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DE3108378A1 - Verfahren sowie schaltung zur steuerung der drehzahl von motoren, insbesondere von kreiselmotoren - Google Patents

Verfahren sowie schaltung zur steuerung der drehzahl von motoren, insbesondere von kreiselmotoren

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Publication number
DE3108378A1
DE3108378A1 DE19813108378 DE3108378A DE3108378A1 DE 3108378 A1 DE3108378 A1 DE 3108378A1 DE 19813108378 DE19813108378 DE 19813108378 DE 3108378 A DE3108378 A DE 3108378A DE 3108378 A1 DE3108378 A1 DE 3108378A1
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DE
Germany
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counter
circuit
time interval
reference clock
clock signal
Prior art date
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Ceased
Application number
DE19813108378
Other languages
English (en)
Inventor
Robert H. Packanack Lake N.J. Acker
Arnold J. Parsippany N.J. Brand
Bob N. Wyckoff N.J. Naydan
William C. Sparta N.J. Wessling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Singer Co
Original Assignee
Singer Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Singer Co filed Critical Singer Co
Publication of DE3108378A1 publication Critical patent/DE3108378A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/22Controlling the speed digitally using a reference oscillator, a speed proportional pulse rate feedback and a digital comparator
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S388/00Electricity: motor control systems
    • Y10S388/907Specific control circuit element or device
    • Y10S388/912Pulse or frequency counter

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren aowio ©ine tung zur Steuerung der Drehzahl von Motoren, insbesondere von Kreiselmotoren.
Die genaue Steuerung der Drehzahl des Schwungrades von zweiaehsigen Kreiseln ist zur Erzielung von Eräzisionsdaten erforderlich. Es wurde festgestellt, daß das Kreiseldriftverhalten dadurch optimiert werden kann, daß man die Schwungradposition in einer wiederholbaren Orientierung gegtnüber eines Bezuges synchronisiert, um die zufälligen Auswirkungen von Streumagnetfeldem, Vibration, Seitenzug und isoelastischer Effekte aufgrund von Motorvibration zu eliminieren, welche mit einem zufälligen "Lock-in^-Synchronisationswinkel verbunden sind. Dieser Winkel kann als derjenige zwischen der Vorderflanke eines Kreiselmotorerregungssignals und einem Kreiselwellendetektorsignal definiert werden.
Es ist eine ganze Reihe von Vorschlägen zum Betrieb des Motors eines zweiachsigen Kreisels entwickelt worden, einschließlich der Verwendung eines Induktionsmotorantriebs sowie eines Servomechanismusses in geschlossener Schleife, welcher sowohl die Kreiseldrehzahl als auch den "Lock-inl'-Vinkel steuert. Bei bestimmten bekannten Vorschlägen ist ein Demodulieren, Impulsformen, Analog/Digital-Umsetzen und Energiepuffern erforderlich. Obwohl dadurch die Drehzahlsteuerung von Kreiseln verbessert wird, ist jedoch insbesondere nachteilig, daß synchrone, harmonische Itequenzmodulationstreibsignale erzeugt werden, welche dem Motor durch Speisespannungsrippen- und -erdungseffekte in den analogen Teilen und den inalog/Digital-Umwandlungsteilen des erforderlichen Servomechanismusses eingeprägt werden. Diese Frequenzmodulationseffekte verursachen ihrerseits große
JO Driftrektifikationen, wenn der Betrieb auf synchrone Art erfolgt, und zwar aufgrund der Kinematik des abgestimmten Motorgelenkmechanismusses, welcher in zweiachsigen Kreisel häufig verwendet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Schaltung zur Steuerung der Drehzahl von Motoren, insbesondere von Kreiselmotoren, zu schaffen, welches bzw. welche ausschließlich und insgesamt digital arbeitet, eine genaue Drehzahlsteuerung gewährleistet sowie das Schwungrad bezüglich eines Bezugstaktsignals synchronisiert, wobei das Entstehen von Frequenzmodulationseffekten bei Harmonischen der Schwungraddrehzahl vermieden ist, und welches bzw. welche wegen der digitalen Ausgestaltung zuverlässiger ist, wobei integrierte Schaltungen verwendet werden können, welche gegenüber dem bekannten analogen Arbeiten den Vorteil geringerer Energieverluste vermitteln. Diese Aufgabe ist durch das im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Verfahren und die im Patentanspruch 2 gekennzeichnete Schaltung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemaßen Schaltung sind in den restlichen Patentansprüchen gekennzeichnet.
