DE2534745B2 - Schaltungsanordnung zur bildung eines drehzahl-istwertes aus den in den staenderwicklungen eines drehzahlgeregelten elektronikmotors induzierten spannungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Bildung eines Drehzahl-Istwertes aus den in den Ständerwicklungen eines drehzahlgeregelten Elektronikmotors induzierten Spannungen, dessen elektronischer Kommutator über eine an magnetfeldempfindliehe Elemente angeschlossene und impulsförmige Ausgangssignale liefernde Auswahlschaltung gesteuert ist und bei dem die magnetfeldempfindlichen Elemente räumlich in der Mitte zwischen den Achsen von zwei Ständerwicklungen angeordnet sind.

Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der »Siemens-Zeitschrift« 1971, Seiten 206 bis 208 bekannt. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung werden mit Hilfe von Auskoppeldioden die in den Ständerwicklungen induzierten Spannungen ausgekoppelt und dem Drehzahlregler 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 einer Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art nach der Erfindung durch einen mit dem Eingang des Drehzahlreglers verbundenen Digital-Analog-Wandler, dem über eine Auswerteschaltung digitale Impulse zugeführt sind, welche von letzterer durch Auswerten der positiven und/oder negativen Flanken von mitteis Spannungskomparatoren aus den in den Ständerwicklungen induzierten Spannungen erzeugten Impulsen und der impulsförmigen Ausgangssignale der Auswahlschaltung gebildet sind.

Dadurch, daß von der Auswerteschaltung sowohl die von den induzierten Spannungen als auch von den magnetfeldempfindlichen Elementen 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 AuswerteschaJtung 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 Steuersignale und auch nicht von der Amplitude der induzierten Spannungen ab.

Nath einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Schaltungsaufwand dadurch reduziert werden, daß bei einer geradzahligen Anzahl von Ständerwicklungen nur an die Hälfte der Ständerwicklungen jeweils cm 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. Somii genügt es, den mittels eines Spannungskomparators aus der in der einen Ständerwicklung induzierten Spannung erzeugten Impuls mittels einer Inverterstufe in seiner Polarität umzukehren.

Als Spannungskomparatoren eignen sich vorteilhafterweise Operationsverstärker, die mit ihrem invertierenden und nichtinvertierenden Eingang an das sternpunktseitige und das kommutaiorseitige 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 zweckniäßieerweise 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 unabhängig von der Amplitude der einzelnen Steuersignale.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird der Gegenstand der Erfindung nachfolgend näher beschrieben.

Mit 1 ist der Permanentmagnetläufer eines Elektronikmotors bezeichnet. Die Ständerwicklungen 2 bis 5 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 Hallgenerato-

ren 7 und 8 angeordnet Diese Hallgeneratoren sind mit ihren Hallspannungsanschlüssen an einen Halispannungsverstärker 9 angeschlossen. Der Ausgang des Hallspannungsverstärkers 9 ist an eine Auswahlschaltung 10 geführt, weiche den elektronischen Kommutator 6 steuert. Über den elektronischen Kommutator 6 werden die Ständerwicklungen 2 bis 5 mit dem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle U verbunden. Der Sternpunkt der 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 Auswerteschaltung 15 ist weiterhin mit dem Ausgang der Auswahlschaltung 10 verbunden. Der Ausgang der Auswerteschaltung 15 führt zu dem Eingang eines Digital-Analog-Wandlers 17, dessen Ausgang an eine dem Drehzahlregler 12 vorgeschaltete Vergleichsstufe 18 geführt 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 !7 kommenden Drehzahl-Istwert U\ noch ein Drehzahl-Sollwert L6 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 Polaritätswecnsel 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 ίο der Mitte zwischen den Achser von zwei Ständerwicklungen sind die Signale der Auswahlschaltung 10 um 45° gegenüber den von den induzierten Spannungen abgeleiteten Signalen verschoben. Die Auswerteschaltung 15 erhält somit pro Umdrehung des Permanently magnetläufers 1 acht Signale. Mittels in der Auswerteschaltung 15 enthaltenen Differenziergliedern werden die anstehenden Rechtecksignale in nadeiförmige 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 lh 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 für die Bildung des Drehzahl-Istwertes die doppelte Anzahl von Impulsen zur Verfügung steht. Durch die Umwandlung in digitale Impulse wird die Beeinflussung des Drehzahl-Istwertes durch Amplitudenschwankungen der Steuersignale ausgeschaltet. Dies trägt ebenfalls zu einer Verbesserung der Genauigkeit der Drehzahlregelung bei. Die Verdoppelung der Impulszahl führt außerdem zu einer Verbesserung der Regeldynamik, da pro Umdrehung des Permanentmagnetläufers 1 mehr Impulse zur Verfügung stehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Bildung eines Drehzahl-Istwertes aus den in den Ständerwicklungen s eines drehzahlgeregelten Elektronikmotors induzierten Spannungen, dessen elektronischer Kommutator über eine an magnetfeldempfindliche Elemente angeschlossene und impulsförmige Ausgangssignale liefernde Auswahlschaltung gesteuert ist, und bei ι ο dem die magnetfeldempfindlichen Elemente räumlich in der Mitte zwischen den Achsen von zwei Ständerwicklungen angeordnet sind, gekennzeichnet durch einen mit dem Eingang des Drehzahlreglers (12) verbundenen Digital-Analog-Wandler (17), dem über eine Ausverteschaltung (15) digitale Impuise zugeführt sind, welche von letzterer 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 !,dadurch gekennzeichnet, daß bei einer geradzahligen Anzahl von Ständerwicklungen (2 bis 5) nur an die Hälfte 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 (13, 14) Operationsverstärker vorgesehen sind, die mit ihrem invertierenden und nichtinvertierenden Eingang an das sternpunktseitige und das kommutatorseitige Wicklungsende jeweils einer Ständerwicklung (3,4) angeschlossen sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die \ jswerteschaltung (15) aus Differenziergliedern besteht.