Die Erfindung betrifft eine inkremental regelbare Antriebsvorrichtung mit einem in einem Regelkreis liegenden Motor, der. von geregeltem Schrittmotorbetrieb auf kontinuierlichen Motorbetrieb umschaltbar ist, sowie mit einer Schaltung zur Erkennung ausgeführter Schritte, deren Ausgang mit dem Schrittbefehle aufnehmenden Eingang des Regelkreises verbunden ist.
In der Praxis stellt sich häufig das Problem, innerhalb einer möglichst kurzen Zeit von einer Position in eine andere Zielposition überzugehen. Ein Beispiel dafür ist ein Schreibkopfantrieb für Schreibwerke.
Es ist bekannt (DT-OS 2 246 543), für derartige Zwecke einen Geber für ein der jeweiligen Geschwindigkeit des anzutreibenden Körpers entsprechendes Signal und einen Geber für ein Signal vorzusehen, das der bis zum Erreichen der gewünschten Endstellung zurückzulegenden Weglänge entspricht.
Dabei ist dem Weglängengeber ein Speicher für den Zusammenhang zwischen den zulässigen Geschwindigkeitswerten und den bis zum Erreichen der Endstellung zurückzulegenden Weglängen zugeordnet.
Ferner ist eine Vergleichsvorrichtung vorhanden, die das Signal für die jeweilige Geschwindigkeit des Körpers mit einem Signal für die zulässige Geschwindigkeit vergleicht und den Antriebsmotor entsprechend dem Ergebnis dieses Vergleichs mit Strom beaufschlagt. Eine derartige Einrichtung erfordert jedoch einen verhältnismässig hohen Aufwand.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine wahlweise auf ungeregelten Motorbetrieb umstellbare Antriebsvorrichtung, die eine Schaltung zur Erkennung der ausgeführten Schritte aufweist, wobei der Ausgang der Schaltung zur Erkennung der ausgeführten Schritte mit dem Schrittbefehle aufnehmenden Eingang des Regelkreises verbunden ist, derart weiterzubilden, dass er für solche Positionierzwecke mit vergleichsweise geringem Aufwand vielseitig einsetzbar ist.
Ausgehend von einem derartigen Antrieb wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Umschaltauslösestufe vorgesehen ist, mittels derer beim Anhaltevorgang das Umschalten vom kontinuierlichen Motorbetrieb auf den geregelten Schrittmotorbetrieb selbsttätig auslösbar ist.
Die Erfindung erlaubt es, den Motor im kontinuierlichen Motorbetrieb rasch bis in eine in geeignetem Abstand vor der gewünschten Anhaltestellung liegende Position laufen zu lassen, worauf der Antrieb automatisch in den Schrittmotorbetrieb übergeht, im Verlaufe dessen die Sollposition mit hoher Zielgenauigkeit ansteuerbar ist.
Die Umschaltauslösestufe kann grundsätzlich auf verschiedenartige Kriterien ansprechen, z. B. den jeweiligen Abstand von der anzufahrenden Sollposition. Eine besonders betriebssichere Lösung wird erhalten, wenn die Umschaltauslösestufe so ausgelegt ist, dass sie während der Bremsphase des noch im kontinuierlichen Motorbetrieb laufenden Antriebsmotors das Erreichen einer vorbestimmten Abschaltdrehzahl erkennt.
Die Abschaltdrehzahl lässt sich dabei mit geringem Aufwand in der Weise erfassen, dass die Umschaltauslösestufe mit den Schrittbefehlen und mit Schritt ausgeführt -Signalen der Schaltung zur Erkennung der ausgeführten Schritte beanfschlag ist und anspricht, wenn das Zeitintervall zwischen einem Schrittbefehl und dem zugehörigen Schritt ausgeführt -Signal einen vorbestimmten Mindestwert erreicht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Schritt ausgeführt Signal der Schaltungsstufe zur Erkennung der ausgeführten Schritte im kontinuierlichen Motorbetrieb und im geregelten Schrittmotorbetrieb über je eine gesonderte Zeitverzögerungsstufe an den Schrittbefehleingang des Antriebes weitergebbar. Zur Auswahl der jeweils wirksam gemachten Zeitverzögerungsstufe ist vorzugsweise eine von der Umschaltauslösestufe gesteuerte Schaltstufe vorgesehen.
Während des Übergangs von einer zur nächsten Zielposition bewirkt vorzugsweise eine Entscheidungsstufe das selbsttätige Umschalten des Antriebes von Beschleunigen auf Bremsen im kontinuierlichen Motorbetrieb. Als Entscheidungsstufe kommen dafür insbesondere ein Rechner oder ein Zähler in Betracht.
