DE2321948A1

DE2321948A1 - POWER SUPPLY UNIT FOR THE LOAD-INDEPENDENT CONSTANT OF THE SELECTABLE SPEED OF A DC MOTOR

Info

Publication number: DE2321948A1
Application number: DE2321948A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Rosenfeldt
Original assignee: Sybron Corp
Current assignee: Sybron Transition Corp
Priority date: 1973-05-02
Filing date: 1973-05-02
Publication date: 1974-11-21
Also published as: DE2321948B2

Description

Speisegerät zur lastunabhängigen Konstanthaltung der wählbaren Drehzahl eines Gleichstrommotors Zusatz zu Patent ... (P 15 88 643>.Power supply unit to keep the selectable speed constant regardless of the load of a DC motor Addendum to patent ... (P 15 88 643>.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Speisegerät zur lastunabhängigen Konstanthaltung der wählbaren Drehzahl eines Gleichstrommotors mittels eines mit Stromquelle und Anker in Reihe liegenden stromregelnden Halbleiters und eines dessen Basis steuernden spannungsfühlenden Halbleiters, der gemäß Patent .0. (P 15 88 643) durch den Drehzahlwählwiderstand in Abhängigkeit von dem-Ankerstrom und von der Drehzahlvorwahl gesteuert wird.The invention relates to a power supply for load-independent Keeping the selectable speed of a DC motor constant by means of a Current source and armature in series current-regulating semiconductor and one of its Base of controlling voltage-sensing semiconductor, which according to patent .0. (P 15 88 643) by the speed selection resistor as a function of the armature current and of the Speed preselection is controlled.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung und weitere Ausbildung des Gegenstandes der Hauptanmeldung durch Vereinfachung des Aufbaus, Verbesserung des Regelverhaltens und Erhöhung der Betriebssicherheit.The invention aims to improve and further develop the Subject of the main application by simplifying the structure, improving the Control behavior and increase in operational safety.

Erfindungsgemäß ist als spannungsfühlender Halbleiter zur Basis-Steuerung des stromregelnden Halbleiters ein Sperrschicht-Feldeffekt-Transistor (FET) vorgesehen, der mit seinem Gate an dem Abgriff des Drehzahlwählpotentiometers und mit seinem Source-Anschluß an der am Motorstrompotentiometer abgegriffenen Spannung liegt. Hiermit wird eine belastungsabhängige Gate-Source-Spannung erhalten. Der FET übernimmt also vollständig die eigentliche Drehzahl- und Drehmomenten-Regelung. Durch die nahezu leistungslose Steuerung des FET und dessen hohe Verstärkung kann die Regelsteilheit in weiten Grenzen eingestellt werden. Regelschwingungen am Motor können durch entsprechende Kondensatoren am Drainanschluß des FET mit geringem Aufwand vermieden werden; auch der Langsamanlauf des Motors kann auf diese Weise verbessert werden.According to the invention is as a voltage-sensing semiconductor for basic control a junction field effect transistor (FET) is provided for the current-regulating semiconductor, the one with its gate at the tap of the speed selection potentiometer and with its The source connection is connected to the voltage tapped at the motor current potentiometer. This gives a load-dependent gate-source voltage. The FET takes over so completely the actual speed and torque control. Through the The control slope can be used to control the FET with almost no power and its high gain can be set within wide limits. Control vibrations on the engine can be controlled by corresponding Capacitors at the drain connection of the FET can be avoided with little effort; even the slow start of the motor can be improved in this way.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindungist auch eine wesentliche Vereinfachung der elektronischen Sicherung und der elektronischen Strombegrenzung des Gegenstands des Hauptpatents dadurch möglich, daß dem motorstromdurchflossenen Widerstand ein oder zwei weitere Trimmpotentiometer parallel geschaltet sind, an deren Spannungsabgriff die Zündelektrode eines Thyristors angeschlossen ist oder/und die Basis eines Transistors, deren Anoden die Basis des stromregelnden Halbleiters mit Git-Null verbinden. Damit schrumpft die elektronische Sicherung nach dem Hauptpatent, die neben einer mit zwei Halbleitern bestückten Flip-Flop-Schaltung noch ein Relais benötigt, praktisch auf einen Thyristor zusammen, und Entsprechendes gilt auch für den Konstantstrom-Überlastungsschutz, der nur noch aus einem Transistor besteht. Wenn diese Halbleiter auf einfachen dreipoligen Steckern aufgebaut sind, können sie einfach gegeneinander ausgewechselt werden.In a further embodiment of the invention there is also a substantial simplification the electronic fuse and the electronic current limitation of the object of the main patent possible in that the resistance through which the motor flows or two further trimming potentiometers are connected in parallel to their voltage tap the ignition electrode of a thyristor is connected and / or the base of a transistor, whose anodes connect the base of the current-regulating semiconductor to Git-Zero. In order to the electronic fuse is shrinking according to the main patent, the in addition to a flip-flop circuit equipped with two semiconductors, another relay needed, practically on a thyristor, and the same applies to the constant current overload protection, which only consists of one transistor. If these semiconductors are built on simple three-pin plugs, you can they can simply be substituted for one another.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und dem beigefügten Schaltbild.Further details, features and advantages of the invention result from the following description and the attached circuit diagram.