Nachstehend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt:
Figur 1 ein Blockschaltbild;
Figur 2 ein detaillierteres Schaltbild der Schaltung gemäß Figur 1, welches die dabei verwendeten logischen Schaltungselemente und deren gegenseitige Verknüpfung erkennen läßt; und
Figur 3 eine graphische Darstellung der an verschiedenen Stellen der Schaltung gemäß Figur 1 gegebenen Signale in ihrem zeitlichen Verlauf und ihrer gegenseitigen zeitlichen Zuordnung.
Gemäß Figur 1 wird ein Motor 10, beispielsweise ein Kreiselmotor, über eine Eingangsleitung 12 erregt. An der Ausgangswelle 13 des Motors 10 ist ein Schwungrad 14 vorgesehen. An der Ausgangswelle I3 oder am Schwungrad 14 ist ein nicht dargestelltes
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magnetisches Element angebracht oder ausgebildet, so daß mittels eines magnetischen Detektors 16 jede Umdrehung der Ausgangswelle 13 festgestellt werden kann. Statt eines magnetischen Detektors 16 können auch anders wirkende Detektoren verwendet werden, beispielsweise ein optischer Detektor.
Der Detektor 16 gibt also Je Umdrehung der Ausgangswelle 13 des Motors 10 einen Impuls ab, welcher über eine Leitung 18 einer Schaltung 20 zur Steuerung der Motordrehzahl zugeht, deren Ausgangssignal dem Motor 10 über dessen Eingangsleitung zugeführt wird. Bei dem Ausgangssignal der Schaltung 20 handelt es sich um ein Rechteckwellensignal mit einer Frequenz gleich einer bestimmten flfennfrequenz zuzüglich oder abzüglich eines Frquenzbeträges proportional dem Zeitintervall zwischen der ansteigenden Vorderflanke eines Bezugstaktsignals in Eechteckwellenform und dem Erscheinen eines Detektor-Impulses. Erscheinen die Detektor-Impulse mit der Frequenz des Bezugstaktsignals, dann ist die Drehzahl des Motors 10 richtig synchronisiert. Jede Differenz zwischen der Frequenz des Bezugstaktsignals und derjenigen der Detektor-Impulse bewirkt eine iüaderung der !Frequenz des Ausgangssignals der Schaltung 20 in einem solchen Sinne, daß die Motordrehzahl konstant bleibt. Falls es sich beim Motor 10 um denjenigen eines zweiachsigen Kreisels handelt, dann optimiert die Schaltung 20 das Driftverhalten durch Synchronisation der Schwungradposition in ei- ner wiederholbaren Orientierung bezüglich des Bezugstaktsignals.
Die Schaltung 20 zur Steuerung der Drehzahl des Motors 10 weist gemäß Figur 1 einen Start/Stop-Schaltkreis 22, einen vorwärts und rückwärts zählenden Zwölf-Bit-Zähler 30, ein Halteregister 36, einen vorwärts zählenden Zähler 40, einen Impulsgenerator 50, zwei Übertragungssteuerschaltkreise 56 und 60 sowie zwei Frequenzteiler 31 und 44 auf.
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Mit den Detektor-Impulsen wird der erste Eingang 24 des Start/ Stop-Schaltkreises 22 beaufschlagt, dessen zweiter Eingang über : eine Leitung 26 mit einem ersten Be zugstakt signal "beaufschlagt wird, dessen Frequenz dann, wenn es sich beim Motor 10 um einen solchen für einen zweiachsigen Kreisel handelt, beispielsweise bei 150 Hz liegen kann. Die Vorderflanke eines Bezugstaktsignales schaltet den Start/Stop-Schaltkreis 22 ein, so daß dieser auf einer ersten Ausgangsleitung 28 ein Startsignal abgibt, welches dem ersten Eingang des Zählers 30 zugeht. Letzterer wird abgeschaltet, wenn dem zweiten Eingang über eine zweite Ausgangsleitung 32 des Start/ßtop-Schaltkreises 22 ein Stopsignal zugeführt wird, welches beim Empfang eines Detektor-Impulses am ersten Eingang 24 vom Start/Stop-Schaltkreis 22 erzeugt wird.