Zweckmässigerweise liefert diese Entscheidungsstufe zusätzlich auch die Start- und Stoppbefehle sowie gegebenenfalls die Schrittimpulse für den Antrieb.
Zwischen der Schaltung zur Erkennung ausgeführter Schritte und dem Schrittbefehleingang des Antrieb es liegt vorzugsweise ein Gatter, das mittels des Stoppbefehls der Entscheidungsstufe sperrbar ist. Durch Sperrung dieses Gatters wird die Zufuhr weiterer Schrittbefehle zum Antriebsmotor unterbunden.
Der Motor wird in der Zielposition lagegeregelt.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung eines erfindungsgemäss aufgebauten Antrieb es,
Fig. 2 eine schematische Darstellung von verschiedenen bei dem Antrieb nach Fig. 1 auftretenden Signalen sowie die Winkelgeschwindigkeit des Motors in Abhängigkeit von der Zeit,
Fig. 3 ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des Antriebes,
Fig. 4 eine schematische Teildarstellung des optoelektronischen Weggebers des Antrieb es nach Fig. 3 und
Fig. 5 schematisch verschiedene der bei der Ausführungsform nach Fig. 3 im Schrittmotorbetrieb auftretenden Signale.
Entsprechend Fig. 1 weist der Antrieb einen Motor 1, beispielsweise einen kollektorlosen Gleichstrommotor, auf, der mit einer Wegmess- und Vergleichsstelle 2 verbunden ist. Die Wegmess- und Vergleichsstelle 2 ist ihrerseits an einen Regelverstärker 4 angeschlossen, der zusammen mit dem Motor 1 und der Wegmess- und Vergleichsstelle 2 einen geschlossenen Regelkreis bildet, wenn ein in der Verbindungsleitung von Regelverstärker 4 und Motor 1 liegender Schalter 58 die in Fig. 1 veranschaulichte Schaltstellung einnimmt. In dieser Schaltstellung arbeitet der Antrieb als Schrittmotor, dem über eine Leitung 27 Schrittbefehle SIM (Fig. 2d) zugeführt werden. In der anderen Schaltstellung des Schalters 58 ist der Regelkreis aufgetrennt. Der Motor 1 ist über einen Umschalter 51 an eine Steuerspannung +Ust oder eine Steuerspannung -Ust gelegt.
Er wird dabei als normaler Gleichstrommotor beschleunigt (+Ust) bzw. abgebremst (Ust).
Die Steuerung des Antriebes erfolgt ausgehend von einer Entscheidungsstufe 3, bei der es sich insbesondere um einen Rechner oder einen Zähler handeln kann. Die Entscheidungs- stufe 3 gibt Signale SSR (Fig. 2a), LAR (Fig. 2b) und LAR an Leitungen 8, 9 bzw. 11. An den Ausgang des Regelverstärkers 4 ist eine Erkennungsschaltung 13 angeschlossen.
Diese Schaltung erkennt die vom Motor 1 ausgeführten Schritte unabhängig davon, ob der Motor als Schrittmotor oder als Gleichstrommotor läuft. Sie liefert ein entsprechendes Schritt ausgeführt Signal (im folgenden kurz Signal SAR genannt) an eine Leitung 91 (Fig. 2c). Die Leitung 91 steht mit den Eingängen von zwei Zeitverzögerungsstufen 42, 43 und dem einen Eingang einer Umschaltauslösestufe 24 in Verbindung.
Zwei weitere Eingänge der Umschaltauslösestufe 24 sind an die Leitungen 8 bzw. 27 angeschlossen. Die Umschaltauslösestufe 24 liefert ein Signal GMM (Fig. 2e), das über eine Leitung 29 den Schalter 58 steuert.
Das komplementäre Signal GMM der Umschaltauslösestufe 24 geht über eine Leitung 34 an den einen Eingang einer NAND-Schaltung36, deren anderer Eingang mit der Leitung 11 verbunden ist. Der Ausgang der NAND-Schaltung 36 steuert über eine Leitung 47 einen Schalter 49, der den einen Eingang einer NAND-Schaltung 50 in der einen Schaltstellung mit dem Ausgang der Zeitverzögerungsstufe 42 und in der anderen Schaltstellung mit dem Ausgang der Zeitverzögerungsstufe 43 verbindet. Der andere Eingang der NAND-Schaltung 50 ist über eine Leitung 53 an die Leitung 8 angeschlossen, während der Ausgang der NAND-Schaltung 50 über eine Leitung 54 mit der Leitung 27 verbunden ist.
Bei den Schaltern 49, 51 und 58 kann es sich um elektromechanische oder elektronische Schalter beliebiger bekannter Art handeln.
