DE10126094A1 - Impulserzeugungsschaltung zum Antrieb eines Gleichstrommotors - Google Patents

Abstract

Es wird eine Motorrotations-Impulserzeugungsschaltung eines Gleichstrommotors angegeben, die Impulse entsprechend der Variation des Motordrehzustandes erzeugen kann und Welligkeitsimpulse stabil erzeugen kann. Die Motorrotations-Impulserzeugungsschaltung umfasst einen Filter (3a) zur Variation einer Abscheidefrequenz fc mit einem Signal von außerhalb und zur Entfernung der Störung auf der Grundlage des Eingangssignals aus dem Gleichstrommotor (11), eine Impulsformungsschaltung (3b) zur Formung des Welligkeitsimpulssignals entsprechend der Motorrotation des Gleichstrommotors auf der Grundlage des Ausgangssignals aus dem Filter, eine Takterzeugungsschaltung (3o) zur Variation der Abscheidefrequenz fc des Filters durch Bereitstellung eines Taktsignals fCLK, das auf der Grundlage des Rotationszustandssignals des Welligkeitsimpulssignals und des Motorgleichstroms erzeugt wird, zu dem Filter und eine Impulskorrekturschaltung (3B) zur Korrektur des korrigierten Welligkeitsimpulssignals, wenn das Frequenzverhältnis zwischen dem Welligkeitsimpulssignal und dem Taktsignal fCLK abweicht.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Motorrotations- Impulserzeugungsschaltung. Genauer betrifft die Erfindung eine Motorrotations-Impulserzeugungsschaltung zur Erzeu­ gung von Impulsen entsprechend der Drehzahl eines Bürsten aufweisenden Gleichstrommotors. Die Motorrotations- Impulserzeugungsschaltung gemäß der Erfindung wird als Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Position eines beweglichen Teils angewendet, um eine Positionssteuerung oder Vermeidung eines gefährlichen Kontakts mit dem be­ weglichen Teil von beweglichen Teilen wie Fahrzeugsitzen, Fensterhebern und Schiebedächern durchzuführen.

Das US-Patent Nr. 5 497 326 und das US-Patent Nr. 4 463 426 offenbaren eine Motorrotations- Impulserzeugungsschaltung dieser Art, die bei einer Posi­ tionsjustierungssteuerungsvorrichtung für einen Fährzeug­ sitz angewandt wird.

Die Motorrotations-Impulserzeugungsschaltung, die gemäß den vorstehend beschriebenen Dokumenten bei der Positi­ onsjustierungssteuerungsvorrichtung für einen Fahrzeug­ sitz verwendet wird, weist eine Impulsformungseinrichtung zur Formung eines Welligkeitsanteils, der in dem einen (nachstehend als Motor bezeichneten) Gleichstrommotor an­ treibenden elektrischen Strom enthalten ist, in eine Im­ pulsbetriebsart und somit zur Ausgabe von Welligkeitsim­ pulsen (ripple pulse) bzw. eines Welligkeitsimpulssignals auf. Die aus der Impulsformungseinrichtung ausgegebene Welligkeitsimpulse werden gemäß einem Steuerungsprogramm eines Mikrocomputers gezählt. Auf der Grundlage des Zähl­ wertes wird die Position des bewegten Sitzes durch den Mikrocomputer anhand der Motorrotation berechnet. Der Mikrocomputer speichert die berechnete Sitzposition. Die Motorrotation wird zur automatischen Bewegung des Sitzes in die gespeicherte Position durch die Schaltbetätigung von Fahrzeuginsassen gesteuert.

Der in dem US-Patent Nr. 5 497 326 (entspricht der japa­ nischen Offenlegungsschrift Nr. H08-47293) offenbarte Mikrocomputer der Fahrzeugsitz- Positionsjustierungssteuerungsvorrichtung umfasst ein Steuerungsprogramm zum Vergleich eines gegenwärtigen In­ tervalls des Welligkeitsimpulses (nachstehend als Impuls­ intervall bezeichnet) mit einem (nachstehend als Durch­ schnittsimpulsintervall bezeichnet) Durchschnittsinter­ vall von vorhergehenden Welligkeitsimpulsen und zur Durchführung einer Welligkeitsimpulskorrektur, wenn das Impulsintervall größer als 150% des Durchschnittsimpuls­ intervalls ist. Gemäß der Welligkeitsimpulskorrektur auf der Grundlage des Steuerungsprogramms werden, wenn ein Welligkeitsimpuls nicht ausgegeben wird, obwohl angenom­ men wird, dass diese ausgegeben wurde (was nachstehend als Impulsfehler bezeichnet ist), übersprungene bzw. aus­ gelassene Welligkeitsimpulse durch Überlagerung eines Im­ pulses zur Korrektur des Impulsfehlers ergänzt. Somit kann eine genaue Welligkeitsimpulsentsprechung mit der Drehzahl des Motor erhalten werden, um eine korrekte Be­ rechnung der Sitzposition durch den Mikrocomputer zu er­ möglichen.

Das Impulsintervall des Welligkeitsimpulses wird größer als 150% des Durchschnittsimpulsintervalls, wenn der Im­ pulsfehler aufgrund einer Änderung des Motors im Verlaufe der Zeit auftritt (d. h., Abnutzung der Schleiffläche zwi­ schen Bürsten und Kommutator, die Komponenten des Motors sind, durch die Motorrotation). Jedoch wird das Impulsin­ tervall des Welligkeitsimpulses ebenfalls größer als 150% des Durchschnittsimpulsintervalls, wenn der Impulsfehler nicht auftritt, sondern aufgrund einer plötzlichen Ände­ rung der Drehzahl des Motors durch die Fluktuation wie eine plötzliche Verringerung der Antriebsspannung des Mo­ tors und eine Lastfluktuation wie eine Blockierung des Motors auftritt.

