auf der Basis der Frequenz des Signals Vi die tatsächliche
Drehgeschwindigkeit des elektrischen Motors 1 bestimmt.
Dann wird zum in Fig. 2 mit t3 angezeigten Zeitpunkt durch die Steuereinheit 8 wieder
das PM-Steuersignal auf den Steuereingang oder das Gatter des elektronischen
Schalters 5 angelegt.
Die Zeitperiode t3-t1, während welcher das für den elektronischen Schalter 5 erzeugte
Steuersignal unterbrochen worden ist, muss natürlich ausreichend lang sein, um so
wohl das Abklingen der auftretenden Übergangsschwingung, die sich mit der Rezir
kulation des Motorsstroms in der Diode 6 (Intervall t2-t1) ergibt, als auch das "Ablesen"
einer bestimmten Anzahl von Kommutationen der Spannung Vo zuzulassen, und zwar
im Hinblick auf eine zuverlässige Feststellung der Drehgeschwindigkeit. Das Intervall,
während welchem das PWM-Steuersignal unterbrochen ist, darf jedoch nicht exzessiv
lang sein, um zu vermeiden, dass eine deutliche Verlangsamung des Motors, die Er
zeugung eines Geräusches oder eine überhohe Wellung in dem Strom auftreten, der
nach dem erneuten Auslösen des Schalters 5 von der Spannungsquelle verbraucht
wird. Diese deutliche Wellung könnte nämlich andere Vorrichtungen negativ beein
flussen, die an dieselbe Spannungsquelle angeschlossen sind.
Mit Motoren des üblichen Typs klingt der auftretende Übergang (Intervall t2-t1) im All
gemeinen in einer Maximalzeit von weniger als 1 ms ab. Weiterhin ist zufolge von
durch den Anmelder durchgeführten Tests die Unterbrechung des PWM-
Steuersignals für eine Zeitperiode t3-t1 gleich 40 ms absolut akzeptabel sowohl vom
Standpunkt der Drehgeschwindigkeit des Motors als auch vom akustischen Stand
punkt und auch im Hinblick auf die erzeugte Stromwellung.
Die periodische Unterbrechung oder das "Auslöschen" des auf den elektronischen
Schalter 5 aufgebrachten Steuersignals gestattet deshalb, die tatsächliche Drehge
schwindigkeit des Elektromotor leicht und in einer zuverlässigen und präzisen Weise
zu detektieren. Zweckmäßigerweise ist die Steuereinheit 8 so ausgelegt, dass sie die
aufeinanderfolgenden Unterbrechungen des "PWM-Steuersignal" ausführt und zwar
mit einer Wiederholungsfrequenz, die zweckmäßigerweise nicht konstant ist, sondern
eher zufällig ist, damit die akustischen Effekte solcher wiederholter Unterbrechungen
absolut nicht wahrnehmbar werden.
Die in Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Anordnungen verdeutlichen, dass die tatsächli
che Drehgeschwindigkeit des elektrischen Motors festgestellt wird durch Detektieren
der Frequenz der Wellung in dem Signal Vo oder eher sogar durch zählen dessen
Oszillationen über eine vorbestimmte Zeitperiode.
In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform gezeigt, die nachstehend erläutert wird. In
Fig. 3 sind bereits beschriebenen Teilen und Elementen dieselben alphanumerischen
Bezugszeichen zugeordnet.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 wird die Feststellung der tatsächlichen Dreh
geschwindigkeit des elektrischen Motors erneut vorgenommen während des Verstrei
chens einer Unterbrechung des auf das Gatter des elektronischen Schalters 5 aufge
brachten PWM-Steuersignals. Jedoch basiert diese Feststellung auf der Tatsache,
dass nach dem initialen Übergang (Intervall t2-t1 von Fig. 2) der Durchschnittswert der
Spannung o innerhalb des Intervalls t3-t2 einzigartig korreliert ist mit der tatsächlichen
Drehgeschwindigkeit des Motors. Tatsächlich ist in diesem Zeitintervall der Durch
schnittswert von Vo gleich der Differenz zwischen der Spannung VB, wie durch die
Quelle 4 erzeugt, und der durchschnittlichen elektromotorischen Kraft EMF, wie über
die Wicklung 2 des Motors entwickelt. Diese Kraft EMV ist im wesentlichen proportio
nal (gemäß einem nicht linearen Gesetzt) mit der tatsächlichen Drehgeschwindigkeit
des Motors.