Über eine Leitung 42 wird ein zweites Bezugstaktsignal mit einer von derjenigen des ersten Bezugstaktsignals verschiedenen frequenz zugeführt, welche dann, wenn es sich beim Motor 10 um denjenigen eines zweiachsigen Kreisels handelt, beispielsweise bei 9,8 MHz liegen kann. Das zweite Bezugstaktsignal geht dem Frequenzteiler y\ zu, welcher einen Impulszug mit einer Frequenz erzeugt, die etwa drei Größenordnungen höher als diejenige des ersten Bezugstaktsignals ist und dann, wenn es sich beim Motor 10 um denjenigen eines zweiachsigen Kreisels handelt, beispielsweise bei 154 KHz liegen kann, und zwar als Folge einer Teilungsoperation mit dem Divisor 64 im Frequenzteiler 31-Der Start/Stop-Schaltkreis 22 bleibt über ein Zeitintervall zwischen der Vorderflanke des über die Leitung 26 zugeführten ersten Bezugstaktsignals und der Vorderflanke des am ersten Eingang 24 empfangenen Detektor-Impulses eingeschaltet, welches dem "Lock-inH-Winkel entspricht. Der Zähler 30 übersetzt dieses Zeitintervall, so daß der "Lock-in"-Winkel der Anzahl der durch den Zähler 30 gelangten Impulse des Frequenzteilers 31 entspricht. Die Ausgangsleitung 34 des Zählers 30 führt zum Halteregister 36, welches das jeweilige Zählergebnis für die
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anschließende Verarbeitung speichert.
Es wird also ein infolge des Ein- und Ausschaltens des Start/ Stop-Schaltkreises 22 erzeugtes "Fehltrsignal" in ein Zählergebnis übersetzt, welches im Halteregister 36 gespeichert wird. Dieses Zählergebnis, welches einer über eine Leitung 70 dem Zähler 30 zugeführten Nennzahl zuzüglich oder abzüglich einer "Fehlerzahl" entspricht, bestimmt die Voreinstellung des an die Auegangsleitung 38 des Halteregisters 36 angeschlossenen Zählers 40, welche ihrerseits dafür maßgebend ist, wieviele Impulse eines einem Eingang 47 zugeführten Impulszuges durch den Zähler 40 gelangen, um eine Überlaufimpulsfolge auf dessen Ausgangsleitung 48 abzugeben. Der Impulszug am Eingang 47 wird vom zweiten Bezugstaktsignal in der Leitung 42 mittels des Frequenzteilers 44 abgeleitet, dessen Ausgangsleitung 46 zum Eingang 47 des Zählers 40 führt« Bann, wenn es sich beim Motor 10 um denjenigen eines zweiachsigen Kreisels handelt, kann als Frequenzteiler 44- ein durch zwei teilender Schaltkreis üblicher Ausgestaltung verwendet werden.
Der Zähler 40 zählt vom voreingestellten Zählerstand hoch, bis er überläuft und auf der Ausgangsleitung 48 Überlaufimpulse an den Impulsgenerator 50 abgibt. Letzterer beaufschlagt die Eingangsleitung 12 des Motors 10 mit einem Impulszug als AusgangsSignal der Schaltung 20, dessen Frequenz gleich der Hälfte der über die Ausgangsleitung 48 zugehenden Überlaufimpulse ist. Darüber hinaus synchronisiert der Impulsgenerator 50 den Betrieb des Start/Stop-Schaltkreises 22, des Zählers 30, des Halteregisters 36 und des Zählers 40.
So gibt der Impulsgenerator 50 auf einer Ausgangsleitung 52 je Überlaufimpuls von der Ausgangsleitung 48 her einen Ladeimpuls a"b, welcher die Übertragung des jeweils im Halteregister 36 gespeicherten Zählergebnisses zum Zähler 40 ermöglicht,
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um das !Timing des nächsten halben Zyklus des Ausgangssignals zu starten. Ferner gibt der Impulsgenerator 50 auf einer weiteren Ausgangsleitung 62 ein Bereitsignal an den Übertragungssteuerschaltkreis 60 ab, und zwar einen einzelnen Bereitimpuls je zwei Überlaufimpulsen während Jeder Ausgangssignalperiode, wodurch die Erzeugung einer Gleichspannungskomponente in der Wicklung des Motors 10 ausgeschlossen wird.