Bei dem Mikrocomputer der Positionsjustierungsteuerungs­ vorrichtung für den Fahrzeugsitz gemäß dem US-Patent Nr. 5 497 326 werden die Welligkeitsimpulse (das Wechselim­ pulssignal) korrigiert, wenn das Impulsintervall der Wel­ ligkeitsimpulse größer als 150% des Durchschnittsimpuls­ intervalls ist. Folglich wird die Welligkeitsimpulskor­ rektur durch Ergänzen des Impulses selbst dann ausge­ führt, wenn der Impulsfehler nicht erzeugt wurde und die Welligkeitsimpulskorrektur nicht erforderlich ist. Dem­ entsprechend stimmen die Welligkeitsimpulse, die vorher mit der Drehzahl des Motors übereinstimmten, nicht mehr genau mit der Drehzahl des Motors überein, weshalb die Sitzposition nicht genau erfasst werden kann.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Motorrotations-Impulserzeugungsschaltung zu schaf­ fen, durch die die vorstehend bestimmten Nachteile besei­ tigt werden können, um stets genaue Welligkeitsimpulse in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Motors zu erhalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Impulser­ zeugungsschaltung für einen Antriebsgleichstrommotor ge­ löst mit einer Welligkeitsimpulsformungsschaltung zur Formung und Ausgabe von Welligkeitsimpulsen aus einem Welligkeitsanteil in einem elektrischen Strom zum Antrieb des Gleichstrommotors, einer ersten Signalerzeugungsein­ richtung zur Ausgabe eines ersten Signals entsprechend der Drehzahl des Gleichstrommotors auf der Grundlage des elektrischen Stroms oder der Spannung zum Antrieb des Gleichstrommotors, einer Beurteilungsschaltung zur Be­ rechnung eines Frequenzverhältnisses zwischen dem Wellig­ keitsimpulssignal und dem ersten Signal und zur Beurtei­ lung, ob die Abweichung des Verhältnisses größer als ein vorbestimmter Wert im Vergleich zu einem vorbestimmten festen Wert ist, und einer Korrekturschaltung zur Korrek­ tur des ausgegebenen Welligkeitsimpulssignals, wenn beur­ teilt wird, dass die Abweichung des Frequenzverhältnisses größer als der vorbestimmte Wert ist, und zur Beibehal­ tung des ausgegebenen Welligkeitsimpulssignals, wenn be­ urteilt wird, dass die Abweichung des Verhältnisses gleich oder geringer als der vorbestimmter Wert ist.

Mit der vorstehend beschriebenen technischen Lehre wird das Verhältnis zwischen den aus der Impulsformungsschal­ tung ausgegebenen Welligkeitsimpulsen (das Welligkeitsim­ pulssignal) und dem aus der Signalerzeugungseinrichtung ausgegebenen Signal selbst dann nicht geändert, wenn auf­ grund einer plötzlichen Änderung der Drehzahl des Gleich­ strommotors das Impulsintervall des Welligkeitsimpulssig­ nals größer als das Durchschnittsintervall wird. Dement­ sprechend beeinträchtigt die plötzliche Änderung der Drehzahl des Gleichstrommotors die Leistungsfähigkeit nicht, wenn die Korrektur des Welligkeitsimpulssignals durch die Korrektureinrichtung durchgeführt wird, weshalb die Korrektur des Welligkeitsimpulssignals lediglich dann durchgeführt wird, wenn tatsächlich der Impulsfehler auf­ tritt. Folglich kann ein genaues Welligkeitsimpulssignal, das mit der Drehzahl des Motors übereinstimmt stets er­ halten werden. Da die Beurteilungskorrektur und Impuls­ formung durch Schaltungen durchgeführt werden und nicht von einem Steuerungsprogramm abhängen, ist keine Lastbe­ rechnung erforderlich, weshalb die Genauigkeit der Wel­ ligkeitsimpulskorrektur verbessert werden kann.

Vorzugsweise weist die Impulserzeugungsschaltung eine Taktsignalerzeugungsschaltung zur Erzeugung eines Takt­ signals auf der Grundlage des Welligkeitsimpulssignals und des ersten Signals, und eine zwischen dem Gleich­ strommotor und der Welligkeitsimpulsformungsschaltung an­ geordnete Filterschaltung zur variablen Filterung einer Abschneidefrequenz aus dem Welligkeitsimpulssignal auf der Grundlage des Taktsignals auf, wobei die erste Sig­ nalerzeugungsschaltung der Beurteilungsschaltung das ers­ te Signal als Taktsignal zuführt.

Mit der vorstehend beschriebenen technischen Lehre wird die Abschneidefrequenz der Filterschaltung auf der Grund­ lage des Taktsignals variiert, das auf der Grundlage der Welligkeitsimpulse und dem aus der Signalerzeugungsein­ richtung ausgegebenen Signal erzeugt wird. Dementspre­ chend kann die Abschneidefrequenz der Änderung der Dreh­ zahl des Gleichstrommotors folgen, die Störung des Gleichstrommotors entfernt werden, und können die Wellig­ keitsimpulse in genauer Übereinstimmung mit der Drehzahl des Gleichstrommotors erzeugt werden. Da das Signal aus der Signalerzeugungseinrichtung zu der Beurteilungsschal­ tung als das Taktsignal ausgegeben wird, kann der Schal­ tungsaufbau vereinfacht werden.

Vorzugsweise umfasst die Beurteilungsschaltung eine erste Zählerschaltung zum Zählen der Impulsanzahl des ersten Signals und zum Zurücksetzen des Zählwertes durch den Eingang des Welligkeitsimpulssignals sowie zur Ausgabe eines das Welligkeitsimpulssignal korrigierenden Korrek­ tursignals zu der Korrekturschaltung, wenn der Zählwert einen ersten vorbestimmten Wert während der Zeit bis zum Zurücksetzen des Zählwertes überschreitet.

