DE3424247C2

DE3424247C2 -

Info

Publication number: DE3424247C2
Application number: DE3424247A
Authority: DE
Inventors: Peter 6800 Mannheim De Bufe; Karl-Ludwig Dipl.-Ing. 6905 Schriesheim De Eiffert
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1984-06-30
Filing date: 1984-06-30
Publication date: 1992-07-16
Also published as: DE3424247A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltungsanordnung für einen kollektorlosen Gleichstrom motor, der eine Kommutierungseinrichtung mit we nigstens zwei Sensoren zur Erzeugung von in einer be stimmten Phasenbeziehung aufeinanderfolgenden Ansteuer signalen für wenigstens zwei Motorwicklungen enthält.

Solche Gleichstrommotoren sind bekannt und wegen ihres problemlosen Aufbaus und der variabel einstellbaren Drehzahl für einen großen Anwendungsbereich qualifiziert. Als Sensoren werden in der Regel optische Abtastelemente (Lichtschranken) oder Hallsensoren ver wendet, deren Signale über eine Ansteuerlogik und eine Verstärkerschaltung einen Spulenstrom in den Wicklungen erzeugen.

Insbesondere bei Stellantrieben, bei denen diese Motoren zum Einsatz gelangen, wird eine hohe Zuverlässigkeit ge fordert, vor allem, wenn eine Last an der Motorwelle an greift und ein Ausfall des Motors zu unkontrollierten Stellbewegungen führen würde. Eine Schwachstelle des Mo tors sind bekannterweise die Sensoren bzw. deren Signale.

Letztere können durch äußere Einflüsse gestört werden oder durch Ausfallen des Sensors undefinierte Schaltzustände annehmen.

Ausgehend von einer bekannten Schutzschaltungsanordnung für einen Motor mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 (DE-AS 13 03 612) ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, die zusätzliche Sicherheit bei Funktionsstörungen von Komponenten des Motors bietet.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Überprüfung der Drehbewegungen des Motors ist es möglich, alle Komponenten des Motors aus der Bewegungserkennung auf ihre Funktion zu überwachen. Eine fehlerhafte Bewegung oder der Stillstand des Rotors trotz vorhandener Ansteuerung wird erkannt und setzt den Motor fest.

Zur eindeutigen Bestimmung der Bewegung kann durch eine Zeitverzögerungsschaltung die Anlaufzeit des Motors überbrückt und außerdem durch ein Drehzahlschwellensignal bei zu geringer Drehzahl des Motors, die eine sichere Auswertung der Bewegung nicht zuläßt, die Prüfeinrichtung vorübergehend abgeschaltet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs beispiels näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Motoransteuerung eines kollektorlosen Gleichstrommotors,

Fig. 2 eine Schaltung für die Prüfeinrichtung,

Fig. 3 ein Impulsdiagramm der Sensorsignale.

Im Blockschaltbild Fig. 1 sind mit S1, S2, S3 die Signal leitungen der Sensorsignale bezeichnet. Die Signale der Geschwindigkeitssensoren werden über die Leitungen V1, V2 der Schaltung zugeführt.

Die Sensorsignale gelangen über Komparatoren 1, 2, 3 zu einem Festwertspeicher (PROM) 6, dem weiterhin ein Dreh richtungs-Istsignal - cw/ccw output - ein Stromregelsig nal S_R, das von einem Pulsweitenmodulator gebildet wird, ein Steuersignal cw/ccw input und ein Stop-Signal zuge führt wird. Das Drehrichtungs-Istsignal wird aus den bei den gegeneinander phasenverschobenen Geschwindigkeits signalen V1, V2, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind, mittels eines den Komparatoren 4, 5 nachgeschalteten Richtungsdecoders 7 gewonnen. Aus den von den Komparato ren 4, 5 gebildeten Signalen wird über eine EXOR-Ver knüpfung 8 ein Tachofrequenzsignal TF gebildet, das einem Frequenz-Spannungs-Wandler 9 zugeführt wird. Des sen Ausgangssignal erzeugt ein analoges Geschwindigkeits signal ω und über eine Komparatorschaltung 10 ein Signal ωmin bei Unterschreitung einer festgelegten minimalen Drehzahl.

Die dem Festwertspeicher 6 zugeführten Sensorsignale S1, S2, S3 sind in Fig. 3 dargestellt. Die Signale sind gegeneinander um 120° phasenverschoben und erzeugen in Verbindung mit den weiteren dem Festwertspeicher 6 zugeführten Steuersignalen Schaltsignale zur Ansteuerung der Motorspulen auf den Ausgangsleitungen Sp1-Sp6. Ein Ausfall beispielsweise des Sensors S3 führt dazu, daß dessen Signal auf einem low-Pegel verharrt (in Fig. 3 durch die gestrichelte Linie dargestellt). Dieser Aus fall wird dadurch erkannt, daß während den Zeiten t₀-t₁ und t₄-t₅ usw. alle Sensorsignale einen low- Pegel aufweisen, d. h. jede unzulässige Adresse führt zu einem Fehlersignal.

