?
Funkt
io
nsbesch
reibu
ng
Motorelektronik 930
O
Die
Motorelektronik
ME 930 O
besteht
aus den
Funktionsgruppen:
Motorelektronik mit Drehzahl-
und Pitch-Regelung
Ouarzteil
mit
Teiler und
Phasenvergleicher
Leuchtst
ro bo sko
pscha
ltu
n
g
lvlotorbrückenendstuf
e und
Spann un
gsversorgu
n
g
Motorelektronik
Die Frequenz
des 200-poligen
Generators
wird
mit C 90'1
0
von höher-
frequenten
Störspannungen
befreit
und
gelangt
über
C 901 1
an den
Vorverstärker, bestehend
aus T 9004,
R 9017
und R 9019.
Dieser
ver-
stärkt
das Signal
180fach und
steuert
über Pin 2
den als Schmitt-Trigger
geschalteten
Operationsverstärker
lC
9005
an. lvit R 90'l
8 und C 9012
wird der Arbeitspunkt
eingestellt.
Dle
Mitkoppelung
durch C 9013
be-
schleunigt
den Umschaltvorgang.
R 9020
schafft eine
def
inierte
An-
sprechschwelle
des OP, der an
Pin
1
steilflankige
lmpulse abgibt. Diese
gelangen
überden
lnverter lC 9006
Pin 112 an
das
Ouarzteil.
Die lmpulse
werden
mit C
90i4,
R
9022
und R 9023differenziert
und steuern
den
Transistor T 90O5
kurzzeitig
an,
der
über den Strombegrenzungswiderstand
R
gO24
den
zeitbestimmenden
Kondensator C 9015 entlädt.
Über
die
Widerstände
R
9025
-9028
wird
ie
nach eingestellter Drehzahl
C9015
in
Richtung
Masse aufgeladen. Bei Drehzahl
33 ist nur R 9027 und
B 9028 wirksam,
bei Drehzahl 45 wird
der Analogschalter
lC
9007
Pin 3/4
leitend
und
die
Widerstände R 9025
und R
9026
werden
dazugeschaltet.
Beim
Drehzahlabgleich
ist also immer zuerst
"33"
und
dann
"45" e1tn-
zustellen. Die
so
gewonnene
sägezahnförmige Spannung liegt
an
Pin 6
des
lC 9005 und wird
mit der durch R
9029 und
R
9032
gebildeten
Mittenspann
ung verglichen. U
ntersch reitet die
Sägezahnspannu
n
g
d
iese
Mittenspannung,
so entsteht am Ausgang
Pin
7 ein
positiver
lmpuls, der
3 Funktionen
auslöst:
Über
lC
9006
Pin
3l4wird
der Analogschalter
lC 9007
Pin
10/11
geöff-
net.
Die Spannung an C 9020 bleibt unverändert und
der Motor
wird
übrer den V-MOS-Transistor
T 9008 weiterhin mit dem aus der
zuvor
er-
folgten
Messung
entstandenem Strom angesteuert.
Das Differenzierglied
C 9017 und R 9034 steuert über den Analog-
schalter lC
9007
Pin 8/9
T 9006
kurzzeitig
an,
der
dann C
9019 entlädt.
Über die
Entladeschutzdioden
D
9008/9009
und den Einstellregler
R
9038 wird C
9019
nach erfolgter Entladung
für
die
Dauer
des Ein-
gangsimpulses
annähernd linear
aufgeladen. Die
Höhe
der Ladeschluß-
spannung ist
dabei
abhängig
von der Dauer des Stromimpulses.
Fällt
dieser
auf
Null
zurück, so bleibt
dle Spannung des C
9019 konstant
und wird, nachdem lC
9007
Pin
10/11 niederohmig geworden
ist, auf
den
Speicherkondensator
C 9020 übertragen. der
über T 9008 den
Motor
ansteuert.
R
9036, R 9037, R 9039,
D 9010 und C 9018
dienen
dem
sicheren An-
laufen und verhindern ein Hochdrehen
des Motors.
Anlaufurkennung
Am Sourcewiderstand
R
9044
des
T
9008
fällt
durch den Motorstrom
eine
Spannung ab, die etwa die
Größe
des
Drehmomentes
des
Motors
anzeigt. Über den
Spannungsteller
R 9042 und R
9043
wird bei einer
Belastung von
)5.10-2
Nm
und im
Anlauffall der Transistor
T
9OO7
angesteuert,
was
am
Kollektor ein
Low-Signal
entstehen
läßt.
Dieses
steuert
den Inverter lC
9006
Pin
5/6
an, der über D
9005
die
Ouarz-
synchronisierung aktiviert und ein Steuersignal
zur
Displaydunkel-
steuerung abgibt.