Vorzugsweise umfasst die Impulserzeugungsschaltung eine Maskierungsschaltung, die zwischen der ersten Zähler­ schaltung und der Korrekturschaltung angeordnet ist, zur Maskierung der Ausgabe des Korrektursignals aus der ers­ ten Zählerschaltung zu der Korrekturschaltung, wenn das Welligkeitsimpulssignal eingegeben wird und ein derarti­ ges Welligkeitsimpulssignal irregulär ist.

Mit der vorstehend beschriebenen technischen Lehre können instabile Welligkeitsimpulse beim Start des Gleichstrom­ motors entfernt werden, um eine genaue Welligkeitsimpuls­ korrektur durchzuführen.

Vorzugsweise umfasst die Impulserzeugungsschaltung eine zweiten Zählerschaltung zum Zählen der Anzahl der Impulse des Korrektursignals, und eine Fehlererfassungsschaltung zur Ausgabe eines Signals, das einen Schaltungsfehler an­ gibt, wenn der Wert des Zählwertes der zweiten Zähler­ schaltung einen zweiten vorbestimmten Wert überschreitet.

Mit der vorstehend beschriebenen technischen Lehre kann ein Schaltungsfehler, bei der die Rückkopplung durch die Taktsignalerzeugungseinrichtung nicht normal funktio­ niert, leicht von außerhalb anhand des aus der Fehlerer­ fassungsschaltung ausgegebenen Fehlerangabesignals er­ fasst werden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, die eine Motorro­ tations-Impulserzeugungsschaltung sowie einen Gleich­ strommotor gemäß einem Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 2 eine Veranschaulichung des Betriebs eines Filters mit geschalteten Kapazitäten der Motorrotations- Impulserzeugungsschlatung gemäß einem ersten Ausführungs­ beispiel,

Fig. 3 eine elektrische Schaltung einer in Fig. 1 ge­ zeigten Welligkeitsimpulserzeugungsschaltung,

Fig. 4 Zeitverläufe von Signalverläufen an jeweiligen Punkten der in Fig. 3 gezeigten Impulserzeugungsschal­ tung, und

Fig. 5 Zeitverläufe von Signalverläufen an entsprechen­ den Punkten der in Fig. 1 gezeigten Impulserzeugungs­ schaltung.

Nachstehend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen geschrieben. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Mo­ torrotations-Impulserzeugungsschaltung 3 zur Ausgabe von Impulsen (d. h. Welligkeitsimpulsen (ripple pulse)) ent­ sprechend der Drehzahl eines Gleichstrommotors 11. Wie in Fig. 1 gezeigt, weist die Motorrotations- Impulserzeugungsschaltung 3 einen Filter mit geschalteten Kapazitäten (SCF, switched capacitor filter) 3a, eine Welligkeitsimpulsformungsschaltung 3b, eine Impulserzeu­ gungsschaltung 3A (3c bis 3g) und eine Impulskorrektur­ schaltung 3B (3i bis 3o) auf. Die Impulserzeugungsschal­ tung 3A weist einen Phasenregelkreis (PLL) 3c, einen ers­ ten Frequenzteiler 3e, einen Tiefpaßfilter (LPF) 3e, ei­ nen Subtrahierer 3f und eine Strom-Drehzahl- Umwandlungsschaltung 3g auf. Die Impulskorrekturschaltung 3B weist eine Start-Maskierungsschaltung 3i, eine erste Zählerschaltung 3h, eine erste Flankenerfassungsschaltung 3j und eine Exklusiv-ODER- (XOR-)Schaltung 3k auf. Die Impulskorrekturschaltung 3B weist weiterhin einen zweiten Frequenzteiler 31, eine zweite Flankenerfassungsschaltung 3m, eine zweite Zählerschaltung 3n und eine Selbsthalte­ schaltung 3o auf, die eine Fehlererfassungsschaltung bil­ den. Obwohl die Fehlererfassungsschaltung 3B in der Im­ pulskorrekturschaltung 3 gemäß dem Ausführungsbeispiel enthalten ist, kann die Fehlererfassungsschaltung ge­ trennt von der Impulskorrekturschaltung 3B vorgesehen werden.

Wie in Fig. 2 (a) gezeigt, entspricht der Filter mit ge­ schalteten Kapazitäten 3a einem Filter, bei dem eine Schaltung (eine Schaltung mit geschalteten Kapazitäten) angewandt wird, die mit analogen Schaltern und einem Kon­ densator aufgebaut ist. Gemäß Fig. 2 weist der Filter mit geschalteten Kapazitäten 3a im wesentlichen zwei Schalter S1, S2 sowie einen Kondensator C3 auf. Durch ab­ wechselndes Ein- und Ausschalten der Schalter S1 und S2 mit einer Zeitperiode t wird der elektrische Strom i un­ ter der Bedingung i = V/(1/fC) zugeführt. Dementsprechend ist der geschaltete Kondensator äquivalent zu einem Wi­ derstand. Wenn in einem CR-Filter der Widerstand durch das Filter mit geschalteten Kapazitäten (SFC) wird gemäß Fig. 2(b) die Abschneidefrequenz fC der Schaltung ent­ sprechend der Frequenz zum Ein- und Ausschalten der Zwei­ schalter S1 und S2 (einem Takteingang im Falle des Fil­ ters mit geschalteten Kapazitäten 3a) variabel, weshalb die Abschneidefrequenz fc wie in Fig. 2 (b) dargestellt wird. Als Filter mit geschalteten Kapazitäten wird eine herkömmliche integrierte Schaltung IC (wie beispielsweise mf6-50) verwendet. Die Abschneidefrequenz fc ist als fc = fCLK (Takteingangsfrequenz)/N (d. h. eine Konstante, beispielsweise eine Konstante von 50) dargestellt.