Der Übertragungssteuerschaltkreis 60 liefert, sobald er an beiden Eingängen Jeweils ein Bereitsignal empfangen hat, über eine Ausgangsleitung 65 ein Einschaltsignal, welches die Übertragung des Jeweiligen Zählergebnisses vom Zähler 30 zum Halteregister 356 ermöglicht. Auf einer zur Ausgangeleitung 65 parallelen Ausgangsleitung 64- wird ferner der Übertragungssteuerschaltkreis 56 mit einem Löschsignal beaufschlagt, welches auch zum Löschen des Start/Stop-Schaltkreises 22 sowie zur Vervollständigung der Übertragung des Jeweiligen Zählergebnisses vom Zähler 30 zum Haltertgister 36 erforderlich ist und über eine Leitung 66 dem dritten Eingang 68 des Start/Stop-Schaltkreises 22 zugeführt wird. Die oben erwähnte Leitung 70 liegt parallel zur Ausgangsleitung 64, so daß Jedes über die Leitung 70 zugeführte Ladesignal die Eingabe einer intern voreingestellten Zahl in den Zähler 30 und einen entsprechenden, somit voreingestellten Zählerstand beim Zähler 30 für den Jeweiligen Zyklus des ersten Bezugstaktsignals bewirkt.
An einem weiteren Eingang 67 wird der Übertragungssteuerschaltkreis 56 zur Synchronisation seines Betriebes mit dem ersten Be zugs takt signal beaufschlagt, um synchron dazu auf der Ausgangsleitung 53 das eine der beiden Bereitsignale abzugeben, womit der Übertragungssteuerschaltkreis 60 beaufschlagt wird.
Wenn dieser dieses Bereitsignal und das über die Ausgangsleitung 62 des Impulegenerators 50 zugeführte Bereitsignal empfangen hat, dann gibt er das Einschaltsignal auf der Ausgangslei-
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tung 65 an das Halteregister 36 ab.
Bei normalem Betrieb der Schaltung 20 gemäß Figur 1 synchronisiert sich die Drehzahl der Ausgangswelle 13 des Motors 10 auf die Frequenz des ersten Bezugstaktsignals in der Leitung 26.
Figur 3 veranschaulicht den zeitlichen, Verlauf der Signale an den Stellen A bis I der Schaltung gemäß Figur 1. Sie läßt in Verbindung mit der vorstehenden Schilderung folgendes nochmals deutlich erkennen.
Der Detektor 16 liefert je Umdrehung des Motors 10 einen Impuls· Der Zeitpunkt des Auftretens dieses Detektor-Impulses wird mit dem Zeitpunkt des Auftretens der Vorderflanke des ersten Bezugstaktsignals fester Frequenz verglichen. Das sich ergebende Zeitintervall wird im Zähler 30 mit der sehr viel höheren, vom Frequenzteiler 31 bestimmten Frequenz inkrementiert. Bei jedem Zyklus des ersten Bezugstaktsignals fester Frequenz wird der Zähler 30 infolge eines über die Leitung zugeführten Ladesignals mit einer voreingestellten Zahl beaufschlagt, welche der Motornenndrehzahl entspricht. Der Zähler 30 zählt dann in einem zu dem im Start/Stop-Schaltkreis 22 festgestellten Zeitintervall proportionalen Ausmaß vorwärts oder rückwärts. Die resultierende binare Zahl im Zähler 30 wird zur Speicherung in das Halteregister 36 übertragen, und zwar einmal je Zyklus des ersten Bezugstaktsignals. Die gespeicherte Zahl wird vom Halteregister 36 zum Zähler 40 als voreingestellte Eingabe übertragen. Der Zähler 40 zählt von diesem vorgegebenen Zählerstand bis auf den vollen Zählerstand, um die Frequenz des Ausgangssignals des Impulsgenerators 50 in die Eingangsleitung 12 des Motors 10 zu erzeugen, welche dem Zeitintervall zwischen dem Detektor-Impuls am Eingang 24- der Start/St op-Schaltung 22 und der Vorderflanke des
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§10837?
ersten Bezugstaktsignals proportional ist. Das Ausgangssignal in der Eingangsleitung 12 des Motors 10 treibt diese Positionsdifferenz in Richtung auf den Nullzustand.
