DE2523091A1

DE2523091A1 - Elektrische steuereinrichtung fuer einen gleichstrommotor

Info

Publication number: DE2523091A1
Application number: DE19752523091
Authority: DE
Inventors: Torsten Meyer-Staufenbiel; Siegfried Steidle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-05-24
Filing date: 1975-05-24
Publication date: 1976-11-25
Also published as: FR2312876B3; NL7605476A; FR2312876A1; AT349575B; CH607862A5; ES448130A1; GB1546665A; ATA372076A; BE842119A; DE2523091B2

Description

H. 2 6 ^Γί 8
23.5.1975 Rs

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBEPlT BOSCH GMBH, 7 STUTTGART 1

Elektrische Steuereinrichtung für einen Gleichstrommotor

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steuereinrichtung für einen in beiden Drehrichtungen antreibbaren Gleichstrommotor als Antrieb für in zwei Endstellungen bewegbare Bauteile, insbesondere Deckel/ Schieber, Klappen, Tore, z.B. Garagentore, Ausfahrantennen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, etc., mit Schalteinrichtungen zum Einschalten des Gleichstrommotors und zum Umkehren der Richtung des Motorstroms und mit einer überstromschaltvorrichtung zum Unterbrechen des Motorstromkreises bei einem überstrom in demselben.

Eine derartige elektrische Steuereinrichtung ist bekannt und besitzt zum Einschalten des Motors und zum Umkehren der Richtung des Motorstroms Schalteinrichtungen, welche einen Wechselschalter und ein Schaltrelais mit einem zweiarmigen Umschaltkontakt aufweisen.

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ORIGINAL INSPECTED

Ferner sind elektrische Steuereinrichtungen der beschriebenen Art bekannt, bei denen die Schalteinrichtungen zum Einschalten des Motors und zum Umkehren des Drehsinns des Motors Endschalter aufweisen, die durch das bewegliche Bauteil selbst betätigt werden.

Bei den an erster Stelle genannten bekannten Steuereinrichtungen lässt sich der Drehsinn des Gleichstrommotors willkürlich durch Betätigung des Umschalters in der betreffenden Richtung erreichen, so dass es bei ungeschickter Bedienung dieser Steuereinrichtung trotz des Vorhandenseins einer überstromschaltvorrichtung zu einer überlastung und Beschädigung des Gleichstrommotors kommen kann, wenn nämlich der Benutzer nach dem Ansprechen der überstromschaltvorrichtung die Steuereinrichtung sofort wieder im gleichen Sinne in Betrieb setzt wie zuvor, um beispielsweise ein klemmendes Garagentor oder eine verbogene Autoantenne in die gewünschte Endstellung zu fahren, obwohl die dafür erforderliche Kraft von dem Gleichstrommotor nicht aufgebracht werden kann. Ähnliche Schwierigkeiten hinsichtlich einer Überlastung des Motors ergeben sich auch bei den elektrischen Steuereinrichtungen mit Endschaltern, wenn nämlich das bewegliche Bauteil auf ein Hindernis aufläuft, ehe es den betreffenden. Endschalter betätigen kann. Auch in diesem Falle besteht ein erhebliches Risiko für eine überlastung des Motors. Ausserdem sind Steuereinrichtungen mit Endschaltern insofern nicht sehr befriedigend, als bei ihnen bei der Montage und bei Wartungsarbeiten immer wieder eine Justierung der Endschalter erforderlich ist, wobei die Endschalter überdies leicht beschädigt werden und verschmutzen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zügrunde, eine Steuereinrichtung

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der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, dass einerseits umständliche Justierungs- und Wartungsarbeiten, wie sie bei Endschaltern erforderlich sind, entfallen können und andererseits ein sicherer Schutz gegen eine überlastung des Gleichstrommotors erzielt wird.