Die Welligkeitsimpulsformungsschaltung 3b weist einen Schaltungsaufbau wie in Fig. 3 gezeigt auf. Die Wellig­ keitsimpulsformungsschaltung 3b weist einen aktiven Hoch­ frequenzfilter FL2, erste und zweite Differenzierschal­ tungen DC1 und DC2, einen Verstärker AP1 sowie einen Vergleicher (einen Spannungsvergleicher) cm auf.

Das aktive Hochfrequenzfilter FL2 weist Widerstände R3 und R4, Kondensatoren C2 und C3 sowie einen Operations­ verstärker OP1 auf. An einem nicht invertierenden Ein­ gangsanschluss des Operationsverstärkers OP1 sind die Wi­ derstände R3 und R4 angeschlossen. Der Kondensator C2 ist ebenfalls mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss verbunden. Der Kondensator C3 ist mit dem Verbindungs­ punkt zwischen den Widerständen R3 und R4 an dem inver­ tierenden Eingangsanschluss verbunden, wodurch die Rück­ kopplung zum Ausgang bereitgestellt wird. Der aktive Hochfrequenzfilter FL2 entfernt den Hochfrequenzanteil. Beispielsweise kann eine Störungskomponente größer als die maximale Drehzahl des Gleichstrommotors 11 (beispielsweise 6000 U/min) effektiv gedämpft werden. Der aktive Hochfrequenzfilter FL2 arbeitet als Tiefpassfil­ ter, das die in das Rotationssignal (Wechselfrequenz bzw. Welligkeitsfrequenz) des Gleichstrommotors gemischte Stö­ rungen entfernen kann.

Die mit einem Ausgang (b) des aktiven Hochfrequenzfilters FL2 verbundene erste Differenzierschaltung DC1 differen­ ziert das Eingangssignal zur Verringerung des Gleich­ stromanteils. In der ersten Differenzierschaltung DC1 sind ein Widerstand R7 und Kopplungskondensator C5 direkt mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss eines Ope­ rationsverstärkers OP2 verbunden. Eine durch einen Wider­ stand R5 und einem Widerstand R6 geteilte Spannung wird an den invertierenden Eingangsanschluss angelegt. Ein Überbrückungskondensator C4 ist mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R5 und R6 verbunden. Ein Widerstand R8 und ein Kondensator C6 sind parallel zwischen dem Opera­ tionsverstärker OP2 und dem nicht invertierenden Ein­ gangsanschluss geschaltet.

Ein Verstärker AP1 verstärkt einen Ausgang (c) aus der ersten Differenzierschaltung DC1. In dem Verstärker AP1 sind Widerstände R9, R10 direkt mit dem nicht invertie­ renden Eingangsanschluss eines Operationsverstärker OP3 verbunden. Ein Kondensator C9 ist ebenfalls mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss verbunden. Ein Kondensa­ tor C7 ist mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R9 und R10 an dem Eingangsanschluss verbunden. Der Kondensa­ tor C7 ist über einem Widerstand R11 geerdet. Ein Konden­ sator C8 und ein Widerstand 12 sind parallel zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstär­ kers OP3 und einem Ausgang (d) geschaltet.

Eine zweite Differenzierschaltung DC2 differenziert den Ausgang (d) des Verstärkers AP1 zur Verschiebung der Pha­ se um 90°. Der Ausgang (d) des Verstärkers AP1 ist mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss eines Operati­ onsverstärkers OP4 über einen Widerstand R14 und einem Kondensator C11 verbunden. Ein Widerstand R13 und ein Kondensator C10 sind direkt mit den invertierenden Ein­ gangsanschluss verbunden. Ein Widerstand R15 und ein Kon­ densator C12 sind zwischen einem Ausgang (e) des Operati­ onsverstärkers OP4 und dem invertierenden Eingangsan­ schluss geschaltet.

Der Ausgang (e) aus der zweiten Differenzierschaltung DC2 und der Ausgang (d) aus dem Verstärker AP1 werden durch den Vergleicher CM verglichen. In dem Vergleicher CM ist der Ausgang (d) des Verstärkers AP1 mit dem invertieren­ den Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers OP5 über einen Widerstand R17 verbunden. Ein Ausgang (e) aus der zweiten Differenzierschaltung DC2 ist mit dem nicht­ invertierenden Eingangsanschluss über einen Widerstand R16 verbunden. Ein Widerstand R18 ist zwischen einem Aus­ gang (f) des Operationsverstärkers OP5 und dem Widerstand R16 geschaltet. Ein rechteckiges Impulsausgangssignal (Welligkeitsimpulse) entsprechend der Wechselfrequenz wird aus dem Ausgang (f) ausgegeben. Der Impulsausgang (f) wird einer CPU2 einer Steuerungseinrichtung 1 zuge­ führt.

Die Ausgangssignalverläufe an entsprechenden Punkten der Welligkeitsimpulsformungsschaltung 3b ist nachstehend an­ hand von Fig. 4 beschrieben. Der elektrische Strom des in Fig. 1 gezeigten Gleichstrommotors 11 wird in ein Spannungssignal (Motorrotationssignal) umgewandelt, das proportional zu dem elektrischen Strom ist. Das Span­ nungssignal weist Störungen und Welligkeiten auf, die ty­ pisch für Gleichstrommotoren sind (d. h. Signalverlauf a). Die Welligkeit wird erzeugt, wenn der Gleichstrommotor 11 verwendet wird. Die Welligkeit wird bei der Verwendung von Gleichstrommotoren erzeugt. Die Anzahl der mit dem Kommultatoren verbundenen Spulen ändert sich entsprechend der Rotation des Motors, wenn eine Vielzahl von Kommuta­ torsegmenten an den Bürsten vorbeigleiten. Dementspre­ chend variiert die Anzahl der parallel geschalteten Spu­ len, und der in der Spule zugeführte elektrische Strom wird durch die Variation des Widerstandswertes während der Motorrotation geändert, weshalb die Welligkeit er­ zeugt wird.