Weiterhin
wird von T 9007 über
R
9033 und D 9007
die an Pin
5
lC
9005
anliegende Spannung
geringfügig
abgesenkt, was
Überschwingen verhindert und sauberes
Einrasten
auch bei Pitch-Betrieb
sicherstellt. Beim
Ouarzbetrieb
wird dieser
Einfluß
durch die
Diode
D 9006 wirksam, da dort
die hier nachteilig
wirkende Kompensations-
schaltung ausgeschaltet ist.
Ko
mpensationsscf altun
g
Die
drehmomentabhängige
Spannung
am Sourcewiderstand B 9044
wird mit
R
9045 und
R
9046
geteilt
und trägt über
den Widerstand
R
9032 zur
Erzeugung
der
Vergleichsspannung
an
Pin
5 des.lC 9OO5
bei. Wird nun d
ie
Drehmomentbelastung erhöht, steigt die Spannung
an R
9044 und
auch die Spannung an Pin
5. Der zuvor
entstandene
Drehzahlabfall
wird
kompensiert.
Diese
Regelung wird
mit dem
Quarzl
Pitch-Schalter durch Kurzschließen von R
9046
aufgehoben.
Über den Analogschalter lC
9007
Pin
112
und den Widerstand F 9O3O
wird die an den Pitch-Potentiometern
P
33 und
P 45
eingestellte Teil-
spannung zusätzlich
auf Pin 5
des lC
9005
gelegt,
was
eine
Drehzahlver-
änderung
von
16
% möglich
macht.
Bei
Ouarzbetrieb
wird
durch Öff nen
von lC
9007
Pin 112 die Pitch-Regelung unwirksam.
Cluarzteil
Das
Ouarzteil
hat
die Aufgabe, dte
Zeiltef erenz zur
Ansteuerung
des
Stroboskops und
des
Phasenvergleichers
bereitzustellen.
Mit Hilfe des
Phasenvergleichers
wi rd die Drehzahlregelschaltung
derart beeinflußt,
daß sich
eine
geschlossene
Phasenregelschleife
ergibt
(PLL),
wodurch
die
Genauigkeit
des Ouarzoszillators
auf
die der Drehzahl
übertragen
wird.
Der Ouarzoszillator,
bestehend
aus T
9001,
C
900'l
-3, R 9001,
R 9002
und
dem
Ouarz O
9001
steuert
an
Pin 9 den
programmierbaren
Teiler
I C 9001
an. Steht
der Drehzahl umschalter
auf Stell un9
"33",
so
haben
d
ie
Eingangsdaten
P1 bis
Pg
folgendes
Bitmuster:
L H
L L L H L
H. Dies
entspricht
der
Dezimalzahl
162,
wobei
die Wertigkeit
von
P1
-
Pg den
Zahlen 1
,
2,4,
B,
16,32,64, 128
entspricht.
Auf
Stellung
"45"
wird
durch das Bitmuster
(P1
-
Pg)
L
L L
L L
L
H H dieDezimalzahl
120
dargestellt.
Dabei ist,
bedingt
durch Pin 2,die Wertigkeit
von
P1
bis
Pg:
1,
2, 4, 8, 10,
20, 40,80.
Am Ausgang
Pin 15 sind
nun
die
Frequenzen
28,44
kHz bzw. 38,40
k1z zur
weiteren Frequenzteilung
verfügbar'
Mit dem
lC
9003
werden
mit 8 Stufen
die
Frequenzen
111
Hzbzw.
150
Hz
erzeugt,
die
genau den Regelfrequenzen für
die
Drehzahlen
33
und
45 entsprechen.
Über den
lnverter lC 9006
Pln
'1
1/10
wird der
Phasenvergleicher,
bestehend
aus den zwei D-Flip-Flops
im
lC 9004
so-
wie
R 90'1
0 und
D
9001
,
mit
dem Frequenzsollsignal
angesteuert.
Den
lstwert
der augenblicklichen
Drehzahl erhält
er Über
den lnverter
lC 9006 Pin
112 von
Pin
1
des lC 9005. An
den Ausgängen
Pin
'13
und
Pin 2 des lC
9004
stehen
die
lnformationen über
den Phasenwinkel
von
-
360
bis
+
360 in Form
von variablen
lmpulsbreiten
an. Diese Sig-
nale werden von
den Dioden D 9002
und D 9003 entkoppelt
und mit
R 9011,
R
9012
so
an die Regelelektronik
angepaßt,
daß
sich
ein
Synchronhaltebereich
von
-5
%
bis
+2o/o
ergibt. Die
Synchronisierung
wird
dadurch erreicht,
daß bei voreilendem Phasenwinkel
ein
positiver
Strom über
R
9011
zum
drehzahlbestimmenden Kondensator
C
9015
fließt.