In der Anordnung gemäß Fig. 3 ist der Ablass des elektronischen Schalters 5 verbun
den mit dem Eingang einer ersten Sektion eines Analog-zu-Digital-Konverters 12, und
zwar über einen Filter 9. Der positive Pol der Quelle 4 ist weiterhin verbunden mit ei
ner zweiten Sektion des Konverters 12. Der Konverter bildet auch eine Reihe von
Eingängen 8b der Mikroprozessor-Steuereinheit 8 mit digitalen Signalen, die indikativ
sind für den gegenwärtigen Wert der Spannung VB und des Signals Vo. Die Steuer
einheit 8 ist so ausgelegt, dass sie auf der Basis der Signale den Durchschnittswert
der elektromotorischen Kraft EMF ableitet, und davon die tatsächliche Drehgeschwin
digkeit des Motors ermittelt.
Was die Zeitdauer der Zeitperiode t3-t1, betrifft, über welche das PWM-Steuersignal
unterbrochen ist, gelten für die Ausführungsform der Fig. 3 die gleichen Überlegun
gen, wie sie in Bezug auf die Ausführungsform der Fig. 1 erläutert wurden.
Die Ausführungsform der Fig. 1 sichert eine hohe Präzision bei der Feststellung der
Drehgeschwindigkeit insbesondere, falls diese Drehgeschwindigkeit hoch ist, während
die Ausführungsform der Fig. 3 in der Lage ist, eine hohe Präzision bei der Detektion
im besonderen bei niedrigen Drehgeschwindigkeiten zu erzielen.
Im Rückgriff auf die obigen Ausführungen können bei einer weiteren, in den Zeich
nungen nicht dargestellten Ausführungsform beide Anordnungen gemäß Fig. 1 und
gemäß Fig. 3 eingesetzt werden, und kann die Mikroprozessor-Steuereinheit 8 be
quem so ausgelegt werden, dass sie die Drehgeschwindigkeit des Motors unter Be
nutzen der ersten Anordnung bestimmt, falls die erforderliche oder die nominelle
Drehgeschwindigkeit des Motors höher ist als ein vorbestimmter Wert, und auch ent
sprechend der zweiten Anordnung, falls die erforderliche oder nominelle Drehge
schwindigkeit geringer ist als der vorerwähnte vorbestimmte Wert.
In Fig. 4 ist ein Schaltkreisdiagramm gezeigt zum Detektieren der Drehzahl und/oder
Position eines Gleichstrommotors des bürstenlosen Typs. In der Auslegung, die in
dieser Figur gezeigt ist, ist der bürstenlose Motor ein Dreiphasen-Halbwellen-Motor
mit einem Permanentmagnet-Rotor (nicht gezeigt). Der bürstenlose Motor 101 in Fig.
4 hat drei Statorwicklungen oder Phasen 102a, 102b, 102c, die jeweils zwischen den
Pluspol einer Gleichstrom-Spannungs-Versorgungsquelle 104 und jeweils einem von
elektronischen Steuerschaltem 105a, 105b, 105c angeschlossen oder anschließbar
sind. In diesem Fall können die Schalter ebenfalls MOSFET-Transistoren sein.
Die Steuereingänge oder Gatter der elektronischen Schalter, die den Phasen des
Motors 101 zugeordnet sind, sind mit korrespondierenden Ausgängen eines Treiber
schaltkreises 107 verbunden, der in der Lage ist, für diese jeweilige pulsweitenmodu
lierte (PWM)-Rechteckwellen-Steuersignale bereitzustellen. Der Treiberschaltkreis
107 wird gesteuert durch eine Mikroprozessor-Steuereinheit 108, die an einem Ein
gang 108a ein Signal erhält, das indikativ ist für die nominelle erforderliche Drehge
schwindigkeit des Motors.