Das Signal mit der Welligkeit (Wechselanteil) ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Welligkeitsimpuls defi­ niert. Durch Filtern des Welligkeitsimpulses durch das Filter mit geschalteten Kapazitäten (SCF) 3a wird die Welligkeitsstörung entfernt. Stattdessen erscheint das aus einem Takteingang (d. h. Taktfrequenz fCLK des Filters mit geschalteten Kapazitäten 3a herrührende Störung an dem Ausgang. Durch Filtern des Ausgangssignals durch das Tiefpassfilter LPF wird der Signalverlauf a flacher und gedämpft, wobei die Störungsanteile aus dem Signalverlauf a entfernt werden, was als Signalverlauf b dargestellt ist. Durch Filtern des durch das Tiefpassfilter LPF ge­ filterten Signals (Signalverlauf b) durch die erste Dif­ ferenzierschaltung cd1 wird das Signal differenziert, und wird der Gleichstromanteil verringert, damit lediglich der Wechselanteil in dem Signalverlauf belassen wird, der als Signalverlauf c dargestellt ist. Durch Filtern des Signalverlaufs c durch den Verstärker AP1 wird die Ampli­ tude des Signalverlaufs c zur Erzeugung eines Signalver­ laufs b erhöht, und der Signalverlauf ändert sich nach Filtern durch die zweite Differenzierschaltung DC2 zu ei­ nem Signalverlauf e. Die Phase des Signalverlaufs e läuft dem Signalverlauf c um 90° nach. Schließlich wird durch Vergleich des Ausgangs (Signalverlauf d) des Verstärkers APl und des Ausgangs(Signalverlauf e) der zweiten Diffe­ renzierschaltung DC2 unter Verwendung des Vergleichers cm der Impulsausgang (Signalverlauf f) erhalten.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird der Signalverlauf des Impulsausgangs (Welligkeitsimpulse) als Rückkopplung bereitgestellt und wird die Frequenz der Welligkeitsim­ pulse die Abschneidefrequenz fc des Filters mit geschal­ teten Kapazitäten 3a. Das heißt, dass der PLL 3c die Fre­ quenz ausgibt, die die optimale Abschneidefrequenz (beispielsweise 60 fp) auf der Grundlage der Konstanten N ( = 50) der vorstehend angegebenen Gleichung (d. h. fc = fCLK/N) wird, die die Abschneidefrequenz des Ausgangs aus dem Filter mit geschalteten Kapazitäten 3a in Bezug auf die Frequenz fp der Welligkeitsimpulse (Signalverlauf f) darstellt, die den PLL 3c zugeführt werden. Der Ausgang (Frequenz 60fp) aus dem PLL 3c wird durch den ersten Fre­ quenzteiler 3d relativ zu der Eingangsfrequenz fp durch 60 geteilt. Der erste Frequenzteiler 3d gibt die Frequenz fp zu dem PLL 3c aus. Die Oszillation in der Phasenrege­ lungsschleife (PLL) wird derart gesteuert, dass die opti­ male Abschneidefrequenz fc auf der Grundlage der Frequenz fp der dem PLL 3c zugeführten Welligkeitsimpulse erhalten wird, damit die Phase des Ausgangssignals des ersten Fre­ quenzteiles 3d gesteuert wird. Dementsprechend wird die Abschneidefrequenz fc des Filters mit geschalteten Kapa­ zitäten 3a linear auf der Grundlage des Zustands des Im­ pulsausgangs (Welligkeitsimpuls) des Gleichstrommotors 11 geändert.

Zur Stabilisierung des Ausgangs des PLL 3c beim Start der Impulserzeugungsschaltung 3A weist der PLL 3c den Tief­ passfilter 3e, den Subtrahierer 3f und die Strom- Drehzahlumwandlungsschaltung 3g auf. Die Motorantriebs­ spannung Vb zum tatsächlichen Antrieb des Gleichstrommo­ tors 11 wird durch die Batteriespannung beim Start der Impulserzeugungsschaltung 3A variiert. Jedoch wird bei dem Aufbau gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch Bereit­ stellen des Motorrotationssignals und der Motorantriebs­ schaltung Vd als externe Signale an den Subtrahierer 3f und Filtern der Signale durch die Strom- Drehzahlumwandlungsschaltung 3g die Oszillation des PLL 3c in einem anfänglichen Zustand auf einem konstanten elektrischen Spannungspegel gehalten. Bezüglich der Strom- Drehzahlumwandlungsschaltung 3g (Schaltung zur Umwandlung von elektrischen Strom in Drehzahl) sei bemerkt, dass die Motordrehzahl anhand des elektrischen Motorstroms und der Motorantriebsspannung Vb auf der Grundlage der Beziehung erhalten wird, dass die Motordrehzahl sich verringert, wenn der elektrische Motorstrom erhöht wird, und die Mo­ tordrehzahl erhöht wird, wenn der elektrische Motorstrom verringert wird. Wenn die Oszillation unter normalen Be­ dingungen stabilisiert ist, wird die Oszillation in Ab­ hängigkeit von den dem PLL 3c zugeführten Welligkeitsim­ pulsen durchgeführt. Bei diesem Aufbau wird die Frequenz entsprechend der Motordrehzahl als fx erhalten. Das Takt­ signal entsprechend einem festen multiplizierten Wert der Frequenz fx wird durch den PLL 3c erzeugt. Die Frequenz wird die Abschneidefrequenz fc. Das Signal des PLL 3c zu den Tiefpassfilter LPF 3e ist proportional zu der Phasen­ differenz zwischen den Welligkeitsimpulsen f und dem Sig­ nal g aus dem ersten Frequenzteiler 3d. Die Phasensteue­ rug wird durch Addieren des Ausgangs g aus dem ersten Frequenzteiler 3d zu den Welligkeitsimpulsen f durchge­ führt.

