DE2534745A1

DE2534745A1 - Schaltungsanordnung zur bildung eines drehzahl-istwertes fuer einen drehzahlgeregelten elektronikmotor

Info

Publication number: DE2534745A1
Application number: DE19752534745
Authority: DE
Inventors: Hans Ing Grad Gruenleitner; Hans Dipl Phys Kuehnlein
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1975-08-04
Filing date: 1975-08-04
Publication date: 1977-02-10
Also published as: DE2534745B2; DE2534745C3; JPS5939999B2; JPS5219211A

Description

Schaltungsanordnung zur Bildung eines Drehzahl-Istwertes für einen drehzahlgeregelten Elektronikmotor Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zu@ Bi@-iung eines Dreh@ahl-Istwertes für einen drehzahlgeregelten 3lektronikmotor, dessen eiektronischr Kommutator über ein@ magnetfeldempfindliche Elemente angeschlossene und impulsf@@mi@@ Ausgangssignale liefernde Auswahlschaltung gesteuert ist und b@@ dem die magnetfeldempfindlichen Elemente räumlich in der M@tte wischen den Achsen von zwei Ständerwicklungen a geordnet Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der "Sie@ens-Zeits @ri@@" 1971, Seiten 206 bis 208 bekannt. Be@@dieser bekannten Schaltun@sanordnung werden mit Hilfe von Auskoppeldioden dir in den wicklungen induzierten Spannungen ausgekoppelt und dem Drebzahlregler als Istwert zugeführt. Soll die Drehzahl in einem großen Bereich geregelt werden, so kann mit der bekannten Schaltungsanordnung vor allem bei niederen Drehzahlen nicht mehr die gewünschte Genauigkeit erreicht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Bildung eines Drehzahl-Istwertes anzugeben, mit der eine genaue Drehzahlregelung auch bei einem großen Stellbereich der Drehzahl möglich ist.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei eirer Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art nach der Erfindung da durch, daß ein mit dem Eingang des Drehzahlreglers verbunds Digital-Analog-Wand@@@@@ergesehen ist m über @ine Auswe@ schaltung digitale Impulse zugeführt sind, welche von der Auswerteschaltung durch Auswerten der positiven und/oder negativen Flanken von mittels Spannungskomparatoren aus den in den St.nderwicklungen induzierten Spannungen erzeugten Impulsen und der imFulsförmigen Ausgangssignale der Auswahlschaltung gebildet sind Dadurch, daß von der Auswerteschaltung sowohl die von den inc*-zierten Spannungen als auch von den magnetfeldempfindlichen Elemengen abgeleiteten Impulse ausgewertet werden, steht für die Bildung des Drehzahl-Istwertes die doppelte Anzahl von Impulsen zur Verfügung. Hierdurch wird die Regelungsdynamik wesentlich verbessert. Die durch die Auswerteschaltung erfolgende Umwandlung in digitale Impulse führt zu einer Verbesserung der Regelgenauigkeit. Die digitalen Impulse hängen nicht mehr von der Amplitude der von den magnetfeldempfindlichen Elementen gelieferten Steier-Signale und auch nicht von der Amplitude der induzierten Spannunbe+^ ab Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Schaltungsaufwand dadurch reduziert werden9 daß bei einer geradzahligen Anzahl von Ständerwicklungen nur an die Hälfte der Anzahl der Ständerwickfugen jeweils ein Spannungskomparator angeschlossen ist und die von den Spannungskomparatoren erzeugten Impulse sowohl direkt als auch über eine Inverterstufe der Auswerteschaltung zugeführt sind.
Bei einer geradzahligen Anzahl von Ständerwicklungen ist die eine Hälfte der Ständerwicklungen gegenüber der anderen Hälfte der Ständerwicklungen jeweils um 180° elektrisch versetzt. Somit genügt es 9 den mittels eines Spannungskomparators aus der in der einen Ständerwicklung induzierten Spannung erzeugten Impuls mittels einer Inverteratufe in seiner Polarität umzukehren.
Als Spannungskomparatoren eignen sich vorteilhafterweise Operationsverstärker, die mit ihrem invertierenden und nichtinvertiereden Eingang an das sternpunktseitige und kommutatorseitige Wicklungsende jeweils einer Ständerwicklung angeschlossen sind.
Mittels dieser Operationsverstärker lassen sich in einfacher Weise aus den sinusförmigen induzierten Spannungen rechteckförmige Impulse bilden, die dann von der Auswerteschaltung weiter verarbeitet werden können. Die Auswerteschaltung selbst besteht zweckmäßigerweise aus Differenziergliedern. Durch diese Differenzierglieder werden die Flanken der an der Auswerteschaltung anstehenden Impulse ausgewertet. Durch diese Flankenauswertung wird der nachfolgend gebildete Drehzahl-Istwert vollkommen urabhäng von der Amplitude der' einzelnen Steuersignale.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten AusführungsbeispielO wird der Gegenstand der Erfindung nachfolgend näher beschrieben.