Gemäß Figur 2 besteht der Start/Stop-Schaltkreis 22 aus einem NAND-Gatter 72, zwei Flip-Flops 74 sowie 76 und drei NAND-Gattern 84, der Zähler JO aus mehreren normalerweise aus integrierten Schaltungen, beispielsweise den integrierten Schaltungen LS 669 der Firmen MOOOROLA, NATIONAL SEMICONDlTOTOR und TEXAS INSTRUMENTS, hergestellten Modulen 31, 32 und 33, das Halteregister 36 aus zwei Speicher-Flip-Flops 88 und 90, welche als integrierte Schaltungen ausgebildet und beispielsweise von den integrierten Schaltungen LS 174 der Firmen MOTOROLA, NATIONAL SEMICONDUCTOR und TEXAS INSTRUMENTS, gebildet sein können, der Zähler 40 aus einer Kette von drei Zählerkomponenten 92, 94 und 96, welche als integrierte Schaltungen ausgebildet sind, beispielsweise von den integrierten Schaltungen LS 163A der Firmen MOTOROLA, NATIONAL SEMICONDUCTOR und TEXAS INSTRUMENTS gebildet sind, der Generator 30 aus zwei Flip-Flops 93 und 95» der Übertragungssteuerschaltkreis 60 aus zwei Flip-Flops 102 und 104 und der Übertragungssteuerschaltkreis 56 aus einem NAND-Gatter 57» welches in der integrierten Schaltung LS 00 der Firmen MOTOROLA, NATIONAL SEMICONDUCTOR und TEXAS INSTRUMENTS vorgesehen sein kann, und einem Flip-Flop 58.
Die verschiedenen Pfeile in Figur 2 veranschaulichen die Verbindung unbenutzter Anschlüsse der verschiedenen logischen Schaltungselemente mit einer gemeinsamen Hochzugsvorspannungsquelle, beispielsweise mit einem Fünf-Yolt-Speiseanschluß über einen spannuegsmindernden Widerstand.
Der Detektor-Impuls am Eingang 24 des Start/Stop-Schaltkreises 22 setzt bzw. tastet über das NAND-Gatter 72 das Flip-Flop 74, die Vorderflanke des ersten, rechteckwellenförmigen Bezugstakt-
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signals über eine Leitung 78 das Flip-Flop 76. Wenn "beide Flip-Flops 74 und 76 gesetzt "bzw. getastet sind, dann durchlaufen die resultierenden Signale die drei NAND-Gatter 84·. Die Vorderflanke des ersten auftretenden Bezugstaktsignals bewirkt, daß am Ausgang 82 der NAND-Gatter 84 ein hohes Ausgangssignal erscheint, während der Detektor-Impuls am Eingang 24 den Ausgang 82 wieder auf den niedrigen Zustand zurückschaltet. Die Reihenfolge, in welcher die Eingangssignale zu den NAND-Gattern 84 erscheinen, ist dafür maßgebend, ob die Frequenz des Ausgangssignals der Schaltung 20 erhöht oder vermindert wird.
Der aus den Modulen 31, 32 und 33 bestehende Zähler 30 erzeugt eine digitale Nennzahl zuzüglich oder abzüglich einer "Fehlerzahl ", welche dem am Ausgang 82 gelieferten "Fehlersignal" proportional ist. Die Nennzahl wird in den Zähler 30 nach der abfallenden Hinterflanke des Eechteckimpulses eingegeben, welcher das erste Bezugstaktsignal bildet. Das "Fehlersignal" tritt nahe der ansteigenden Vorderflanke des ersten Bezugstaktsignals auf und schaltet den Zähler 30 ein, so daß er von der eingegebenen Nennzahl bzw. dem entsprechenden, voreingestellten Zählerstand hoch- oder herunterzählt. Hochgezählt wird dann, wenn das erste Bezugstaktsignal "hoch" ist, oder wenn das erste Bezugstaktsignal das Flip-Flop 76 setzt bzw, tastet, bevor am Eingang 24- des Start/Stop-Schaltkreises 22 ein Detektor-Impuls erscheint. Wenn das Fehlersignal "niedrig" wird, dann hört das Zählen auf und wird der jeweilige Zählerstand gehalten, bis die nächste Nennzahleingabe in den Zähler 30 erfolgt.