Der Antrieb nach Fig. 1 arbeitet wie folgt:
In der Ruhestellung des Antriebes (to bis t1 in Fig. 2) liegen die Signale SSR, LAR und GMM auf 0. GMM ist L. Die Schalter 49, 51, 58 nehmen die in Fig. 1 veranschaulichte Schaltstellung ein. Der Motor 1 steht in der Ausgangsposition.
Legt nun die Entscheidungsstufe 3 zum Zeitpunkt t1 das Start-Stop-Signal SSR auf der Leitung 8 auf L (Startbefehl), springt das Signal GMM auf der Leitung 29 auf L (Befehl Gleichstrommotorbetrieb ). Der Schalter 58 wird in die in Fig. 1 untere Schaltstellung gebracht. Gleichzeitig legt die Entscheidungsstufe 3 das über die Leitung 9 gehende Signal LAR (Befehl LAUF ) auf L. Der Schalter 51 verbindet den Motor 1 mit der Steuerspannung +Ust. Der Motor 1 wird als Gleichstrommotor beschleunigt. Seine Winkelgeschwindigkeit w steigt entsprechend Fig. 2f an. Da die an den Leitungen 11 und 34 anstehenden Signale LAR bzw. GMM jetzt beide 0 sind, springt der Ausgang der NAND-Schaltung 36 auf L. Der Schalter 49 geht in die in Fig. 1 obere Schaltstellung, in der die Zeitverzögerungsstufe 42 mit dem einen Eingang der NAND Schaltung 50 verbunden ist.
Die Signale SAR der Erkennungsschaltung 13 werden mit der von der Stufe 42 bestimmten Zeitverzögerung über den Schalter 49, die NAND-Schaltung 50 und die Leitung 54 als Schrittbefehle SIM auf die Leitung 27 gegeben. Die Wegmess- und Vergleichsstelle 2 wird in Synchronismus mit dem Motor 1 virtuell weitergeschaltet. Diese Schaltungsauslegung erlaubt es, jederzeit von Gleichstrommotorbetrieb auf Schrittmotorbetrieb überzugehen, ohne dass der Antrieb ausser Tritt fällt. Die Zeitverzögerung der Stufe 42 ist ausreichend bemessen, um der Entscheidungsstufe 3 im Anschluss an jedes Signal SAR vor Anlegen des nächsten Schrittbefehls SIM an die Leitung 27 Zeit für die Entscheidung zu geben, ob der Motor 1 von Beschleunigen auf Bremsen umzuschalten ist.
Hat die Entscheidungsstufe 3 den Bremspunkt erkannt (t2 in Fig. 2), beispielsweise durch Auszählen der bis zur Zielposition noch zurückzulegenden Schrittzahl, innerhalb deren der Antrieb sicher zum Stillstand gebracht werden kann, geht das Signal LAR auf L. Damit wird die Leitung 34 über die NAND-Schaltung 36 auf die Steuerleitung 47 des Umschalters 49 durchgeschaltet. Das Signal LAR springt auf 0. Über die Leitung 9 wird der Umschalter 51 in die in Fig. 1 untere Schaltstellung gebracht. Der Motor 1 wird über die Schalter 51, 58 an die Steuerspannung Ust gelegt. Diese Umpolung der Motorspannung bewirkt, dass der Motor 1 als Gleichstrommotor gebremst wird (Fig. 2f).
Die Umschaltauslösestufe 24 spricht an (Zeitpunkt t3 in Fig. 2) und legt das Signal GMM auf 0, wenn die zwischen dem Auftreten eines Schrittbefehls SIM auf der Leitung 27 und dem Erscheinen eines Signals SAR auf der Leitung 91 verstreichende Zeitspanne einen vorbestimmten Mindestwert erreicht hat. Diese Zeitspanne ist von der momentanen Winkelgeschwindigkeit des Motors 1 abhängig. Der das Ansprechen der Stufe 24 bewirkende Mindestwert ist so gewählt, dass er einer Motordrehzahl w, (Fig. 2f), der Abschaltdrehzahl, entspricht, die ausreichend niedrig ist, um störungsfrei vom Gleichstrommotorbetrieb in den Schrittmotorbetrieb übergehen zu können.
Das auf 0 springende Signal GMM bringt über die Leitung 29 den Schalter 58 in die in Fig. 1 obere Schaltstellung. Der Regelkreis wird geschlossen. Der Antrieb wird auf Schrittmo torbetrieb umgeschaltet. Da gleichzeitig das Signal GMM (Leitung 34) auf L geht, springt der Ausgang der NAND-Schaltung 36 auf 0. Über die Steuerleitung 47 wird der Umschalter 49 in die in Fig. 1 untere Schaltstellung gebracht. Infolgedessen laufen die nachfolgenden Signale SAR über die Zeitverzögerungsstufe 43, um über die NAND-Schaltung 50 und die Leitungen 54, 27 als Schrittbefehle an die Wegmess- und Vergleichsstelle 2 weitergegeben zu werden. Die Stufe 43 bewirkt die für einen selbstgesteuerten Schrittmotorbetrieb erforderliche Zeitverzögerung.
