DE3039315C2 - Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines drehzahlregelbaren Elektromotors - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Versorgung eines drchzahlrcgelbarcn Elektromotors, welcher eine uuf einer Welle angeordnete Masse mit unterschiedlicher Massenschwerpunkts-Exzentrizität in Drehung versetzt, mit einer im Motorstromkreis angeordneten Regelschaltung, die in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Sollwert den zugeführten Motorstrom steuert und mit einem di·: Massenschwerpunkts-Exzentrizitälskraft der auf der Welle anzutreibenden Massen erfassenden Sensor, wobei in Abhängigkeit von dessen Meßergebnis über eine Steuerschaltung der Sollwert für die Drehzahl des Elektromotors in der Regelschaltung veränderbar ist.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist bevorzugt zur Stromversorgung des Antriebsmotors für eine Schleudertrommel einer Waschmaschine einsetzbar. Bei einer Waschmaschine ist die höchste Drehzahl, mit der ohne Gefahr für die Maschine geschleudert werden kann, von der Unwucht der beladenen Trommel abhängig. Diese Tatsache hat bekanntermaßen dazu geführt, daß im Hinblick auf die Konstruktionsmerkmale der Waschmaschine die maximal erreichbaren Schleuderdrehzahlen derart begrenzt sind, daß die Maschine bei einer Beladung mit der zulässigen Wäschemenge auch bei ungünstiger Verteilung der Wäsche und damit bei extrem erreichbarer Massenschwerpunkts-Exzcntrizität keinen Schaden nimmt. Dies bedeutet, daß die ungünstigst verteilte Schlcudermassc als Kriterium für die maximal zulässige Schleuderdrehzahl herangezogen wird, obwohl diese ungünstigste Massenverteilung des Schleudergutes in der Mehrzahl der Bctricbsfälle nicht anzutreffen ist. Andererseits ist es aber auch bekannt, daß möglichst hohe Sehleuderdreh/ahlen die Voraussetzung für ein möglichst wcitestgehcndes Ausschleu

dern des Waschwassers aus dem Schleudergut ist.

Insbesondere bei Waschmaschinen, bei welchen die Waschtrommel gleichzeitig auch zum anschließenden Schleudern der Wäsche herangezogen wird, ist es bekanntgeworden, den Schlcudervorgang nach einer kurzen Schlouderphasc zu unterbrechen um der danach etwa gelockerten Wäsche die Möglichkeit zu geben, sich innerhalb der Schleudertrommel gleichmäßiger zu verteilen. Damit wird die Gefahr einer extrem un^ünstigen Masscnschwerpunkts-Exzentriziläl etwas vermindert.

In diesem Zusammenhang ist eine Vorrichtung zum Erfassen der Drehzahl und der Unwucht eines in einem Gehäuse schwingend gelagerten Aggregats, insbesoncore eines über einen Elektromotor angetriebenen horizontal gelagerten Wasch- und Schleudertrommel-Aggrcgats einer mittels einer Programmsteuer-Esnrichtung gesteuerten Waschmaschine mit einer suf der Trommelwelle angeordneten Antriebsscheibe bekanntgeworden (DE-OS 29 15 815), bei welcher zur Erfassung einer auftretender! Unwucht ein Sensorelement angeordnet ist, wobei bei Überschreitung der auftretenden Unwucht über einen vorgegebenen Betrag eine Unterbrechung der Drehbewegung oder zumindest eine Reduzierung der Drehzahl durchgeführt wird. Bei dieser Anordnung wird die Unwucht des rotierenden Teils erfaßt durch ein optisches Abtastsystem mit Hell-Dunkel-Segmenten, wobei durch die auftretende Unwucht Takt-Abweichungen registriert werden. Diese Werte werden als Steuergrößen für die auftretende Unwucht ausgewertet.