Erstens wird das Taktsignal fCLK auf der Grundlage des Motorrotationssignals und das Signal der Motorantriebs­ spannung aus dem PLL 3c beim Start des Motors ausgegeben. Zweitens wird die Abschneidefrequenz variiert. Drittens werden die Welligkeitsimpulse auf der Grundlage des Dreh­ zustandes des Motors erzeugt. Viertens wird der elektri­ sche Motorstrom stabilisiert. Fünftens arbeitet die Rück­ kopplungssteuerung, wenn die Erzeugung der Welligkeitsim­ pulse durch die Welligkeitsimpulsformungsschaltung 3b ge­ startet wird. Sechstens wird die Phase des Taktsignals durch die PLL-Schaltung 3c derart gesteuert, dass sie mit den Welligkeitsimpulsen (Frequenz: f) und dem Ausgangssig­ nal aus dem ersten Frequenzteiler 3d übereinstimmt, um das Taktsignal mit stabilisierter Oszillation in das Fil­ ter mit geschalteten Kapazitäten 3a anzugeben. Die Ab­ schneidefrequenz fc des Filters mit geschalteten Kapazi­ täten 3a wird linear variiert, da die Welligkeitsimpulse unter der Bedingung erzeugt wird, dass die Abschneidefre­ quenz auf der Grundlage des Drehzustands des Motors nach Start des Motors erzeugt werden.

In dem Aufbau gemäß Fig. 1 wird durch Bereitstellung der Rückkopplung des Impulsausgangs (Welligkeitsimpulse) und durch lineares Variieren der Abschneidefrequenz fc des Filters mit geschalteten Kapazitäten 3a auf der Grundlage der Welligkeitsimpulsfrequenz der Impulsausgang (Signalverlauf f) genau geschaltet, um die Abschneidefre­ quenz entsprechend der Frequenz der Impulse zu variieren, bei denen in bezug auf den gegenwärtigen Signalverlauf mit Welligkeitsimpulsen die Fehleranteile nicht enthalten sind. Somit kann ein stabiler Signalverlauf ohne Fehler­ komponente erhalten werden. Die Positionssteuerung der Motorrotation wird auf der Grundlage der genauen Wellig­ keitsimpulse gesteuert, die mit der Motorrotation syn­ chronisiert sind, wie es in der vorstehend beschriebenen Weise erreicht wird. Zunächst werden die Welligkeitsim­ pulse einem Eingangsanschluss einer Steuerungsvorrichtung zugeführt. Durch Durchführung der Positionssteuerung zum Zeitpunkt eines Welligkeitsimpulsschaltens (in diesem Fall Erfassung einer nachlaufenden Flanke) wird die Posi­ tionssteuerung des Gleichstrommotors 11 genau durchge­ führt. Die Motorrotations-Impulserzeugungsschaltung 3 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann beispielsweise bei einem Fahrzeugsitzsystem mit Speicherfunktion ange­ wandt werden, das einen genauen Impulsausgang durch Syn­ chronisation der Rotation des Gleichstrommotors 11 aus­ führt.

Jedoch wird im allgemeinen selbst dann, wenn genaue Wel­ ligkeitsimpulse entsprechend der Motorrotation erzeugt werden, im Verlaufe der Zeit die Schleifoberfläche der Bürste des Motors 11 durch die Reibung zwischen der Bürs­ te und dem Kommutator aufgrund der Motorrotation ver­ schlissen. Aufgrund dieses Verschleißes werden gewünschte Welligkeitsimpulse nicht erzeugt, so dass der Impulsfeh­ ler erzeugt wird. Somit ist zur Vermeidung des Impulsfeh­ lers im Verlaufe der Zeit eine Impulskorrekturschaltung 3b vorgesehen.

Der Aufbau der Impulskorrekturschaltung 3B ist nachste­ hend beschrieben. Die Impulskorrekturschaltung 3B führt stets (beispielsweise, selbst wenn der elektrische Motor­ strom aufgrund von Lastfluktuationen wie einer Motorblo­ ckierung sich ändert und selbst wenn ein Welligkeitsim­ puls übersprungen wird) die Impulskorrektur zur Erzeugung eines konstanten Verhältnisses zwischen den Welligkeits­ impulsen und der Taktfrequenz fCLK durch.

Das Taktsignal fCLK aus dem PLL 3c wird dem Filter mit geschalteten Kapazitäten 3a zugeführt und wird gleichzei­ tig einer ersten Zählerschaltung 3h zugeführt. In der ersten Zählerschaltung 3h wird die Anzahl der voreilenden Flanken des Taktsignals gezählt. Eine voreilende Flanke des in der Welligkeitsimpulsformungsschaltung 3b erzeug­ ten Welligkeitsimpulses wird durch eine Flankenerfas­ sungsschaltung 3j erfasst. Ein Rücksetzsignal wird aus der Flankenerfassungsschaltung 3j zu der ersten Zähler­ schaltung 3h jedes Mal ausgegeben, wenn die Flanke des Welligkeitsimpulses in die Flankenerfassungsschaltung 3j eingegeben wird. Das heißt, dass die Zählerschaltung 3h die Welligkeitsimpulse (Frequenz: f) durch Zählen des fCLK durch 60) Signalverlauf g) zählt, der mit den Wel­ ligkeitsimpulsen synchronisiert ist. Die Zählerschaltung 3h wird zurückgesetzt, wenn 60 Impulse gezählt worden sind. Wenn der Zählwert (d. h. hc gemäß Fig. 5) einen vorbestimmten Wert CT1 erreicht, wird ein Impulsausgang entsprechend einem Impuls aus der Zählerschaltung 3h (Signalverlauf h) ausgegeben.

