DE19503484C1 - Schaltungsanordnung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung, die zur Erfassung und/oder Einstellung der Position eines verstellbaren Gegenstandes vorgesehen ist.

Im Zusammenhang mit verstellbaren Gegenständen ist es bekannt (DE 29 31 329 A1), einem eingangsseitig einer Drehbewegung unterworfenen Stellantrieb zwecks Bestimmung der Position einen auf die Drehbewegung reagierenden Hall-Sensor zuzuordnen, der mit einem Magneten zusammenwirkt, wobei eines dieser beiden Bauelemente beweglich und das andere unbeweglich gehalten ist. Dies stellt aber nicht unerheblichen Aufwand dar.

Darüber hinaus ist es bekannt (DE 29 22 197 A1), bei durch einen Elektromotor bewegten Stellantrieben zur Bestimmung der Position des zu verstellenden Gegenstandes die im Motorstrom sich darstellenden Kommutator-Impulsen zu zählen und in einem Rechner entsprechend zu verarbeiten. Aufgrund der hohen Anzahl von solchen in relativen kurzen Zeitabständen auftretenden Impulsen muß hierfür schon ein recht komplexer Mikrocomputer verwendet werden. Außerdem sind diese Impulse nicht besonders deutlich in ihrem Energieinhalt ausgeprägt, d. h. von durch außen eingestrahlte Störungen können leicht Beeinflussungen einer darauf ausgerichteten Messung auftreten.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, durch die eine einwandfreie d. h. präzise und störungssichere Erfassung und/oder Einstellung der Position eines verstellbaren Gegenstandes mit relativ einfachen Mitteln realisierbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die in den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmalen gelöst. Dabei ist wesentlich, daß durch nur geringfügige Eingriffe in den Motoraufbau eine Positionserfassung eines verstellbaren Gegenstandes bzw. eine Positionierung desselben durchgeführt werden kann. Da keine Veränderung der zwischen dem Motor und der zugehörigen Leistungshalbleiter-Schaltstufe vorhandenen Verkabelung erforderlich ist, kann ein solcher Aufbau auch nachträglich realisiert werden. Hier ist zu bemerken, daß neben den sich auf die Position beziehenden Möglichkeiten auch eine Bestimmung der Drehzahl und der Drehrichtung durchführbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine einem mit einem Widerstand versehenen Gleichstrommotor zugeordnete erste Schaltungsvariante

Fig. 1.₁-1.₆ den Gleichstrommotor nach Fig. 1 in verschiedenen auf eine Umdrehung desselben sich beziehenden Stellungen,

Fig. 1a der sich auf verschiedene, während einer Umdrehung des Gleichstrommotors auftretende Stellungen desselben sich beziehende, aus dem Motorstrom resultierende Spannungsverlauf,

Fig. 2 eine einem mit einer Zusatzwicklung versehenen Gleichstrommotor zugeordnete zweite Schaltungsvariante,

Fig. 2a der sich auf verschiedene, während einer Umdrehung des Gleichstrommotors auftretende Stellungen desselben sich beziehende, aus dem Motorstrom resultierende Spannungsverlauf.

In der Zeichnung sind vergleichbare Komponenten der beiden Ausführungsbeispiele mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist einem der Einfachheit halber nicht dargestellten verstellbaren Gegenstand über ein ebenfalls der Einfachheit halber nicht dargestelltes Stellglied ein Gleichstrommotor 1 zugeordnet. Dieser mit zwei Magnetpoleinrichtungen 1*, 1** versehene Gleichstrommotor 1 ist über zwei Bürsten 1′, 1′′ und zwei zugeordnete Leitungen 4a, 4b an einer Leistungshalbleiter-Schaltstufe 2 angeschlossen, die von einem damit verbundenen Mikrocomputer 3 beeinflußt wird.

Der Gleichstrommotor 1 weist drei Ankerwicklungen 1a, 1b, 1c auf. Aufgrund dessen werden durch den über die Bürsten 1′, 1′′ fließenden Strom sechs Kommutator-Impulse erzeugt, die zu den in den Fig. 1a und 2a dargestellten, regelmäßig auftretenden Spannungssprüngen S1 in der an einem Meßwiderstand 6 abfallenden Spannung führen. Der Meßwiderstand 6 liegt dabei in dem mit Masse verbundenen Versorgungszweig der Leistungshalbleiter-Schaltstufe 2 und ist für die Durchführung der Messung mit einem A/D-Eingang des Mikrocomputers verbunden. In diese Verbindung ist vorteilhafterweise eine mit einer Filterstufe 8 kooperierende Verstärkerstufe 7 eingefügt und zwar um von außen eingestreute Störungen zu unterdrücken und um eine einwandfreie Verarbeitbarkeit des Meßsignals zu gewährleisten. Natürlich ist aber auch eine andere Anordnung des Meßwiderstandes realisierbar und zwar kann derselbe auch in die an der Versorgungsspannung UB liegende Anschlußleitung der Leistungshalbleiter-Schaltstufe eingefügt oder den Leitungen 4a, 4b zugeordnet werden.