Diese Aufgabe ist bei einer elektrischen Steuereinrichtung der eingangs genannten Art gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Schalteinrichtungen einen Einschalter sowie ein Schrittschaltwerk aufweisen, das bei jedem Ansprechen der überstromschaltvorrichtung in eine Schaltstellung "Unterbrechung" und bei jeder Betätigung des Einschalters in eine Schaltstellung "Motorstrom ein" fortschaltbar ist, und zwar gemäss folgendem Schaltzyklus: Unterbrechung - Motorstrom ein und Linkslauf Unterbrechung - Motorstrom ein und Rechtslauf.

Die erfindungsgemässe Steuereinrichtung bietet den Vorteil, dass es unmöglich ist, den Gleichstrommotor nach dem Abschalten des Motorstroms infolge überlastung sofort erneut durch Betätigung des Einschalters im gleichen Drehsinn anlaufen zu lassen. Aufgrund des gewählten Schaltzyklus des Schrittschaltwerks hat nämlich die erneute Betätigung des Einschalters zur Folge, dass der Gleichstrommotor nunmehr mit dem entgegengesetzten Drehsinn anläuft, so dass beispielsweise ein Garagentor, welches zuvor geschlossen wurde, bei erneuter Betätigung des Einschalters wieder geöffnet wird. Damit wird aber der Benutzer praktisch gezwungen, von wiederholten Versuchen abzusehen, ein klemmendes Garagentor oder dergleichen doch noch zu schliessen, wodurch eine überlastung des Gleichstrommotors erfolgen könnte. Es wird also ein sicherer Schutz des Motors gegen eine überlastung erreicht.Ferner wird die Betriebssicherheit verbessert, da beim

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Auftreffen des beweglichen Bauteils auf ein Hindernis sofort eine Abschaltung erfolgt, so dass Sachschäden oder eine Verletzung von Personen zumindest weitgehend ausgeschlossen sind. Im Vergleich zu Steuerungen mit Endschaltern ist die erfindungsgemässe Steuereinrichtung ausserdem wesentlich weniger störanfällig und praktisch wartungsfrei. Ein Justieren von Endschaltern ist weder beim Einbau noch während des Betriebes erforderlich, und es können sich auch keine Störungen aufgrund einer Beschädigung oder Verschmutzung von Endkontakten ergeben.

Steuereinrichtungen gemäss der Erfindung können in den verschiedensten Anwendungsbereichen benutzt werden, beispielsweise bei motorisch angetriebenen Deckeln, Schiebern oder Klappen, insbesondere bei Ventilen oder Armaturen, ferner bei Fenstern und Toren jeglicher Art, insbesondere bei Garagentoren, oder auch bei Rotationsantennen oder Ausfahrantennen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen. Weitere Anwendungsmöglichkeiten für die erfindungsgemässe Steuereinrichtung ergeben sich z.B. dort, wo Bauteile abwechselnd mit unterschiedlichem Drehsinn umlaufen sollen und zwischendurch jeweils stillgesetzt werden, wie dies beispielsweise bei Trommelantrieben, Knet- und Rührwerken der Fall ist.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Steuereinrichtung besteht darin, dass infolge der Verwendung eines Schrittschaltwerks sehr einfache Schaltungen aufgebaut werden können, insbesondere wenn man als Schrittschaltwerk ein Schaltrelais verwendet, welches vorzugsweise einen doppelarmigen Umschaltkontakt aufweisen kann.

Wenn man dagegen mit einem Schaltrelais arbeitet, welches einen einarmigen ümschaltkontakt besitzt, dann ist es günstig, ein

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Richtungsrelais mit mindestens zwei einarmigen Umschaltkontakteri vorzusehen, mit deren Hilfe die Richtung des Motorstromes im Motorstromkreis umschaltbar ist. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Erregerwicklung des Schaltrelais in Serie mit dem Einschalter zwischen den Polen einer Gleichstromquelle angeordnet ist, insbesondere wenn die Überstromschaltvorrichtung ein überstromrelais mit einem Umschaltkontakt ist und wenn der Schaltarm des; Umscha3tkontakts in Serie zu dex~ Erregerwicklung des Schalt™ relais derart angeordnet ist, daos er bei nicht erregtem übexstromrelais die Erregerv/icklung des Schaltrelais mit dem dem einen Pol der Gleichstromquelle abgev/sndten Anschluss des Einschalters und bei Ansprechen des überstromrelais das ihm üugeordnete Ende der Erregerwicklung direkt mit diesem Pol der Gleiche kroraquelle verbindet. Bei dieser Ausgestaltung der erfindungscjcmässen Steuereinrichtung kann nämlich bei Ansprechen des überctromrelais auf einfache Weise ein Schaltirnpuls für das Schaltrelais erhalten warden.