Die Ablässe der elektronischen Schalter 105a, 105b, 105c sind über jeweilige Filter
109a, 109b, 109c mit den korrespondierenden Eingängen der Steuereinheit 108 ver
bunden. Die Steuereinheit 108 ist so ausgebildet, dass sie das Aufbringen des Steu
ersignals auf das Gatter jedes der Schalter 105a, 105b, 105c für eine jeweilige Zeitpe
riode einer vorbestimmten Dauer unterbricht, während welcher ein jeweiliges Signal
Voa, Vob, Voc beschafft wird, das korreliert mit der Spannung in der korrespondieren
den Statorwicklung oder Phase des Motors 101. Die Signale Voa, Voc, Voc sind im
besonderem repräsentativ für die induzierten elektromagnetischen Kräfte in den kor
respondierenden Wicklungen oder Phasen 102a, 102b, 102c des Motors. Die Steuer
einheit 108 dient zum Feststellen der Vorzeichen dieser elektromotorischen Kräfte
und zum Bestimmen der Drehzahl und/oder Position des Rotors des Motors auf der
Basis dieser Vorzeichen.
Die Detektion der Drehgeschwindigkeit eines elektrischen Gleichstrommotors gemäß
der Erfindung hat derartige Präzisions-Merkmale, dass es dem Motor zugeordneten
Steuersystem möglich ist, den Motor daran zu hindern, mit bestimmten Geschwindig
keitswerten zu laufen, bei denen mechanische Resonanz- Phänomene auftreten kön
nen.
Natürlich können unter Beibehalt der Erfindung der erfindungsgemäßen Prinzipien die
Ausführungsformen und Details der Ausbildungen in einem weiten Bereich variiert
werden im Vergleich mit denen, die nur als nichtbeschränkende Beispiele beschrieben
und gezeigt worden sind, ohne dadurch den Schutzbereich der Erfindung zu verlas
sen, der in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist.
Claims (11)
1. Verfahren zum Detektieren der Drehgeschwindigkeit eines elektrischen Gleich
strom-Motors (1; 101), welcher wenigstens eine Wicklung (2; 102a, 102b, 102c) auf
weist, die über einen elektronischen Schalter (5; 105a, 105b, 105c) mit einer Gleich
strom-Spannungs-Versorgungsquelle (4; 104) verbindbar ist, welchem Schalter eine
Steuerschaltung (7, 8; 107, 108) zugeordnet ist, die ausgelegt ist zum Bereitstellen ei
nes pulsweitenmodulierten (PWM) Rechteckwellen-Steuersignals, wobei das Verfah
ren die folgenden Operationen umfasst:
Unterbrechen des Aufbringens des Steuersignals auf den elektronischen Schalter (5; 105a, 105b, 105c) für eine Zeitperiode t3-t1 von vorbestimmter Dauer, Beschaffen ei nes Signals (Vo; Voa, Vob, Voc) während der besagten Zeitperiode (t3-t1), das mit der Spannung über die Wicklung (2; 102a, 102b, 102c) korreliert ist zum Festellen we nigstens einer vorbestimmten Charakteristik des Signals (Vo; Voa, Vob, Voc), welche von der Drehgeschwindigkeit des Motors (1; 101) abhängt.
Unterbrechen des Aufbringens des Steuersignals auf den elektronischen Schalter (5; 105a, 105b, 105c) für eine Zeitperiode t3-t1 von vorbestimmter Dauer, Beschaffen ei nes Signals (Vo; Voa, Vob, Voc) während der besagten Zeitperiode (t3-t1), das mit der Spannung über die Wicklung (2; 102a, 102b, 102c) korreliert ist zum Festellen we nigstens einer vorbestimmten Charakteristik des Signals (Vo; Voa, Vob, Voc), welche von der Drehgeschwindigkeit des Motors (1; 101) abhängt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen des
Steuersignals auf den Schalter (5; 105a, 105b, 105c) mehrmals unterbrochen wird mit
einer Wiederholungsfrequenz, die im wesentlichen zufällig ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Charakteristik innerhalb eines Zeitintervalls (t3-t2) detektiert wird, welches in
nerhalb der Unterbrechungsperiode (t3-t1) des Steuersignals liegt, und welches be
ginnt nach einer vorbestimmten Verzögerung (t2-t1) in Bezug auf den Beginn der Un
terbrechung zum Zeitpunkt (t1) des Steuersignals.