Der Stromversorgungsteil, der stromregelnde Halbleiter und der Motorstromkreis stimmen in den Grundzügen in Darstellung und Wirkungsweise mit dem Hauptpatent überein; für die gleichen Teile werden daher die gleichen Bezugszahlen verwendet; für ungleiche, jedoch vergleichbare Teile wurden die Bezugszahlen mit dem Index tl ' 1t verwendet. So enthält der Stromversorgungsteil den Transformator 21, dessen Primärwicklung mit der Netzzuleitung 17 über den Einschter 1 verbunden ist. An die Sekundärwicklung ist der Gleichrichter 23 in Brückenschtung angeschlossen, dessen Ausgang über den Schutzwiderstand 26 und den Regeltransistor 33 zum Motorumschalter 39 und von da zum +-Anschluß 14 des Motors 15 führt. Der Minus-Ausgang des Brückengleichrichters 23 liegt an Geräte-Masse. Der Minus-Anschluß 15 des Motors ist über den Motorumschalter 40 und den Widerstand 12 an Geräte-Masse, bzw.The power supply part, the current regulating semiconductor and the motor circuit are basically identical to the main patent in terms of presentation and mode of operation; the same reference numbers are therefore used for the same parts; for unequal, however, comparable parts have been given the reference numerals with the index tl '1t. So the power supply part contains the transformer 21, its primary winding is connected to the power supply line 17 via the switch 1. To the secondary winding the rectifier 23 is connected in the bridge direction, the output of which via the Protective resistor 26 and the control transistor 33 to the motor switch 39 and from there leads to the + terminal 14 of the motor 15. The minus output of the bridge rectifier 23 is connected to device ground. The minus connection 15 of the motor is via the motor switch 40 and resistor 12 to device ground, resp.

an Minus-Ausgang des Gleichrichters 23 gelegt. Die Kondensatoren 24 und 25 dienen der Beruhigung des Motorgleichstroms.applied to the minus output of the rectifier 23. The capacitors 24 and 25 serve to calm the motor direct current.

Die Steuerspannung wird am Ende einer Zusatzwicklung des Transformators 21 abgegriffen, durch die Diode 22 gleichgerichtet und über den Widerstand 28 und den Widerstand 74 an den Drainanschluß des FET gelegt, sowie über den Widerstand 75 an den Emitter des Transistors 76. Der Kondensator 27 und der Widerstand 28 sind Beruhigungsglieder für die Steuerspannung. Die Zenerdiode 30 stabilisiert die Steuerspannung gegen Geräte-Masse bzw. -Null. An Geräte - Null wird über die Trimmer 7,8 und 10 eine negative Vorspannung entnommen, die durch die Zenerdiode.69 und den Kondensator 29 stabilisiert wird. Diese negative Steuerleitung ist durch die Diode 79 mit dem Steuerspannungsausgang des Transformators 21 verbunden und liegt am einen Ende des Drehzahlwählpotentiometers 8' , dessen anderes Ende an Geräte - Null liegt.The control voltage is at the end of an additional winding of the transformer 21 tapped, rectified by the diode 22 and through the resistor 28 and connected resistor 74 to the drain of the FET, as well as across the resistor 75 to the emitter of transistor 76. Capacitor 27 and resistor 28 are Calming elements for the control voltage. The Zener diode 30 stabilizes the control voltage against device ground or zero. On devices - zero is set using trimmers 7, 8 and 10 a negative bias voltage is taken by the zener diode. 69 and the capacitor 29 is stabilized. This negative control line is through the diode 79 with the Control voltage output of the transformer 21 is connected and is located at one end of the Speed selection potentiometer 8 ', the other end of which is at device zero.

