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DE20021290U1 - Circuit arrangement for electronic stop detection in synchronous motors - Google Patents

Circuit arrangement for electronic stop detection in synchronous motors

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Publication number
DE20021290U1
DE20021290U1 DE20021290U DE20021290U DE20021290U1 DE 20021290 U1 DE20021290 U1 DE 20021290U1 DE 20021290 U DE20021290 U DE 20021290U DE 20021290 U DE20021290 U DE 20021290U DE 20021290 U1 DE20021290 U1 DE 20021290U1
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DE
Germany
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circuit arrangement
motor
reaching
criterion
end stop
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Expired - Lifetime
Application number
DE20021290U
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Electric Dresden GmbH
Original Assignee
Saia Burgess GmbH
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Publication date
Application filed by Saia Burgess GmbH filed Critical Saia Burgess GmbH
Priority to DE20021290U priority Critical patent/DE20021290U1/en
Publication of DE20021290U1 publication Critical patent/DE20021290U1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

Schaltungsanordnung zur elektronischen Anschlagerkennung bei SynchronmotorenCircuit arrangement for electronic stop detection in synchronous motors

Die Erfindung betrifft die Gewährleistung eines definierten Abschaltverhaltens von Synchronmotoren.The invention relates to ensuring a defined shutdown behavior of synchronous motors.

Bei der Ausführung von Stellvorgängen mit Synchronmotoren werden Endlagen üblicherweise mit Endschaltern auf mechanischem, induktivem oder optischem Wege erkannt.When carrying out positioning operations with synchronous motors, end positions are usually detected using limit switches in a mechanical, inductive or optical manner.

So ist beispielsweise der Einsatz mechanischer Lösungen zur Präzisierung der Stellvorgänge ein zweifelhafter Ausweg, da der exakte Stellweg oder Stellwinkel von den Montagetoleranzen abhängt. Bei Systemen, die eine Schließfunktion realisieren, ist ausgehend von solchen Unsicherheiten eine aufwendige mechanische Lösung erforderlich, da der Motor erst abgeschaltet werden darf, wenn beispielsweise der Schließvorgang wirklich abgeschlossen ist. Dazu kommen Probleme, die mit dem Verschleiß mechanischer Systeme und der notwendigen Justage einhergehen.For example, the use of mechanical solutions to make the adjustment processes more precise is a dubious solution, as the exact adjustment path or angle depends on the assembly tolerances. In systems that implement a locking function, such uncertainties require a complex mechanical solution, as the motor may only be switched off when, for example, the locking process is actually complete. In addition, there are problems associated with the wear and tear of mechanical systems and the necessary adjustment.

Eine zweite Möglichkeit bildet das Einschalten des Synchronmotors in offener Steuerkette für einen bestimmten Weg oder eine bestimmte Zeit nach DE 200 08 483.6 Ul. Hierbei wird die Phasenlage der an den beiden Motorspulen anliegenden Spannung gemessen und dadurch die Schalterstellung und somit die Drehrichtung bestimmt. Zur Durchführung des Stellvorganges wird der Motor nach Vorwahl der Dreh- bzw. Stellrichtung mittels nur eines verbliebenen Schaltelementes eingeschaltet. Von der Auswerteelektronik wird beginnend mit dem Einschaltvorgang die Zahl der Perioden gezählt, die der Motor eingeschaltet ist.A second possibility is to switch on the synchronous motor in an open control chain for a certain distance or a certain time according to DE 200 08 483.6 Ul. In this case, the phase position of the voltage applied to the two motor coils is measured and the switch position and thus the direction of rotation is determined. To carry out the control process, the motor is switched on using only one remaining switching element after the direction of rotation or control has been preselected. Starting with the switch-on process, the evaluation electronics count the number of periods that the motor is switched on.

Nach Erreichen der Periodenzahl, die einem festgelegten Wert und damit einem bestimmten Stellweg bzw. Stellwinkel entspricht, wird der Motor mit dem einen Schaltelement wieder abgeschaltet.After reaching the number of periods, which corresponds to a specified value and thus a certain travel or angle, the motor is switched off again using one of the switching elements.

Nachteilig ist bei dieser Lösung neben dem Verschleißproblem die Geräuschentwicklung falls der Motor schon am Anschlag steht und noch eine gewisse Zeit bestromtThe disadvantage of this solution, in addition to the wear problem, is the noise generated if the motor is already at the limit and is still powered for a certain time.

wird. Weiterhin erfolgt keine Rückmeldung, ob das System wirklich den Anschlag erreicht hat.Furthermore, there is no feedback as to whether the system has actually reached the stop.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Schaltungsanordnung vorzuschlagen, mit der ein Endanschlag erkannt und der Motor abgeschaltet wird. Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object of the invention is therefore to propose a circuit arrangement with which an end stop is detected and the motor is switched off. An inventive solution to this object is specified in claim 1. Further developments of the invention are characterized in the subclaims.