Das "Fehlersignal" geht dem Zähler 30 vom Ausgang 82 über ein mit dem ersten Bezugstaktsignal synchronisiertes NAND-Gatter 86 zu, um ein "Lock-in" an der falschen Flanke des das erste Bezugstaktsignal bildenden Rechteckimpulses auszuschließen.
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Der Zählerstand des Zählers 30 "bzw. die darin jeweils zustandegekommene digitale Zahl wird zu den Speicher-Flip-Flops 88 und 90, welche das Halteregister 36 bilden, gleichzeitig mit der Nennzahleingabe in den Zähler 30 übertragen, um einen neuen Fehlermeßzyklus zu beginnen.
Die im Halteregister 36 jeweils gespeicherte digitale Zahl wird in den aus den Zählerkomponenten 92, 94 und 96 bestehenden Zähler 40 mit einer Frequenz eingegeben, welche dem Zweifachen der Frequenz des Ausgangssignals der Schaltung 20 in der Eingangsleitung 12 des Motors 10 entspricht. Am Eingang 47 wird der Zähler 40 laufend und ohne jede Unterbrechung mit dem vom Frequenzteiler 44 gelieferten Impulszug getaktet. Je größer die in den Zähler 40 eingegebene Zahl ist, um so höher ist die itequenz des Ausgangssignals. Wie erwähnt, zählt der Zähler 40 von der jeweils eingegebenen Zahl hoch, bis er überläuft, in welchem Augenblick am Ausgang des Flip-Flops 93 ein Ladesignal abgegeben wird, welches über die Leitung 52 eine neuerliche Eingabe in den Zähler 40 vom Halteregieter 36 her bewirkt.
Das Ausgangssignal des Flip-Flops 95 an dessen Ausgang 100 treibt die miteinander verbundenen Flip-Flops 102 und 104, welche den Übertragungssteuerschaltkreis 60 bilden. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 104 an dessen Ausgang 106 dient dazu, das Löschen der Flip-Flops 74 und 76 des Start/Stop-Schaltkreises 22, die Nennzahleingabe in den Zähler 30 und die Übertragung der im Zähler 30 jeweils zustandegekommenen Zahl zum Halteregister 36 zu synchronisieren. All dieses geschieht, wenn das Ausgangssignal des Flip-Flops 95 an dessen Ausgang 100 nach dem "HochV"Tief"-Übergang des ersten Bezugstaktsignals "hoch" wird. Das erwähnte Löschen, Eingeben und Übertragen geschehen etwa 180 auf dem ersten Bezugstaktsignal von dort, wo das "Fehlersignal" erzeugt wird. Die Frequenz des Ausgangssignals ändert sich nur für vollständige Zyklen, um die Erzeugung einer Gleichspannungskomponente
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in der Wicklung des Motors 10 auszuschließen.
An einer Leitung 108 liegt ein Signal, welches dann, wenn es "hoch" ist, ein Sperrsignal darstellt. letzteres liegt bei Betriebsbeginn vor, wenn die Energie zuvor eingeschaltet wird, um den Motor 10 auf eine Drehzahl höher als die Synchronisationsdrehzahl laufen zu lassen. Das Sperrsignal in der leitung 108 hat zur Folge, daß jeglicher am Eingang 24 des Start/Stop-Schaltkreises 22 erscheinende Detektor-Impuls wirkungslos bleibt und die Frequenz des Ausgangssignals höher als die Kennfrequenz gehalten wird, indem eine Zahl größer als die Kennzahl in den Zähler 30 eingegeben wird. Wenn das Signal in der Leitung 108 "niedrig*1 ist, also das Sperrsignal nicht vorliegt, dann ist die Schleife zwischen Eingang und Ausgang geschlossen und wird die Motordrehzahl mit dem ersten Bezugstaktsignal synchronisiert.