Die erfindungsgemSsse Steuereinrichtung lässt sich mit Vorteil unter Verwendung verschiedener Relais aufbauen, da die Anzahl der Schaltvorgänge in den besonders hervorgehobenen Anwendungsfallen vergleichsweise gering ist und ausserdem mit relativ grossen Stromstärken gearbeitet wird. Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, die Schalteinrichtungen und die überstromschaltvorrichtung aus elektronischen Bauelementen aufzubauen. Insbesondere kann das Schrittschaltwerk bei Verwendung elektronischer Baugruppen einfach und billig realisiert werden, beispielsweise unter Verwendung eines Ringzählers. Die Verwendung elektronischer Bauteile bzw. Baugruppen kann besonders dort vorteilhaft sein, wo der Einschalter oder eine parallel zu ihm angeordnete Schalteinrichtung über eine Funk-Fernsteuerung oder eine Ultraschallsteuerung betätigbar ist, da man in diesen Fällen die

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Signalauswertung im allgemeinen mittels elektronischer Bausteine durchführen wird, die dann auch für die übrigen Schaltkreisteile verwendet werden sollten.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen und/oder aus den Schutsansprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisehes Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Steuereinrichtung,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild eines abgewandelten Ausführungsbeispiels einer Steuereinrichtung und

Fig. 3 ein Schaltbild einer gegenüber der Steuereinrichtung gemäss Fig. 2 ergänzten Steuereinrichtung.

Die Steuereinrichtung gemäss Fig. 1 ist an die beiden Pole einer Gleichstromquelle angeschlossen, nämlich an den Pluspol + und an den Minuspol -. Mit dem Pluspol + ist der eine Anschluss der Erregerwicklung eines Schaltrelais 10 verbunden und ausserdem der eine Anschluss der Erregerwicklung eines überstromrelais 12. Das andere Ende der Erregerwicklung des Schaltrelais 10 ist mit dem Schaltarm 12.1 eines Umschaltkontaktes des Überstromrelais 12 verbunden. In Fig. 1 liegt der Schaltarm 12.1 an einem Kontaktpunkt 14 an, der mit dem einen Anschluss eines Einschalters 16 verbunden ist, dessen anderer Anschluss mit dem Minuspol verbunden ist. Der Einschalter 16 kann ein von Hand betätigbarer Schalter sein oder beispielsweise auch ein Schlüsselschalter an einem Garagentor. Der Einschalter 16 kann mit anderen Einschaltern parallel geschaltet sein, beispielsweise mit einem Einschalter im Inneren einer Garage oder mit einem Einschalter,

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welcher Bestandteil einer Funk-Fernsteuerung oder einer Ultraschallsteuerung ist. Wenn das überstromrelais 12 anspricht, gelangt sein Schaltarm 12.1 in die in Fig. 1 in gestrichelten Linien eingezeichnete Stellung, in der er an einem Kontaktpunkt 18 anliegt, der direkt mit dem Minuspol - verbunden ist. Die dem Pluspol + abgewandte Seite der Erregerwicklung des Überstromrelais 12 ist mit zwei Kontaktpunkten 20,22 verbunden« Der Minuspol - der Gleichstromquelle ist mit zwei weiteren Kontaktpunkten 24, 26 verbunden. Die Kontaktpunkte 20, 22,24, 26 gehören zu einem zweiarmigen Umschaltkontakt des Schaltrelais 10. Die beiden Schaltarme des Umschaltkontaktes sind mit 10.1 bzw. 10.2 bezeichnet und mit den beiden Anschlüssen eines Gleichstrommotors 28 verbunden, der vorzugsweise permanenterregt ist und der durch Umkehrung der Stromrichtung in seinem MotorStromkreis von einem Drehsinn auf den entgegengesetzten Drehsinn umschaltbar ist. Bei der in Fig. 1 in vollen Linien gezeigten Lage der Schaltarme 10.1 und 10.2 fliesst der Strom vom Pluspol + über die Erregerwicklung des Oberstromrelais 12 zu dem Kontaktpunkt 22, über den Schaltarm 10.2, den Gleichstrommotor 28 und den Schaltarm 10.1 und gelangt von dem Kontaktpunkt 24 zum Minuspol - der Gleichstromquelle.