Die Überwachung der Geschwindigkeitssensoren, die eine inkrementale Spur abtasten und die Signale V1, V2 erzeu gen, wird durch die Fig. 2 dargestellt. Allgemein kann diese Schaltung dadurch beschrieben werden, daß mit den Signalen V1, V2 periodisch ein Reset-Signal für einen Zähler gewonnen wird, der von einem festen Takt ange steuert wird. Unterbleibt das Reset-Signal, kann der Zähler hochzählen und damit ein Fehlersignal auslösen. Da die Sensierung die Signalflanken der Signale V1, V2 zur Auswertung benutzt, muß der Motor kurzzeitig drehen, um einen Fehler feststellen zu können. Da Fehler inner halb einer Zeit von ca. 5 ms erfaßt werden, ein Anlauf des Motors aber erst nach einem Lösen der Motorbremse und einer dadurch bewirkten Verzögerung von ca. 15 ms erfolgt, muß die Erkennung eines Fehlers verzögert werden. Mittels eines Schieberegisters 11 wird das durch einen Fehler initiierte Stop-Signal um entsprechende Takte verzögert. Nach beispielsweise acht Taktzyklen wird das Stop-Signal wirksam. Bis zu diesem Zeitpunkt haben bei ordnungsgemäßer Funktion die Signale V1, V2 die Flip- Flop Schaltungen 12, 13 gesetzt.

Bei sehr kleinen Drehzahlen des Motors werden, um Feh lerauslösungen zu vermeiden, die Zähler 14, 15 gesperrt. Dies erfolgt mit dem Signal ωmin, dessen Erzeugung schon beschrieben wurde. Sowohl ein durch die Geschwindigkeits sensoren ausgelöstes Fehlersignal E_v, als auch das in Fig. 1 beschriebene Fehlersignal "Error", wird über eine "NOR"-Verknüpfung 16 einem bistabilen Schaltglied 17 zugeführt, dessen Ausgangssignal die Stop-Funktion des Motors bewirkt und das mittels eines Reset-Eingangs rück gesetzt werden kann.

Nachfolgend wird Fig. 2 näher erläutert. Die Signale V1, V2 werden mit den Schaltgliedern 18, 19 differenziert und Signale A1, A2 erzeugt (Fig. 3). Diese Signale ge langen zu OR-Gliedern 20, 21, das Signal A2 weiterhin zu dem Takteingang des Flip-Flop-Schaltgliedes 13 und das Signal A1 zu einem AND-Glied 22, dem auch das Q-Sig nal der Schaltung 13 zugeführt wird. Der Ausgang des AND- Gliedes 22 zeigt einen high-Puls wenn an den beiden Ein gängen V1, V2 Signale anstehen. Dieses Ausgangssignal wird der Flip-Flop-Schaltung 12 über den Takteingang zu geführt, dessen Ausgangssignal bei richtiger Arbeits weise der Sensoren einen low-Zustand einnimmt und dem AND-Glied 23 zugeführt wird. Ein -Signal kann über den Inverter 24 den Reset-Eingängen der Schaltungen 12, 13 und den OR-Gliedern 20, 21 zugeführt werden. Mittels diesem bzw. mittels den Signalen A1, A2 werden die Zähler 14, 15 zurückgesetzt, so daß diese im Normalfall keine Aus gangssignale erzeugen, welche über eine OR-Verknüpfung 25 zusammengefaßt und mit einer weiteren OR-Verknüfung 26 mit dem Ausgangssignal des UND-Gliedes 23 verknüpft das Fehlersignal E_v des Geschwindigkeitssensors bilden. Das -Signal wird direkt und über das Schieberegister 11 um 8 Takte verzö gert dem AND-Glied 27 zugeführt, dessen Ausgangssignal nur in Verbindung mit einem high-Pegel des -Ausgangs der Schaltung 12 bei fehlerhaftem Signal V1, V2 ein Ausgangs signal an dem AND-Glied 23 erzeugt. Mittels des Signals ωmin, das durch das Schieberegister um vier Takte verzö gert wird, werden die Zähler 14, 15 über die Eingänge bei zu geringer Drehzahl des Motors bzw. bei einer Dreh zahl, die unter einer bestimmten Schwelle liegt, blockiert. Es sei noch erwähnt, daß die Taktfrequenz, die an den Schaltungen 11, 14, 15 anliegt, 400 Hz be trägt.

Claims

1. Schutzschaltungsanordnung für einen kollektorlosen Gleichstrommotor mit einer Kommutierungseinrichtung mit wenigstens zwei Sensoren zur Erzeugung von in einer bestimmten Phasenbeziehung aufeinander folgenden Ansteuersignalen für wenigstens zwei Motorwicklungen, wobei eine Überwachungsschaltung vorgesehen ist, der die von den Sensoren erzeugten Signale zugeführt werden und die aufgrund einer Verknüpfung der Sensorsignale den Ausfall wenigstens eines Sensors feststellt, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich wenigstens ein Geschwindigkeitssensor vorgesehen ist, dessen Signale (V1, V2) einer Prüfeinrichtung (Fig. 2) zugeführt sind, die zur Ermittlung der Rotorbewegung dient und beim Erkennen einer fehlerhaften Bewegung oder eines Stillstandes des Rotors trotz vorhandener Ansteuerung den Motor festsetzt.

2. Schutzschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltung (1, 2, 3, 6) bei Ausfall wenigstens eines Sensors ein Fehlersignal erzeugt (Error), und zwar bei gleichem logischen Zustand aller Signale (S₁, S₂, S₃) der Sensoren.

3. Schutzschaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitverzögerungsschaltung (11) vorgesehen ist, welche die Prüfeinrichtung mit einer bestimmten Verzögerungszeit nach Inbetriebnahme des Motors aktiviert.

4. Schutzschaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Drehzahl des Motors, die unter einer bestimmten Schwelle liegt, die Prüfeinrichtung blockiert ist.