Das Ausgangssignal (Signalverlauf h) aus der Zählerschal­ tung 3h wird einer Start-Maskierungsschaltung 3i zuge­ führt. Die in der Welligkeitsimpulsformungsschaltung 3b erzeugte Welligkeitsimpulse werden Start- Maskierungsschaltung 3i zugeführt. Die Maskierung dient dazu, so lange kein Signal aus der Maskierungsschaltung 3i auszugeben, bis beim Start eine vorbestimmte Anzahl von Welligkeitsimpulsen zugeführt worden sind (d. h., wäh­ rend der Zeitdauer, bis die Welligkeitsimpulse nach der Übergangsänderung nach dem Start stabilisiert sind, bei­ spielsweise 50 Impulse). Während der Maskierung wird kein Signal ausgegeben, bis in die Maskierungsschaltung 3i 50 Welligkeitsimpulse eingegeben worden sind. Nach der Mas­ kierung wird der Zählerausgang (Signalverlauf h) aus der Zählerschaltung 3h aus der Maskierungsschaltung 3i ausge­ geben. Der Ausgang aus der Start-Maskierungsschaltung 3i wird der Exklusiv-ODER-Schaltung 3k zugeführt. Die Wel­ ligkeitsimpulse werden der Exklusiv-ODER-Schaltung 3k zu­ geführt. Nachdem 50 Impulse der Welligkeitsimpulse ange­ geben worden sind, werden die korrigierten Welligkeitsim­ pulse ausgegeben (Signalverlauf k). Normalerweise über­ schreitet der Zählwert der Zählerschaltung 3h den vorbe­ stimmten Wert CT1 (beispielsweise 60) nicht, da das Fre­ quenzverhältnis zwischen den Welligkeitsimpulsen und Kon­ taktsignal als 60 : 1 definiert ist. Wenn jedoch im Laufe der Zeit ein Impulsfehler in den aus der Welligkeitsim­ pulsformungsschaltung 3b ausgegebenen Welligkeitsimpulsen erzeugt wird, überschreitet der Zählwert den vorbestimm­ ten Wert CT1 (60). Durch Bereitstellung eines Schwellwer­ tes zur Beurteilung eines Überspringens bzw. Auslassens eines Impulses als ein vorbestimmter Wert CT2 (beispielsweise 100) ungeachtet der Wechselfrequenz wird ein Impuls (Signalverlauf h) aus der Zählerschaltung 3h ausgegeben, wenn der Impulszählwert CT2 überschreitet.

Während der Maskierungsperiode (d. h. vor Eingabe von 50 Welligkeitsimpulsen mit dem Signalverlauf i und niedrigem Ausgang) wird keine Korrektur der Welligkeitsimpulse durchgeführt, da das Verhältnis zwischen den Welligkeits­ impulsen und das Taktsignal fCLK instabil ist. Nach der Maskierungsperiode, wenn der Impulsausgang stabilisiert ist (d. h. mit dem Signalverlauf i und hohem Ausgang) (vgl. Fig. 5) wird bei Erzeugung eines Impulsauslassens (Impulsüberspringens) die Korrektur der Welligkeitsimpul­ se durch Überlagern eines Impulses zum Zeitpunkt der Er­ zeugung des Impulsüberspringens in der Exklusiv-ODER- Schaltung 3k ausgeführt.

Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, weist gemäß diesem Ausfüh­ rungsbeispiel die Impulskorrekturschaltung 3B die Fehler­ erfassungsschaltung mit einem zweiten Teiler 31, einer zweiten Flankenerfassungsschaltung 3m, einer zweiten Zäh­ lerschaltung 3n und einer Selbsthalteschaltung 3o auf. Die Fehlererfassungsschaltung arbeitet wie nachstehend geschrieben. Die Welligkeitsimpulse werden durch den zweiten Teiler 31 durch 8 geteilt (Signalverlauf l). Die ansteigende Flanke der geteilten Welligkeitsimpulse wird durch die Flankenerfassungsschaltung 3m erfasst. Die aus­ gegebene erfasste ansteigende Flanke des Welligkeitsim­ pulses wird der zweiten Zählerschaltung 3n und der Selbsthalteschaltung 3o zurückgesetzt. Der Zähler der Zählerschaltung 3n wird durch ein Ausgangssignal aus der Flankenerfassungsschaltung 3n zugeführt. Der zweite Zäh­ ler 3n zählt die Anzahl der aus der ersten Zählerschal­ tung 3h ausgegebenen Zählimpulse, die darin eingegeben werden, während die durch den Teiler 31 durch 8 geteilten Welligkeitsimpulse gezählt werden, die 8 mal als ein Zyk­ lus aufweisen. Wenn der für die Impulskorrektur erforder­ liche Zählimpuls unter dieser Bedingung häufiger als eine vorbestimmte Impulsanzahl (beispielsweise drei Impulse) eingegeben wird, wird ein NG-Signal ausgegeben, das die Irregularität der Schaltung wiedergibt, da beurteilt wird, dass die Anzahl der Impulskorrekturen innerhalb ei­ ner vorbestimmten Zeitdauer übermäßig häufig ist. Durch stetes Beobachten des NG-Signal von außerhalb kann beur­ teilt werden, ob die Rückkopplungsschleife adäquat funk­ tioniert, um den Schaltungsfehler zu beurteilen.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Filterabschnei­ defrequenz fc durch die Motorantriebsspannung Vb, den e­ lektrischen Motorstrom und die Rückkopplung der Wellig­ keitsimpulse bestimmt. Die Filterabschneidefrequenz fc kann mit gutem Ansprechen der Motorantriebsspannung Vb und dem elektrischen Motorstrom nachfolgen. Die Abschnei­ defrequenz fc kann langsam durch die Rückkopplung der Welligkeitsimpulse rückgekoppelt werden. Dementsprechend folgt die Filterabschneidefrequenz fc unmittelbar einer plötzlichen Änderung der Motorantriebsspannung Vb und des elektrischen Motors, weshalb das Verhältnis zwischen dem Welligkeitsimpulssignal und dem Taktsignal auf 1 : 60 fest eingestellt ist. Wenn ungeachtet der Motorantriebsspan­ nung Vb und des elektrischen Motorstroms kein Wellig­ keitsimpuls eingegeben wird, wird nicht unmittelbar die Rückkopplung bei dem ausgelassenen Welligkeitsimpuls aus­ geführt. Dies ändert das Frequenzverhältnis zwischen dem Welligkeitsimpulssignal und dem Taktsignal außerhalb von 1 : 60, weshalb die Impulskorrektur für den ausgelassenen Impuls durchgeführt wird.