Das Drehzahlwählpotentiometer 8' liegt an einer negativen Vorspannung, die durch die Zenerdiode 69 stabilisiert ist.The speed selection potentiometer 8 'has a negative bias voltage, which is stabilized by the Zener diode 69.

Der Abgriff des Potentiometers 8' liegt über einen Widerstand 70 am Gate des Sperrschicht - Feldeffekt - Transistors 9' . Das Potentiometer 11' , das parallel zu dem vom Motorstrom durchflossenen Widerstand 12 liegt, liefert eine der Motorbelastung entsprechende Spannung, die über den Widerstand 38" an den Source - Anschluß des FET 9' gelangt.The tap of the potentiometer 8 'is connected via a resistor 70 Gate of the junction field effect transistor 9 '. The potentiometer 11 'that is parallel to the resistor 12 through which the motor current flows, provides a the voltage corresponding to the motor load, which is applied to the source via resistor 38 " - Connection of the FET 9 'reached.

Man erreicht dadurch eine belastungsabhängige Gate - Source-Spannung. Durch Abgleich des Trimmpotentiometers 11' kann die Regelsteilheit in weiten Grenzen eingestellt werden. Der Kondensator 31' , der zwischen dem Drain - Anschluß des FET und Geräte - Null liegt, verhindert Regelschwingungen und Spannungssprünge am Motor und begünstigt den gleichmäßigen Langsamlauf des Motors.This results in a load-dependent gate-source voltage. By adjusting the trimming potentiometer 11 ', the control slope can be adjusted within wide limits can be set. The capacitor 31 ', which is connected between the drain terminal of the FET and devices - zero, prevents control oscillations and voltage jumps on the Motor and favors the smooth slow running of the motor.

Der Drain - Anschluß des FET liegt über den Widerstand 74 an der Steuerspannung, die etwas höher ist, als die Motorbetriebsspannung, die der Gleichrichter 23 liefert. Die Steuerspannung wird durch die Zenerdiode 30 stabilisiert.The drain connection of the FET is connected to the control voltage via resistor 74, which is slightly higher than the motor operating voltage supplied by the rectifier 23. The control voltage is stabilized by the Zener diode 30.

Der Drain - Anschluß des FET ist über den Widerstand 73 mit der Basis des Transistors 76 verbunden, welcher als Vorverstärker für die Kaskadenschaltung der Transistoren 32, 33 arbeitet, die den Motorstrom regeln. Durch die Wahl entsprechender Werte für den Kondensator 31' kann die Hochlaufgeschwindigkeit des Motors in weiten Grenzen eingestellt bzw.The drain of the FET is through resistor 73 to the base of transistor 76, which acts as a preamplifier for the cascade circuit of transistors 32, 33 works, which regulate the motor current. By choosing appropriate values for the capacitor 31 ', the run-up speed of the motor can be within wide limits set or

beeinflußt werden.to be influenced.

Für die elektronische Sicherung ist ein Thyristor 65' vorgesehen, dessen Zündelektrode mit dem Abgriff eines Trimmpotentiometers 51' verbunden ist. Dieses Potentiometer liegt im Nebenschluß zu dem Widerstand 12 im Motorstromkreis bzw. dem Potentiometer 11' . Die Aussteuerspannung des Thyristors und damit die Ansprechempfindlichkeit der elektronischen Sicherung kann damit in weiten Grenzen eingestellt werden. Der Tyristor liegt zwischen der Basis des stromregelnden Halbleiters 33 und Geräte - Null, so daß bei durchgeschaltetem Thyristor de Basis an Null - Spannung liegt und der Motorstrom durch den Halbleiter 33 unterbrochen wird.A thyristor 65 'is provided for the electronic fuse, whose ignition electrode is connected to the tap of a trimming potentiometer 51 '. This potentiometer is shunted to resistor 12 in the motor circuit or the potentiometer 11 '. The control voltage of the thyristor and thus the The response sensitivity of the electronic fuse can therefore be within wide limits can be set. The thyristor lies between the base of the current-regulating semiconductor 33 and devices - zero, so that when the thyristor is switched through, the base at zero - Voltage is applied and the motor current through the semiconductor 33 is interrupted.