Nach der Konzeption der Erfindung werden die Spitzenwerte der Spannungen an den beiden Motorphasen A und B über mehrere Perioden ermittelt, für den Fall, dass ein Endanschlag erreicht wird, ändert sich der Spannungsabfall der über den Motorkondensator Cl versorgten Wicklung signifikant und damit auswertbar. Auf diese Weise wird ein Endanschlag unverzüglich erkannt und der Motor abgeschaltet.According to the concept of the invention, the peak values of the voltages on the two motor phases A and B are determined over several periods. In the event that an end stop is reached, the voltage drop of the winding supplied via the motor capacitor Cl changes significantly and can therefore be evaluated. In this way, an end stop is immediately detected and the motor is switched off.

Die Hauptvorteile der neuen Lösung bestehen darin, dass das System selbständig einen vorgegebenen Stellbereich erkennen kann und dass Verschleiß sowie Geräuschbildung minimiert werden.The main advantages of the new solution are that the system can independently recognize a given setting range and that wear and noise are minimized.

Die Lösung eignet sich sowohl für rotatorisch als auch linear stellende Synchronmotoren. The solution is suitable for both rotary and linear synchronous motors.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnungen in Fig. 1 und 2, die zwei bevorzugte Ausführungsvarianten der neuen Abschaltsteuerung für Synchronmotoren veranschaulichen.Further details, features and advantages of the invention emerge from the following description of an embodiment with reference to the associated drawings in Fig. 1 and 2, which illustrate two preferred embodiments of the new shutdown control for synchronous motors.

Fig. 1 zeigt das Schema der neuen elektronischen Anschlagerkennung für Synchronmotoren anhand einer ersten Schaltungsanordnung zur Abschaltsteuerung. Die Schaltung umfasst die Hauptbaugruppen Motor 4 mit Motorphasen 4.1 (A und B), Motorkondensator 5 (Cl), Auswerte- und Ansteuerelektronik 6 sowie Schaltelement zur Abschaltung des Synchronmotors bei Erreichen einer Endlage. Die Vorwahl der Drehrichtung des Synchronmotors 4 erfolgt über den Schalter 8.Fig. 1 shows the diagram of the new electronic stop detection for synchronous motors using a first circuit arrangement for shutdown control. The circuit comprises the main components motor 4 with motor phases 4.1 (A and B), motor capacitor 5 (Cl), evaluation and control electronics 6 and switching element for switching off the synchronous motor when an end position is reached. The direction of rotation of the synchronous motor 4 is preselected using switch 8.

Über die Messpunkte 1 bis 3 werden beispielsweise die Messwerte für die Spannungsabfälle und/oder die Potentialdifferenzen erfasst und in der Auswerte- und Ansteuerelektronik 6 ausgewertet.For example, the measured values for the voltage drops and/or the potential differences are recorded via measuring points 1 to 3 and evaluated in the evaluation and control electronics 6.

Wird vom Stellantrieb ein Endanschlag erreicht, so kommt es beispielsweise zu einer Signifikaten Änderung des Spannungsabfalls der über den Motorkondensator 5 versorgten Motorphasen 4.1.If the actuator reaches an end stop, there will be a significant change in the voltage drop of the motor phases 4.1 supplied via the motor capacitor 5.

Im Ergebnis dieses Spannungsabfalls wird von der Auswerte- und Ansteuerelektronik das Schaltelement 7 angesteuert und die Bestromung des Motors 4 wird unterbrochen.As a result of this voltage drop, the switching element 7 is activated by the evaluation and control electronics and the current supply to the motor 4 is interrupted.

Eine zweite Schaltungsanordnung zur Abschaltsteuerung von Synchronmotoren, die das neue Prinzip der elektronischen Anschlagerkennung nutzt, zeigt Fig. 2.A second circuit arrangement for switching off synchronous motors, which uses the new principle of electronic stop detection, is shown in Fig. 2.