Da die Spannungssprünge S1 - wie in der Einleitung bereits angedeutet - nicht einfach auszuwerten bzw. zu verarbeiten sind, ist nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ein Widerstand 5 vorgesehen, über den zwei Anker-Wicklungen 1a, 1b des Gleichstrommotors miteinander elektrisch verbunden sind. Aufgrund dessen ergeben sich in der am Meßwiderstand 6 abfallenden Spannung wesentlich deutlichere und damit einfach zu identifizierende Spannungssprünge S2, die in einem größeren zeitlichen Abstand als die Spannungssprünge S1 regelmäßig auftreten. Diese können somit durch relativ einfache Mittel störungssicher ausgewertet werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird einer der beiden Magnetpoleinrichtungen 1*, 1** eine Zusatzwicklung 1z zugeordnet, die über eine mit einer Filterstufe 11 zusammenwirkende Verstärkerstufe 12 mit einem Leistungshalbleiter-Schaltglied 10 verbunden ist, über das ein Lastwiderstand 9 parallel zur Versorgungsleitung 4a, 4b legbar ist. Durch diesen Aufbau der Schaltungsanordnung ergeben sich am Meßwiderstand 6 die in Fig. 2a dargestellten Spannungssprünge S3, die ebenfalls wesentlich ausgeprägter als die Spannungssprünge S1 sind und somit ebenfalls durch relativ einfache Mittel störungssicher ausgewertet werden können.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung zur Erfassung und/oder Einstellung der Position eines Gegenstandes, der durch einen Stellantrieb bewegbar ist, welcher mit einem Gleichstrommotor (1) versehen ist, wobei der zumindest drei Ankerwicklungen (1a-1c) aufweisende, mit zumindest zwei gegeneinander versetzt angeordneten Magnetpoleinrichtungen (1*, 1**) versehene Gleichstrommotor (1) über eine von einem Mikrocomputer (3) beeinflußte Leistungshalbleiter-Schaltstufe (2) an einer Gleichstromversorgung angeschlossen ist, wobei zumindest zwei der Ankerwicklungen (1a, 1b) des Gleichstrommotors (1) über zumindest einen Widerstand (5) derart miteinander verbunden sind, daß der während einer Motorumdrehung sich ergebende Verlauf der an einem an die Leistungshalbleiter-Schaltstufe (2) angeschlossenen Meßwiderstand (6) abfallenden Spannung relativ große Spannungssprünge (S2) aufweist, die in einem definierten Abstand voneinander entfernt vorhanden sind und wobei die Anzahl dieser regelmäßig auftretenden Spannungssprünge (S2) vom Mikrocomputer (3) erfaßt und zur Bestimmung der vom Gleichstrommotor (1) realisierten Anzahl von Umdrehungen und damit zur Positionserkennung herangezogen ist.

2. Schaltungsanordnung zur Erfassung und/oder Einstellung der Position eines Gegenstandes, der durch einen Stellantrieb bewegbar ist, welcher mit einem Gleichstrommotor (1) versehen ist, wobei der zumindest drei Ankerwicklungen (1a-1c) aufweisende, mit zumindest zwei gegeneinander versetzt angeordneten Magnetpoleinrichtungen (1*, 1**) versehene Gleichstrommotor (1) über eine von einem Mikrocomputer (3) beeinflußte Leistungshalbleiter-Schaltstufe (2) an einer Gleichstromversorgung angeschlossen ist, wobei neben den Ankerwicklungen (1a-1c) noch zumindest eine Zusatzwicklung (1z) an einer der beiden Magnetpoleinrichtungen (1*, 1**) vorhanden ist, die derart mit einem einen Lastwiderstand (9) parallel zur Versorgungsleitung (4a, 4b) legenden Leistungshalbleiter-Schaltglied (10) verbunden ist, daß der während einer Motorumdrehung sich ergebende Verlauf der an einem an die Leistungshalbleiter-Schaltstufe (2) angeschlossenen Meßwiderstand (6) abfallenden Spannung relativ große Spannungssprünge (S3) aufweist, die in einem definierten Abstand voneinander vorhanden sind und wobei die Anzahl dieser regelmäßig auftretenden Spannungssprünge (S3) vom Mikrocomputer (3) erfaßt und zur Bestimmung der vom Gleichstrommotor (1) realisierten Anzahl von Umdrehungen und damit zur Positionserkennung herangezogen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einerseits an Masse liegende Meßwiderstand (6) andererseits sowohl mit der Leistungshalbleiter-Schaltstufe (2) als auch mit dem A/D-Eingang des Microcomputers (3) verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der A/D-Wandler Bestandteil des Microcomputers (3) ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Meßwiderstand (6) und den A/D-Eingang des Mikrocomputer (3) eine mit einer Filterstufe (8) verbundene Verstärkerstufe (7) geschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung (1z) an einer mit einer Filterstufe (11) verbundenen Verstärkerstufe (12) angeschlossen ist und daß darüber der Lastwiderstand (9) mittels einem Leistungshalbleiter-Schaltglied (10) parallel zur Versorgungsleitung (4a, 4b) legbar ist.