Obwohl gemäß diesem Ausführungsbeispiel die ansteigende Flanke in den Flankenerfassungsschaltungen 3j und 3m er­ faßt wird, kann ebenfalls die nachlaufende Flanke erfaßt werden. Das Frequenzverhältnis zwischen dem Welligkeits­ impulssignal und dem Taktsignal ist nicht auf 1 : 60 be­ schränkt.

Vorstehend wurde eine Motorrotations- Impulserzeugungsschaltung eines Gleichstrommotors angege­ ben, die Impulse entsprechend der Variation des Motor­ drehzustandes erzeugen kann und Welligkeitsimpulse stabil erzeugen kann. Die Motorrotations- Impulserzeugungsschaltung umfasst einen Filter zu Varia­ tion einer Abschneidefrequenz fc mit einem Signal von au­ ßerhalb und zur Entfernung der Störung auf der Grundlage des Eingangssignals aus dem Gleichstrommotor, eine Im­ pulsformungsschaltung zur Formung des Welligkeitsimpuls­ signals entsprechend der Motorrotation des Gleichstrommo­ tors auf der Grundlage des Ausgangssignals aus dem Fil­ ter, eine Takterzeugungsschaltung zur Variation der Ab­ schneidefrequenz fc des Filters durch Bereitstellung ei­ nes Taktsignals fCLK, das auf der Grundlage des Rotati­ onszustandssignals des Welligkeitsimpulssignals und des Motorgleichstroms erzeugt wird, zu dem Filter und eine Impulskorrekturschaltung zur Korrektur des korrigierten Welligkeitsimpulssignals, wenn das Frequenzverhältnis zwischen dem Welligkeitsimpulssignal und dem Taktsignal fCLK abweicht.

Claims (5)

1. Impulserzeugungsschaltung für einen Antriebsgleich­ strommotor mit
einer Welligkeitsimpulsformungsschaltung zur Formung und Ausgabe von Welligkeitsimpulsen aus einem Wellig­ keitsanteil in einem elektrischen Strom zum Antrieb des Gleichstrommotors,
einer ersten Signalerzeugungseinrichtung zur Ausgabe eines ersten Signals entsprechend der Drehzahl des Gleichstrommotors auf der Grundlage des elektrischen Stroms oder der Spannung zum Antrieb des Gleichstrommo­ tors,
einer Beurteilungsschaltung zur Berechnung eines Frequenzverhältnisses zwischen dem Welligkeitsimpulssig­ nal und dem ersten Signal und zur Beurteilung, ob die Ab­ weichung des Verhältnisses größer als ein vorbestimmter Wert im Vergleich zu einem vorbestimmten festen Wert ist, und
einer Korrekturschaltung zur Korrektur des ausgege­ benen Welligkeitsimpulssignals, wenn beurteilt wird, dass die Abweichung des Frequenzverhältnisses größer als der vorbestimmte Wert ist, und zur Beibehaltung des ausgege­ benen Welligkeitsimpulssignals, wenn beurteilt wird, dass die Abweichung des Verhältnisses gleich oder geringer als der vorbestimmter Wert ist.

2. Impulserzeugungsschaltung nach Anspruch 1 mit
einer Taktsignalerzeugungsschaltung zur Erzeugung eines Taktsignals auf der Grundlage des Welligkeitsim­ pulssignals und des ersten Signals, und
einer zwischen dem Gleichstrommotor und der Wellig­ keitsimpulsformungsschaltung angeordneten Filterschaltung zur variablen Filterung einer Abschneidefrequenz aus dem Welligkeitsimpulssignal auf der Grundlage des Taktsig­ nals, wobei die erste Signalerzeugungsschaltung der Beur­ teilungsschaltung das erste Signal als Taktsignal zu­ führt.

3. Impulserzeugungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die Beurteilungsschaltung eine erste Zählerschaltung zum Zäh­ len der Impulsanzahl des ersten Signals und zum Zurück­ setzen des Zählwertes durch den Eingang des Welligkeits­ impulssignals sowie zur Ausgabe eines das Welligkeitsim­ pulssignal korrigierenden Korrektursignals zu der Korrek­ turschaltung, wenn der Zählwert einen ersten vorbestimm­ ten Wert während der Zeit bis zum Zurücksetzen des Zähl­ wertes überschreitet, aufweist.

4. Impulserzeugungsschaltung nach Anspruch 3, mit einer Maskierungsschaltung, die zwischen der ersten Zähler­ schaltung und der Korrekturschaltung angeordnet ist, zur Maskierung der Ausgabe des Korrektursignals aus der ers­ ten Zählerschaltung zu der Korrekturschaltung, wenn das Welligkeitsimpulssignal eingegeben wird und ein derarti­ ges Welligkeitsimpulssignal irregulär ist.

5. Impulserzeugungsschaltung nach Anspruch 4, mit einer zweiten Zählerschaltung zum Zählen der Anzahl der Impulse des Korrektursignals, und einer Fehlererfassungsschaltung zur Ausgabe eines Signals, das einen Schaltungsfehler angibt, wenn der Wert des Zählwertes der zweiten Zählerschaltung einen zweiten vorbestimmten Wert überschreitet.