Die Schaltung ist dann von Vorteil, wenn der Motor 4 nicht direkt über einen Richtungsschalter 8, wie in Fig. 1 angegeben, betätigt wird, sondern eine übergeordnete Steuerung 9 oder auch nur zwei (nicht eingezeichnete) Taster, z.B. mit Kleinspannung betrieben, die die Stellbewegung auslösen sollen, vorhanden ist. In diesem Fall ist die Auswerte- und Ansteuerelektronik 6 in den Steuerkreis zwischen Taster und Schaltelemente eingebunden. Dafür kann das Schaltelement 7 aus Fig. 1 als zusätzliches Element entfallen, weil die Schaltelemente in den Motorzuleitungen 10 die Funktion mit übernehmen können (Zuschalten zum und Trennen des Motors vom Speisenetz).The circuit is advantageous when the motor 4 is not operated directly via a direction switch 8, as shown in Fig. 1, but there is a higher-level control 9 or just two (not shown) buttons, e.g. operated with low voltage, which are intended to trigger the actuating movement. In this case, the evaluation and control electronics 6 are integrated into the control circuit between the button and the switching elements. The switching element 7 from Fig. 1 can be omitted as an additional element, because the switching elements in the motor supply lines 10 can also take over the function (connecting the motor to and disconnecting it from the power supply).

• · · ♦• · · ♦

Liste der BezugszeichenList of reference symbols

11 MesspunktMeasuring point 22 MesspunktMeasuring point 33 MesspunktMeasuring point 44 Motorengine 4.1 Motorphasen4.1 Motor phases 55 MotorkondensatorMotor capacitor 66 Auswerte- und AnsteuerelektronikEvaluation and control electronics 77 SchaltelementSwitching element 88th Schalter für DrehrichtungSwitch for direction of rotation 99 übergeordnete Steuerunghigher-level control 1010 Schaltelemente in den MotorzuleitungenSwitching elements in the motor supply lines

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung zur elektronischen Anschlagerkennung von Synchronmotoren, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Spannungen der beiden Motorphasen A und B (4.1) an den Meßpunkten (1, 2) bezogen auf die Masse (3) oder die Potentialdifferenz zwischen den beiden Motorphasen A, B (4.1) an den Messpunkten (1, 2) gemessen wird, b) diese Spannungen über eine Auswerte- und Ansteuerelektronik (6) direkt ausgewertet, oder die Potentialdifferenz zwischen den beiden Motorphasen (4.1) und/oder deren Spektrum ausgewertet werden und bei Vorliegen des Kriteriums für das Erreichen eines Endanschlags die Bestromung des Motors (4) über das Schaltelement (7) unterbrochen wird. 1. Circuit arrangement for electronic stop detection of synchronous motors, characterized in that a) the voltages of the two motor phases A and B ( 4.1 ) at the measuring points ( 1 , 2 ) relative to the mass ( 3 ) or the potential difference between the two motor phases A, B ( 4.1 ) at the measuring points ( 1 , 2 ) is measured, b) these voltages are evaluated directly via an evaluation and control electronics ( 6 ), or the potential difference between the two motor phases ( 4.1 ) and/or their spectrum are evaluated and, if the criterion for reaching an end stop is met, the current supply to the motor ( 4 ) is interrupted via the switching element ( 7 ). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kriterium für das Erreichen eines Endanschlages die Änderung des Spannungsabfalls der über den Motorkondensator Cl (5) versorgten Phase gilt. 2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the criterion for reaching an end stop is the change in the voltage drop of the phase supplied via the motor capacitor Cl ( 5 ). 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kriterium für das Erreichen eines Endanschlages eine Änderung der Kurvenform der ausgewerteten Spannung dient. 3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a change in the curve shape of the evaluated voltage serves as a criterion for reaching an end stop. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kriterium für das Erreichen eines Endanschlages eine Änderung der Potentialdifferenz zwischen den Motorphasen A, B (4.1) dient. 4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a change in the potential difference between the motor phases A, B ( 4.1 ) serves as a criterion for reaching an end stop. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kriterium für das Erreichen eines Endanschlages eine Änderung des Spektrums der Spannung der über den Motorkondensator Cl (5) versorgten Phase dient, wobei vorzugsweise die Spektralanteile bei n . 1,5-fache Betriebsfrequenz erhöht sind. 5. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a change in the spectrum of the voltage of the phase supplied via the motor capacitor C1 ( 5 ) serves as a criterion for reaching an end stop, wherein the spectral components are preferably increased at n . 1.5 times the operating frequency. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Bezugswert für das Erreichen des Kriteriums entweder ein fest eingespeicherter Wert oder ermittelte Werte aus vorangegangenen Perioden vorgegeben sind. 6. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that either a permanently stored value or determined values from previous periods are specified as the reference value for reaching the criterion.
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