Mit 1 ist der Permanentmagnetläufer eines Elektronikmotors bezeichnet. Die Ständerwicklungen 2 bis dieses Elektronikmotors sind mit ihrem einen Wicklungsende in Stern geschaltet und mit ihrem anderen Wicklungsende an einen elektronischen Kommutator 6 angeschlossen. In der Mitte zwischen den Achsen von zwei Ständerwicklungen 2 und 5 bzw. 4 und 5 sind als magnetfeldempfindliche Elemente zwei Hallgeneratoren 7 und 8 angeordnet. Diese Hallgeneratoren sind mit ihren Hallspannungsanschlüssen an einen Hallspannungsverstärker 9 angeschlossen. Der Ausgang des Hallspannungsverstärkers 9 ist an eine Auswahlschaltung 10 geführte welche den elektronischen Kommutator 6 steuert. Über den elektrenischen K@-mutator 6 werden die Ständerwicklungen 2 bis 5 mit dem pegat Pol einer Gleichspannungsquelle U verbunden, Der Sternpunkt dei Ständerwicklungen 2 bis 5 ist über eine Reglerstufe 11 mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle U verbunden. Die Reglerstufe 11 wird durch einen Drehzahlregler 12 gesteuert.
Als Spannungskomparatoren sind zwei Operationsverstärker 13 und 14 mit ihren invertierenden und nichtinvertierenden Eingängen an den Sternpunkt der Ständerwicklungen 2 bis 5 und an das kommutatorseitige Wicklungsende der Ständerwicklung 2 bzw. 4 angeschlossen.
Mit ihren Ausgängen sind die Operationsverstärker 13 und 14 einerseits direkt und andererseits über eine Inverterstufe 16 an eine Auswerteschaltung 15 angeschlossen. Die Auswerteschaltun 15 ist weiterhin mit dem Ausgang der Auswahlschaltung 10 verbunden. Der Ausgang der Auswerteschaltung 15 führt zu den: Eingang eines Digital-Analog-Wandlers 17, dessen Ausgang an eine dem Drehzahlregler 12 vorgeschaltete Vergleichsstufe 18 zuführt ist. In der Vergleichsstufe 18 wird der Soll-Istwert-Vergleich für den Drehzahlregler durchgeführt. Daher wird der Vergleichsstufe 18 neben dem vom Digital-Analog-Wandler 17 kommenden Drehzahl-Istwert noch ein Drehzahl-Sollwert U2 zugeführt.
Die Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt: Durch die Operationsverstärker 13 und 14 werden die in den Ständerwicklungen 3 und 4 induzierten sinusförmigen Spannungen in rechteckförmige Signale umgewandelt. Bei jedem Nulldurchgang der sinusförmig induzierten Spannungen wechselt die Polarität der Ausgangssignale der Operationsverstärker 13 und 14. Durch die Inverterstufe 16 wird ein weiterer Polaritätswechsel der Ausgangssignale der Operationsverstärker 13 und 14 vorgenommen. Somit stehen insgesamt vier durch die in den Ständerwicklungen induzierten Spannungen erzeugten Signale für die Auswerteschaltung 15 zur Verfügung. Die Auswerteschaltung 15 erhält weitere vier Signale von der Auswahlschaltung 10. Infolge der räumlichen Anordnung der Hallgeneratoren 7 und 8 in der Mitte zwischen den Achsen von zwei Ständerwicklungen sind die Signale der Auswahlschaltung 10 um 450 gegenüber den von den induzierten Spannungen abgeleiteten Signalen verschoben.
Die Auswerteschaltung 15 erhält somit pro Umdrehung des Permanentmagnetläufers 1 acht Signale. Mittels in der Auswerteschaltung 15 enthaltenen Differenziergliedern werden die anstehenden Rechtecksignale in nadelförmige Impulse umgewandelt. Diese digitalen Impulse werden in dem Digital-Analog-Wandler wieder in ein analoges Signal umgesetzt, welches dann der Vergleichsstufe 18 als Drehzahl-Istwert U1 zugeführt ist.
Durch Ausnutzen der von den Hallgeneratoren 7 und 8 abgegebenen Steuersignale und der in den Ständerwicklungen induzierten Spannungen für die Gewinnung eines Drehzahl-Istwertes wird auch bei einem großen Stellbereich für die Drehzahl noch eine ausreichende Genauigkeit erzielt, da fur die Bildung des-Drehzahl-Istwertes die doppelte Anzahl von Impulsen zur Verfiigung steht. Durch die Umwandlung in digitale Impulse wird die Beeinflussung des Drehzahl-Istwertes durch Amplitudenschwankungen der Steuersignale ausgeschaltet. Dies trägt ebenfalls zu einer Verbesserung aer Genauigkeit der Drehzahlregelung bei. Die Verdoppelung der Impulszahl führt außerdem zu einer Verbesserung der Regeldynamik, da pro Umdrehung des Permanentmagnetläufers 1 mehr Impulse zur t:er fügung stehen.
4 Patentansprüche 1 Figur