Es ist auch bekannt (DE-OS 24 56 506). bei einem Verfahren zum Regeln eines Gleichstrommotors einer zum Waschen und Schleudern eingerichteten Waschjs maschine die auftretende Unwucht durch Schaltkontak-Ic zu erfassen, welche beim Auftreten einer erhöhten Unwucht betätigbar sind. Den bekannten Maßnahmen zur Erfassung der Unwucht ist es gemeinsam, daß die Amplitude des Unwuchi-Auspchlagc. 7.ur Erfassung der auftretenden Unwucht als Steuergröße herangezogen wird. Diese Maßnahmen erfordern aber einen besonderen Aufwand zur Erfassung der Steuergröße. Besondere Sorgfalt muß in Ansatz gebracht werden für die Justierung der Meßgrößen-Geber. Bei Betrieb ist die Gefahr ■Ti gegeben, daß sich die Positionszuordnungen verändern, so daß die Funktionstüchtigkcit der Anordnungen in Frage gestellt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, eine Schaltungsanordnung bereitzustellen, mit deren so Hilfe es möglich ist, die maximale Drehzahl der bewegten Teile derart festzulegen, daß eine Beeinträchtigung bzw. Zerstörung des Gerätes durch die Unwucht vermieden wird. Bei Schleudertrommel in Waschmaschinen soli unter Nutzung möglichst einfacher und äußerst Vi funktionssicher arbeitender Maßnahmen damit die Möglichkeit für eine optimale Schleudcrdrchzahl erreicht werden, welche zum einen möglichst hoch ist, um einen günstigen Schleudcrungsgrad für das Schleudergut zu erreichen und andererseits unterhalb der Drehbo zahl liegt, die eine unerwünscht hohe Unwucht nach sich zieht.

Eine Schallungsanordnung zur Stromversorgung eines drch/.iihlregelbaren Elektromotors, welche diesen Anforderungen im vollen Maße gerecht wird, ist crfin-6^r> dungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daLS zur Messung der Massenschwerpunkts-Exzentri/itatskrafl ein den Motorstrom erfassender Sensor angeordnet ist.
Bei der Anordnung gemäß den crfindungsgemaßen

Merkmalen wird der dem Motor zufließende Motorstrom als direktes Steuerkriterium für die jeweils auftretende Unwucht der anzutreibenden Massen herangezogen. Dieser Motorstrom-Sensor ermittelt also die jeweils auftretende Masscnschwerpunkts-Exzentrizitätskraft und führt einen entsprechenden Steuerwert einer Steuerschaltung zu, welche ihrerseits den Sollwert an die Motor-Regelschaltung liefert. Damit wird auf einfache Weise und uiwüittelbar erreicht, daß die maximale Drehzahl der Schleudertrommel tatsächlich entsprechend der jeweils auftretenden Exzentrizitätsverhältnisse optimal gewählt ist

Es ist besonders vorteilhaft, als Steuerschaltung eine entsprechend der Exzentriziiätskraft-Höchstdrehzahl-Beziehung programmierte Mikroprozessorschaltung anzuordnen. Durch diese Maßnahme sind sehr genaue und feine Abstimmungen zwischen der jeweils auftretenden Exzentrizitätskraft und der zulässigen Höchstdrehzahl der Schleudertrommel zu erzielen. Übersteigt die auftretende Exzentrizilätskraft des Schleudergutes einen vorgegebenen tolerierten Wen, so ist auch im vorliegenden Fall die Unterbrechung des Schltuderns durchführbar, so daß sich das Schleudergut :n der Schleuderpause und beim neuen Schleuderbeginn neu und günstiger innerhalb der Trommel verteilen kann.

Als bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgcmäßen Schaltungsanordnung ist es zweckmäßig, in einem der Strompfade zum Elektromotor eine Widerstandsmeßstrecke anzuordnen, über die als Sensor der Abgriff für die Steuerschaltung anliegt. Eine derartige Meßschaltung ist in ihrem Aufbau und in ihrer Funktionsweise besonders einfach und preisgünstig.

Im folgenden ist ein nach den Merkmalen der Erfindung ausgestaltetes Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung im einzelnen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Motorregelschaltung und