Durch einfaches Abschalten des Geräts löscht der Thyristor 65' , wodurch der normale Betriebszustand des Geräts wieder hergestellt wird.By simply switching off the device, the thyristor 65 'is extinguished, whereby the normal operating condition of the device is restored.

In den Thyristorkreis ist noch eine Leuchtdiode 66' eingefügt, die beim Zünden des Thyristors 65' , also beim Ansprechen der elektronischen Sicherung, aufleuchtet. Wenn anstelle der elektronischen Sicherung ein Konstantstrom - Überlastungsschutz erwünscht ist, braucht der Thyristor 65' mit der zugehörigen Leuchtdiode 66' einfach nur gegen den Transistor 77 zu ausgewechselt werden. Der Vorwiderstand 78 der Thyristorzündelektrode dient als Schutzwiderstand, um Überlastungen der Zündelektrode bzw. des Trimmpotentiometers zu vermeiden.A light-emitting diode 66 'is also inserted into the thyristor circuit, which when the thyristor 65 'is triggered, i.e. when the electronic fuse triggers, lights up. If instead of the electronic fuse a constant current overload protection is desired, the thyristor 65 'with the associated light-emitting diode 66' simply needs only to be exchanged for transistor 77. The series resistor 78 of the thyristor ignition electrode serves as a protective resistor to prevent overloading of the ignition electrode or the trimming potentiometer to avoid.

Die gleiche Funktion erfüllt der Vorwiderstand, wenn anr;telle der elektronischen Sicherung ein Konstantstrom - Überlastungsschutz vorgesehen ist.The series resistor fulfills the same function if the electronic fuse, a constant current overload protection is provided.

Wenn sowohl eine elektronische Sicherung, als auch ein Konstantstrom - Überlastungsschutz erwünscht ist, muß ein weiteres Trimmpotentiometer parallel zum Potentiometer 51' geschaltet werden, da für beide Schutzeinrichtungen unterschiedliche Ansprechwerte einstellbar sein müssen.If both an electronic fuse and a constant current - If overload protection is required, another trimming potentiometer must be installed in parallel to the potentiometer 51 ', as different for both protective devices Response values must be adjustable.

Die gegenseitige Austauschbarkeit der Schutzeinrichtungen wird dadurch erleichtert, daß beide auf identischen dreipoligen Steckfassungen bzw. - Sockeln montiert werden.The mutual interchangeability of the protective devices is thereby facilitates that both on identical three-pole sockets or sockets to be assembled.

Claims

1. Supply device for the load-independent keeping of the selectable Speed of a DC motor by means of a power source and armature in series lying current-regulating semiconductor and a voltage-sensing one controlling its base Semiconductor, which according to patent ... (P 15 88 643) by the speed selection resistor can be controlled as a function of the armature current and the speed preselection, thereby characterized in that as a voltage-sensing semiconductor for the basic control of the current-regulating Semiconductor a junction field effect transistor (9 ') is provided which with its gate at the tap of the speed selector potentiometer (8 ') and its source - Connection to the voltage tapped at the motor current potentiometer (11 ') is present.

2. Feed device according to claim 1, characterized in that the motor current flows through Resistor (12) further trimming potentiometers (51 ') are connected in parallel, at whose Voltage tap the ignition electrode of a thyristor (65 ') and / or the base one Transistor (77) is connected, the anodes of which form the base of the current-regulating semiconductor Connect (33) to device zero.

3. Feed device according to claim 2, characterized in that thyristor (65 ') and transistor (77) are mounted on identical sockets.

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