Wenn bei der beschriebenen Stromrichtung das von dem Gleichstrommotor 28 betätigte bewegliche Element auf ein Hindernis aufläuft bzw. in seine Endstellung gelangt, ergibt sich eine beträchtliche Erhöhung der Stromstärke, da permanenterregte Gleichstrommotoren ein ausgeprägtes Verhältnis von Kurzschlußstrom zu Nennstrom besitzen. Der erhöhte Kurzschlußstrom bzw. der überstrom bringt das überstromrelais 12 zum Ansprechen, so dass dessen Schaltarm 12.1 in die gestrichelt eingezeichnete Lage bzw. in Kontakt mit dem Kontaktpunkt 18 gelangt. Dabei wird das Schaltrelais 10 kurzfristig erregt und gleich darauf wieder §ntregt,

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so dass es von seinem Schaltzustand "Motorstrom ein und Linkslauf" in den Schaltzustand "Unterbrechung" geschaltet wird. Diesem Schaltzustand entspricht die in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien eingezeichnete Lage der Schaltarme 10.1 und 10.2 des Schaltrelais 10. Der Motorstromkreis wird also unterbrochen; gleichzeitig wird das tiberstromrelais 12 stromlos, so dass sein Schaltarm 12.1 wieder in die in vollen Linien gezeichnete Lage zurückkehrt.

Wenn nun der Einschalter 16 betätigt wird, erhält das Schaltrelais 10 erneut einen Stromstoss und schaltet nunmehr in den Schaltzustand "Motorstrom ein und Rechtslauf". Dabei gelangen die Schaltarme 10.1, 10.2 des doppelarmigen Uraschaltkontaktes des Schaltrelais 10 in die in Fig. 1 in gestrichelten Linien eingezeichnete Lage, d.h. in Kontakt mit den Kontaktpunkten 20 und 26. Der Strom fliesst jetzt gegenüber dem eingangs betrachteten Fall in entgegengesetzter Richtung durch den Gleichstrommotor 28, so dass dieser mit entgegengesetztem Drehsinn umläuft. Der Motorstrom wird unterbrochen, wenn das tiberstromrelais 12 erneut anspricht.

Man erkennt, dass bei der Schaltung gemäss Fig. 1 die Dauer der Betätigung des Einschalters 16 keine Rolle spielt, wenn die Einschaltdauer nur gross genug ist, um einen Schaltvorgang des Schaltrelais 10 auszulösen. Danach kann der Einschalter 16 freigegeben werden. - .

Die in Fig. 2 gezeigte Steuereinrichtung gemäss der Erfindung arbeitet im Prinzip ebenso wie die Steuereinrichtung gemäss Fig. 1, wobei jedoch das Schaltrelais nur einen einarmigen Umschaltkontakt mit einem Schaltarm 10.1 besitzt. Der Schaltarm

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10.1 ist mit dem dem Pluspol + abgewandten Ende der Erregerwicklung des überstromrelais 12 verbunden und wirkt mit Kontaktpunkten 30 und 32 zusammen.