F i g. 2 ein Drehzahl-Zeit-Diagramm.
Der in Fig. 1 enthaltene Elektromotor 1 dient zum Antrieb der Wasch/Schleudcrtrommel einer Waschmaschine, die im einzelnen nicht näher beschrieben werden muß. Dieser Elektromotor 1 treibt die Wasch/Schlcudertrommel in Phasen an, wie sie im in der F i g. 2 dargestellten Drehzahl-Zeit-Diagramm dargestellt sind. Während der Wasch- und Spülphase W w'rd die Trommel mit ca. 50 Umdrehungen pro Minute in wechselnden Richtungen angetrieben. Danach beginnt der Schleudervorgang. Dieser wird eingeleitet durch eine sogenannte Anregeschleuderphase Sa bei dem die Trommel eine Schleudergeschwindigkeit von ca. 85 Umdrehungen pro Minute erfährt. Dabei ist die Unwucht innerhalb der Schleudertrommel zu messen. Übersteigt diese Unwucht einen vorgegebenen zulässigen Wert, so wird dieser Anlegeschleuciervorgang unterbrochen und wieder neu gestartet, so daß sich das Schleudergut neu und optimaler verteilen kann. Werden tolerierte Werte der Unwucht eingehalten, so wird die Schleudergeschwindigkeit mit der Trommel auf ca. 400 Umdrehungen pro Minute für eine sogenannte Vorschleuderphase Sb erhöht. Auch während dieser Schleuderphase Sb erfolgt eine Überprüfung der in der Schleudertrommel auftretenden Unwucht, aus deren Meßergebnis die endgültige Schlcuderdrehzahl für die Schleuderphase 5c abgeleitet wird. Dieser Wert liegt üblicherweise /wischen 600 Umdrehungen pro Minute und !4(X) Umdrehungen pro Mi nute je nach tatsächlich .-,uftrctcnder Unwucht. Sollte während des Schleudervorgunges in der Phase .SV infolge der erzielten Massenreduzicrung sich die Unwucht des Gesamtsystem verändern — normalerweise durfte dies zu einer Verbesserung der auftretenden Bedingungen führen —, so kann eine weitere Nachregulierung der Schleuderdrehzahl vorgenommen werden.

Die Drehzahlsteuerung des Elektromotors 1 erfolgt über eine Regelschaltung 2. Dieser wird ein Drehzahl-Ist-Wert zugeführt, welcher von einen mit dem Elektromotor 1 gekoppelten Drehzahlistwertgeber 3 abgeleitet wird. Von einer elektronischen Steuerschaltung 4, welehe durch eine Mikroprozcssorschaltung realisiert ist, wird der Regelschaltung 2 ein Drehzahlsollwert zugeleitet. Dieser Drehzahlsollwert wird über die elektronische Steuerschaltung 4 ermittelt durch die Erfassung des durch den Elektromotor 1 fließenden Strom und zwar durch einen Abgriff der Spannung an einem in den Motorstrompfad eingeschalteten Widerstand 5. Diese am Widerstand 5 abgegriffene Spannung und damit der dem Elektromotor 1 zugeführte Strom stellt ein direktes Maß für die Unwucht der Schleudertrommel dar.

In der elektronischen Steuerschaltung ν ist aus Erfahrungswerten in Form einer Tabeiie einem -jrmitieiien, einen Meßwert für die Unwucht der Schleudertrommel darstellenden Motorstrom eine bestimmte zulässige Schleuderdrehzahl zugeordnet, woraus sich der SoIlwert ablei'°t, welcher der Regelschaltung 2 zugeführt wird. Da der dem Elektromotor 1 zugeführte Motorstrom über den Widerstand 5 fortwährend ermittelt werden kann, ist die elektronische Steuerschaltung 4 in der Lage, den Drehzahl-Sollwert den jeweiligen Bedin-

so gungen auch fonlaufend anzupassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Versorgung eines drehzahlregelbaren Elektromotors, welcher eine auf einer Welle angeordnete Masse mit unterschiedlicher Massenschwerpunkts-Exzentrizität in Drehung versetzt, mit einer im Motorstromkreis angeordneten Regelschaltung, die in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Sollwert den zugeführten Motorstrom steuert und mit einem die Masscnschwcrpunkts-Exzentrizitätskraft der auf der Welle anzutreibenden Massen erfassenden Sensor, wobei in Abhängigkeit von dessen Meßergebnis über eine Steuerschaltung der Sollwert für die Drehzahl des Elektromotors in der Regelschaltung veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Massenschwerpunkts-Exzcntrizitätskraft ein den Motorstrom erfassender Sensor angeordnet ist.

2. Schaiiürigsanordnung nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerschaltung (4) eine entsprechend der Exzetitrizitätskrafl-Höchstdrehzahl-Beziehung programmierte Prozessorschaltung angeordnet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Strompfade zum Elektromotor (1) eine Widerslandsstrecke (5) angeordnet ist, über die als Sensor der Abgriff für die Steuerschaltung (4) anliegt