Claims

Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung zur Bildung eines Drehzahl-Istwertes für eincn drehzahlgeregelten Elektronikmotor, dessen elektronischer Kommutator über eine an magnetfeldempfindliche Elemente angeschlossene und impulsförmige Ausgangssignale liefernde Auswahlschaltung gesteuert ist, und bei dem die mafrnetfeldem.ptindlichen Elemente räumlich in der Mitte zwischen den Achsen von zwei Ständerwicklungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Eingang des Drehzahlreglers (12) verbundener Digital-Analog-Wandler (17) vorgesehen ist9 dem über eine Auswerteschaltung (15) digitale Impulse zugeführt sind, welche von der Auswerteschaltung (15) durch Auswerten der positiven und/oder negativen Flanken von mittels Spannungskomparatoren (13, 14) aus den in den Ständerwicklungen (3, 4) induzierten Spannungen erzeugten Impulsen und der impulsförmigen Ausgangssignale der Auswahlschaltung (10) gebildet sind.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer geradzahligen Anzahl von Ständerwicklungen (2 bis 5) nur an die Hälfte der Anzahl der Ständerwicklungen (3 und 4) jeweils ein Spannungskomparator (13 bzw. 14) angeschlossen ist und die von den Spannungskomparatoren (13 und 14) erzeugten Impulse sowohl direkt als auch über eine Inverterstufe (16) der Auswerteschaltung (15) zugeführt sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungskomparatoren Operationsverstärker (13, 14) vorgesehen sind, die mit ihrem invertierenden und nichtinvertierenden Eingang an das sternpunktseitige und kommutatorseitige Wicklungsende jeweils einer Ständerwicklung (-3 und 4) angeschlossen sind.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dafä die Auswerteschaltung (15) qus Differenziergliedern besteht.