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Claims (1)

PATENTANWÄLTE DIPL. ING. WOLF D. OEDEKOVEN DIPL. CHEM. DR. O. BERNGRUBER 5. März 1981 2/Ha IHE SINGER COMPANY, Stamford, Connecticut 06904, USA Verfahren sowie Schaltung zur Steuerung der Drehzahl von Motoren, insbesondere von Kreiselmotoren Patentansprüche
1.) Verfahren zur Steuerung der Drehzahl von Motoren, ine's^/
besondere von Kreiselmotoren, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
a) Erfassen der Umläufe eines Punktes an einer Motorwelle (13);
b) Messen des Zeitintervalls zwischen dem jeweils erfaßten Punkt und einem Bezugssignal;
c) Umwandeln des ZeitIntervalls in ein Impulssignal mit einer zum Zeitintervall proportionalen itequenz; und
d) Beaufschlagen des Motors (10) mit dem Impulssignal, um das Zeitintervall auf Null zurückzuführen und eine konstante Motordrehzahl sowie -phase zu erzielen.
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2. Schaltung zur Steuerung der Drehzahl von Motoren, insbesondere von Kreiselmotoren, gekennzeichnet durch
a) einen Detektor (16) zur Abgabe von Impulsen entsprechend den Umdrehungen einer Motorwelle
b) einen ersten Schaltkreis (22) zur Messung des Zeitintervalls zwischen den Detektor-Impulsen und jeweils einer bestimmten Stelle eines Bezugstaktsignals;
c) einen zweiten Schaltkreis (30) zur Abgabe eines zum jeweils gemessenen Zeitintervall proportionalen Ausgangssignals; und
d) einen Generator (50) zur Abgabe eines dem Ausgangssignal des zweiten Schaltkreises (30) entsprechenden Ausgangssignals an den Motor (10), um das jeweils gemessene Zeitintervall auf Null zurückzuführen und eine konstante Motordrehzahl sowie -phase zu erzielen.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schaltkreis von einem Zähler (30) gebildet ist, welcher jeweils während des Zeitintervalls zwisehen dem Beginn eines Bezugstaktsignalimpulses und einem Detektor-Impuls zählt, so daß das Zählergebnis dem Zeitintervall entspricht, und daß ein zweiter Zähler (40) vorgesehen ist, in welchen der Zählerstand des ersten Zählers (30) eingebbar ist, wovon der zweite Zähler (40) hochzählt, um Überlaufimpulse mit einer zum Zeitintervall proportionalen Frequenz zu erzeugen, womit der Generator (50) beaufschlagbar ist.
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4·. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch g θ k β χι η -zeichnet, daß zwischen dem ersten und dem zweiten Zähler (30 bzw. 40) ein Halteregister (36) zur Speicherung des Zählergebnisses bzw. Zählerstandes des ersten Zählers (30) während eines Bezugstaktsignalzyklus und zur Übertragung desselben zum zweiten Zähler (40) am Ende dieses Bezugstaktsignalzyklus vorgesehen ist.
5. Schaltung nach Anspruch 4-, dadurch g e k e η η zeichnet, daß an die Ausgangsleitung (48) des zweiten Zählers (40) ein Schaltkreis (50) zur Steuerung der Übertragung des Inhaltes des Halteregisters (36) zum zweiten Zähler (40) angeschlossen ist.
6. Schaltung nach Anspruch 3i 4- oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß in den ersten Zähler (30) eine vorgegebene Zahl zur Voreinstellung des Zählerstandes und Bewirkung • einer vorgegebenen Nennfrequenz der Überlaufimpulse des zweiten Zählers (40) eingebbar ist.
7- Schaltung nach einem der Ansprüche 3 "bis 6, gekennzeichnet durch eingangsseitig mit einem zweiten Bezugstaktsignal beaufschlagbare Frequenzteiler (3I; 44) zum !!reiben des ersten bzw. des zweiten Zählers (30 bzw. 40).
8. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 "bis 7» dadurch gekennze ichne t, daß der erste Zähler (30) zum Vorwärts- und Rückwärtszählen ausgebildet ist.
9· Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennze ichnet, daß der erste Schaltkreis als zwischen dem Detektor (16) und dem ersten Zähler (30)
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angeordneter Start/Stop-Schaltkreis (22) ausgebildet ist, welcher den ersten Zähler (JO) an der Vorderflanke des Bezugstakt Signalimpulses einschaltet und beim Auftreten des Detektor-Impulses abschaltet.
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