Dadurch wird
die Sägezahnspannung verkleinert
(von
+12
V aus
gemessen),
was
einen Rückgang
des Motorstromes zur Folge
hat. Bei
nacheilendem
Phasenwinkel
fließt
über
R
9012
ein
negativer
Strom zum
C 9015,
wodurch eine
Erhöhung des
Motorstromes
erreicht
wird. Dies
führt
dann
jeweils
dazu, daß die vorgegebene Drehzahl erhalten
bleibt.
Ho
cfi
I
a ufsynch ronis
i
er
un
g
Steigt der
Motorstrom durch
erhöhte Drehmomentbelastung
oder beim
Hochlaufen stark an, so
wird
durch
den Spännungsabfall an R 9044 über
T
9O07
und I C
9006
Pi n 5/6 d
ie
Hoch
laufsynchronisierung ei
ngeschaltet,
indem die
Diode
D
9OO5
in den
gesperrten
Zustand
gebracht
wird. Die
Generatorimpulse
am lC
9005
Pin
1 werden
hinterdem
Inverter lC 9006
Pin 112 mit C
9007
und R
9005
differenziert und
gelangen
dann über
R
9006 auf
den Rücksetzeingang des
Ouarzteilers,
dessen Ausgangsfre-
quenz
dadurch synchron mit der
Generatorfrequenz
läuft. Am Ausgang
des Phasenvergleichers
liegt
damit
kein
drehzahlveränderndes
Signal
an,
wodurch der Antrieb exakt
bei
Nenndrehzahl
einrastet. Da nun der
Spannungsabfall an R
9044 verschwindet, wird
Pin
6
des
lC
9006
Pin 5/6
Low, wodurch D 9005 leitend und die Hochlaufsynchronisierung
ausge-
schaltet
wird.
Der
nun
wieder
freilaufende
Ouarzteiler
hält
über den
Phasenverg
leicher
d
ie
D rehzah I
phasensta
rr f est.
Le
uchtstroboskop
Die
quarzgenaue
Ausgangsf requenz des
Teilers
lC9002wird
mit
R
9009,
C
9008
und
R 9013 differenziert
und über
die
Diode D
9004
auf die
Basis des
T 9002
gegeben.
Dieser
geht
dabei kurzzeitig
in den
gesperrten
Zustand
über,
wodurch sich
an der Basis des T
9003 eine
aus
den als
Spannungsteiler geschalteten
Widerständen R
9014 und R
9015
erzeug-
ten Spannung
einstellt. Diese Basisspannung steuert nun
T 9003 soweit
durch, bis am Emitterwiderstand
R
9016
eine
um et\4a 0,7 Volt niedrigere
Spannung
als an der
Basis entsteht. Da
die
Basisspannung konstant
ist,
ist
auch
die Spannung an
R 90i6 konstant,wodurchder
Kollektorstrom
nahezu
unabhän
gig
vom
Verbraucherwiderstand
(Leuchtdiodenspannung)
ist. Die Stroboskopleuchtdioden
leuchten also mit konstantem
impuls-
förmigen
Strom, wobei
dje
Einschaltdauer
hauptsächlich
von C 9008
und R
9013
abhängt.
Die
Folgefrequenz
beträgt bei 33 Upm 55,5 Hz,
bei 45 Upm 75 Hz
und
ist
quarzgenau.
Moto
rbrückenen dstufe und die
Spann un
gsversorgung
Die nachfolgende Schaltung ist auf
separater
Leiterplatte aufgebaut. Die
Kommutierungstransistoren
T
9201
bis T
9204
werden
von den
im
Moto
r angeo rd neten
Ha
I
I
generatoren abwechsei
nd
angesteuert, wod
urch
sie
je
nach
Drain-Source-Widerstand
des T
9008
mehr
oder weniger stark
durchsteuern. Über
die Widerstände
R
9202
-
R
9205
werden
dadurch
die entsprechenden PNP-Transistoren
T
9205
-
T 9208 leitend,
die eine
Brückenschaltung
ergeben.
Paarweise werden dann die
Transistoren
T
9201
und T 9206,
I
g2O2
und T 9205,
T
9203
und
I
92OB,T 9204
undf 9207
geschaltet. C
9202
und C 9203
verhindern beim Umspringen
der Brücke
steile Stromflanken.
Die
Hallqeneratorspannung wird mit
F 9201
und den im
lvlotorbef
indlichen
1,i
kOhm
Widerständen erzeugt.
Zur
besseren
Wärmeableitung sind
die Transistoren T 9201
-
T 9204
auf ein Kühlblech
geschraubt,
wo
sich auch der Spannungsregler für
die
Regelelektronik befindet. C 9201
und C
9204
unterdrücken
dessen
Schw i
ngneigu ng.
/^
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