In der in vollen Linien gezeichneten Stellung verbindet der Schaltarm 10.1 das überstromrelais 12 mit einem Kontaktpunkt 30, der über eine Leitung 34 mit einem Kontaktpunkt 36 verbunden ist. Der Kontaktpunkt 36 ist über den Schaltarm 38.1 eines Umschaltkontaktes eines Richtungsrelais 38 mit dem einen Anschluss des Gleichstrommotors 28 verbunden. Der andere Anschluss des Gleichstrommotors 28 ist über den' Schaltarm 38.2 eines zweiten Umschaltkontaktes des Richtungsrelais 38 mit dem Minuspol verbunden. Bei der in Fig. 2 in vollen Linien gezeigten Stellung der einzelnen Schaltarme fliesst der Strom vom Pluspol + über das Überstromrelais 12, den Kontaktarm 10.1, die Leitung 34, den Kontaktarm 38.1, den Gleichstrommotor 28 und den Kontaktarm

38.2 zum Minuspol -. Bei Auftreten eines überStroms bewegt sich der Kontaktarm 12.1 des überstromrelais 12 in die in gestrichelten Linien eingezeichnete Lage, wobei das Schaltrelais 10 einen Strorustoss erhält, so dass sein Schaltarm 10.1 in die in strichpunktierten Linien eingezeichnete Zwischenstellung oder Ruhestellung gelangt. Hierdurch feillt das überstromrelais 12 ab und sein Schaltarm 12.1 kehrt wieder in die Ausgangslage zurück. Wenn jetzt der Einschalter 16 betätigt wird, dann wird das als Schrittschaltwerk dienende Schaltrelais 10 erneut um eine Schaltstellung fortgeschaltet, so dass sein Schaltarm 10.1 in die gestrichelt eingezeichnete Lage und in Kontakt mit dem Kontaktpunkt 32 gelangt. Das Richtungsrelais 38 liegt zwischen dem Kontaktpunkt 32 und dem Minuspol - und wird folglich erregt. Dies hat zur Folge, dass die Schaltarme 38.1 und 38.2 des Richtungsrelais 38 in die in Fig. 2 in gestrichelten Linien gezeichnete Lage gelangen, so dass der Strom nunmehr in umgekehr-

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ter Richtung über den Gleichstrommotor 28 fliesst bis das überstromrelais 12 erneut anspricht.

Bei der Steuereinrichtung gemäss Fig. 3, welche im Prinzip ebenso arbeitet wie die Stexiereinrichtung gemäss Fig. 2, ist ein weiteres Relais 40 vorgesehen. Das weitere Relais 40 liegt in Serie mit einer Diode 42, deren Kathode dein Relais 40 zugewandt ist, zwischen dem mit dem Schaltarm 38.2 des Richtungsrelais 38 verbundenen Anschluss des Gleichstrommotors 28 und dem Kontaktpunkt 30. Bei der in ausgezogenen Linien gezeigten Lage der einzelnen Schaltarme fliesst ein Strom über die Diode 42 und das Relais 40, das einen Arbeitskontakt 44 besitzt, der infolge dieses Stroms geschlossen wird. Der Arbeitskontakt 44 liegt in Serie mit einem Widerstand 46 zwischen dem Pluspol + und dem einen Anschluss des weiteren Relais 40, so dass dies sich selbst im erregtem Zustand hält, bis das Richtungsrelais 38 betätigt wird und die Verbindung des weiteren Relais 40 über den Schaltarm 38.2 mit dem Minuspol - unterbricht. Wenn man davon ausgeht, dass bei der in Fig. 3 in vollen Linien gezeigten Stellung der Schaltarme durch den Gleichstrommotor 28 ein Garagentor geöffnet wird, dann kann beim öffnen des Garagentors über das zusätzliche Relais 40 eine Beleuchtung eingeschaltet werden, die erst wieder erlischt, wenn der Gleichstrommotor 28 anläuft., um das Garagentor zu schliessen. Die Diode 42 verhindert, dass das zusätzliche Relais 40 auch dann anspricht, wenn das Richtungsrelais 38 erregt ist. Die Beleuchtung kann über einen v/eiteren in der Zeichnung nicht gezeigten Arbeitskontakt des v/eiteren Relais 40 ein- und ausgeschaltet werden.