4. Verfahren nach irgendeinem vorhergesehenen Anspruch, insbesondere zum De
tektieren der Drehgeschwindigkeit eines elektrischen Motors (1;), dessen Rotor mit ei
nem Segment-Kommutator ausgestattet ist, dem Bürsten (3a, 3b,) zugeordnet sind,
die jeweils mit der Spannungsquelle (4) und dem elektronischen Schalter (5) verbun
den sind, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Signal Vo kor
reliert ist zu der Spannung zwischen Bürsten (3a, 3b).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die detektierte Cha
rakteristik des Signals (Vo) im wesentlichen die Frequenz der Wellung der Spannung
(Vo) zufolge des Umschaltens des Kontakts zwischen den Bürsten (3a, 3b) und den
Segmenten des Kommutators ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die detektierte Cha
rakteristik des Signals (Vo) im wesentlichen der Durchschnittswert der Spannung (Vo)
ist.
7. Verfahren gemäß Anspruch 4, zum Detektieren der tatsächlichen Drehgeschwin
digkeit eines Motors (1), dem ein Geschwindigkeitssteuersystem (7, 8; 8a) zugeordnet
ist, das betreibbar ist, zum Steuern des elektronischen Schalters (5) mit einem PWM-
Steuersignal, dessen Pulsweite mit einer gewünschten nominellen Drehgeschwindig
keit des Motors (1) korrespondiert, dadurch gekennzeichnet, dass, falls die nomi
nelle Drehgeschwindigkeit größer und jeweils geringer ist als ein vorbestimmter Wert,
die detektierte Charakteristik die Frequenz der Wellung des Signals (Vo) zufolge des
Kontaktschaltens zwischen den Bürsten und des Segmenten des Kommutators ist,
und jeweils dem Durchschnittswert der Spannung (Vo) entspricht.
8. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, zum Detektieren der Drehzahl
und/oder der Winkelposition des Rotors eines bürstenlosen elektrischen Permanen
magnet-Motors (101) der eine Vielzahl von Statorwicklungen oder Phasen (102a,
102b, 102c) aufweist, von denen jede wahlweise verbindbar ist mit einer Gleichstrom-
Spannungsversorgungsquelle (104) über einen jeweiligen elektronischen Schalter
(105a, 105b, 105c), der gesteuert wird mit einem pulsweitenmodulierten Rechteck
wellen-Steuersignal (PWM),
dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen des Steuersignals auf jeden der
Schalter (105a, 105b, 105c) für eine jeweilige Zeitperiode einer vorbestimmten Dauer
unterbrochen wird, während welcher Unterbrechung ein Signal (Voa, Vob, Voc, Boc)
beschafft wird, das korreliert ist zu der Spannung über die korrespondierende Wick
lung oder Phase (102a, 102b, 102c) des Motors (101), und dass wenigstens eine vor
bestimmte Charakteristik des Signals (Voa, Vob, Voc) detektiert wird, die abhängt von
der Drehzahl und/oder der Winkelposition des Rotors, des Motors (101).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (Voa, Vob,
V0c) repräsentativ ist für die elektromotorische Kraft, die in der Statorwicklung oder
Phase (102a, 102b, 102c) induziert ist, und dass das Vorzeichen dieser elektromotori
schen Kraft detektiert wird.
10. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist:
Steuereinrichtungen (8; 108), die betreibbar sind zum Bewirken einer Unterbrechung
bei der Aufbringung des Steuersignals PWM auf den elektronischen Schalter (5; 105a,
105b, 105c) über eine Zeitperiode (t3-t1) einer vorbestimmten Zeitdauer,
Beschaffungseinrichtungen (9 bis 12; 109a, 109b, 109c), die betreibbar sind zum Be
schaffen eines Signals, das korreliert mit der Spannung über die Wicklung (2; 102a,
102b, 103c) während dieser Zeitdauer (t3-t1), und Detektoreinrichtungen (8; 108), die
betreibbar sind zum Detektieren wenigstens einer vorbestimmten Charakteristik des
Signals (Voa, Vob, Voc), die abhängt von der Drehgeschwindigkeit des Motors (1;
101).
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