Die Gleichstromquelle wird vorzugsweise durch eine mit dem Stromnetz verbundene Transformator-Gleichrichter-Anordnung gebildet,

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die auch der Speisung weiterer Einrichtungen dienen kann, beispielsweise der Speisung des Empfangsteils einer Fernsteuerung, oder unter Zwischenschaltung eines geeignet bemessenen Widerstandes und gegebenenfalls v/eiterer Einrichtungen zum Aufladen einer Batterie.

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Claims

Patentansprüche :

(1) Elektrische Steuereinrichtung für einen in beiden Drehrichtungen antreibbaren Gleichstrommotor als Antrieb für in zwei Endstellungen bewegbare Bauteile, insbesondere Deckel, Schieber, Klappen, Tore, z.B. Garagentore, äusfahrantennen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, etc., mit Schalteinrichtungen zum Einschalten des Gleichstrommotors und zum Umkehren der Richtung des Motorstroms und mit einer überstromschaltvorrichtung zum Unterbrechen des MotorStromkreises bei einem überstrom in demselben, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtüngen einen Einschalter (16) sowie ein Schrittschaltwerk (10) aufweisen, das bei jedem Ansprechen der überstromschaltvorrichtung (12) in eine Schaltstellung "Unterbrechung" und bei jeder Betätigung des Einschalters (16) in eine Schaltstellung "Motorstrom ein" fortschaltbar ist, und zwar gemäss folgendem Schaltzyklus: Unterbrechung - Motorstrom ein und Linkslauf - Unterbrechung - Motorstrom ein und Rechtslauf.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schrittschaltwerk als Schaltrelais (10) mit einem

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Umschaltkontakt (10.1, 10.2) mit Zwisehenstelliing ausgebildet ist.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalten t<:kt (10.1, 10.2) zweiarmig ausgebildet ist.
4. Steuereinrichtung nc-nh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschaltkontakt (10.1) einamig ausgebildet ist.
5. Steuereinrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerwicklung des Schaltrelais (10) 'in Serie mit dem Einschalter (16) zwischen den Polen (+,-) einer den Gleichstrommotor (28)speisenden Gleichstromquelle angeordnet ist.
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die überstroianchaltvorrichtung ein überstromrelais (12) mit einem ümschaltkontakt ist und dass der Schaltarm (12.1) des Unischaltkontaktes in Serie zu der Erregerwicklung des Schal.trelais (10) derart angeordnet ist, dass er bei nicht erregtem überstromrelais (12) die Erregerwicklung des Schaltrelais (10) mit dem nicht mit dem einen Pol (-) der Gleichstromquelle verbundenen Anschluss des Einschalters (16) und bei Ansprechen des Überstromrelais (12) das mit ihm verbundene Ende der Erregerwicklung direkt mit diesem Pol (-) der Gleichstromquelle verbindet.
7. Steuereinrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem mit dem Gleichstrommotor (28) verbundenen Kontaktpunkt (32)des einarmigen Umschaltkontaktes (10.1) des Schaltrelais (10) ein Drehrichtungsrelais (38)

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verbunden ist, das mindestens zwei einarmige Umschaltkontakto (38.1, 38,2) besitzt und zum umschalten der Richtung des Motorstroms bei einer vorgegebenen Stellung des Umschaltkontaktes (10.1) äes Schaltrelais (1O) dient.
8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet;, dass über einen Schaltkontakt (40.1) eines weiteren Relais (40) eine Beleuchtungseinrichtung einschaltbar ist, wenn der UraschaItkontakt (10.1) des Schaltre3.ais {10} eine vorgegebene Stellung einnimmt, insbesondere vjsim der Gleichstrommotor (28) zum öffnen eines Tores eingeschaltet v*irö, und dass das weitere Relais (40) in einem Parallelzv?eig des Motors trorakreises derart angeordnet ist, dass es sich nach seinem Einschalten bis zu einem erneuten Jmlauf das Gleichstrommotors (28) über seinen Schaltkontakt (40.1) selbst hält»

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