Wird jetzt im Anschluss an ein Signal SAR von der Entscheidungsstufe 3 oder einer damit verbundenen Erkennungsstufe der Zielpunkt erkannt, wird dafür gesorgt, dass der Motor 1 noch innerhalb des betreffenden Schrittes gestoppt wird.
Das Signal SSR der Entscheidungsstufe 3 geht auf 0 (Zeitpunkt t4 in Fig. 2). Dadurch wird über die Leitung 53 die NAND-Schaltung 50 für die Weitergabe weiterer Signale SAR an die Schrittbefehlsleitung 27 gesperrt. Der Motor 1 wird in der Zielposition lagegeregelt.
Es versteht sich, dass die Darstellung in Fig. 2 nur schematisch ist, um die prinzipielle Wirkungsweise der erläuterten Anordnung erkennen zu lassen. In der Praxis wird in der Regel die Dauer des Gleichstrommotorbetriebs (tl bis t3) grösser als die Dauer des daran anschliessenden Schrittmotorbetriebs (t3 bis 4) sein.
Bei der im einzelnen in den Fig. 3 und 4 veranschaulichten Ausführungsform wird der Regelkreis von einem insgesamt mit 10 bezeichneten Regler, einer Endstufe 12 und einem kollektorlosen Gleichstrommotor 14 mit optoelektronischem Tastkopf gebildet.
Der Regler 10 ist mit einem optoelektronischen Weggeber 15 ausgestattet, der im wesentlichen aus drei Lichtsender-Lichtempfänger-Paaren und einer vom Motor angetriebenen Strichscheibe 16 besteht. Die Strichscheibe 16 ist der besseren Übersicht halber in Fig. 2 zum einen als Ganzes auf der Motorwelle 17 sitzend dargestellt und zum anderen in schematischer Teilansicht zwischen den Lichtsender-Lichtempfänger-Paaren angedeutet. Jedes der Lichtsender-Lichtempfänger-Paare weist eine lichtemittierende Diode 18, 19 bzw. 20 sowie einen Fototransistor 21, 22 bzw. 23 auf.
Die Dioden 18, 19, 20 werden über ein als Ringzähler geschaltetes Schieberegister 25 im Takt der gewünschten Schrittfolge an- und ausgeschaltet. Dabei wird während des Übergangs von der einen in die nächste Schrittposition jeweils eine Diode angesteuert, während die beiden anderen Dioden gesperrt sind. Ansteuerung und Sperrung der Dioden wechseln zyklisch (Fig. 5b, c und d), wobei durch Anlegen eines geeigneten Rechts-Links-Signals an eine Leitung 26 dafür gesorgt werden kann, dass die Ansteuerung wahlweise in der Reihenfolge 18, 19, 20, 18 usw. oder 18, 20, 19, 18 usw. erfolgt. Die Schrittbefehle SIM (Fig. 5a) werden dem Schieberegister 25 über die Leitung 27 zugeführt.
Entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 4 können die Lichtsender-Lichtempfänger-Paare einen punkt- oder schlitzförmigen Strahlengang bilden und in der Bewegungsrichtung der Strichscheibe 16 in einem der Formel Si = p (1+ 3n) entsprechenden Abstand S1 voneinander angeordnet sein, wobei p der Schrittwinkel und n eine beliebige ganze Zahl ist. Die Strichscheibe 16 weist dabei eine mit allen drei Lichtsender Lichtempfänger-Paaren zusammenwirkende Spur auf, deren Teilung dem dreifachen Wert des Schrittwinkels p entspricht.
Das heisst, die Hell-Dunkel-Folge der Strichscheibe wiederholt sich in Abständen Ss = 3 x p. Dabei schliesst sich an eine Hellzone 30 entsprechend dem Winkel p/2 ein stetig dunkler werdender Graukeil 31 von der Breite p an. Auf den Graukeil 31 folgt eine Dunkelzone 32 der Breite p/2, die ihrerseits von einem stetig heller werdenden Graukeil 33 gefolgt ist, dessen Breite wiederum dem Schrittwinkel p entspricht. Daraufhin wiederholt sich die Hell-Dunkel-Verteilung periodisch.
Die Bewegungsrichtung der Strichscheibe 16 hängt von der Drehrichtung des Motors 14 ab, die ihrerseits durch das an der Leitung 26 anliegende Signal bestimmt ist. Der Erläuterung halber sei angenommen, dass sich die Strichscheibe in Fig. 4 in Richtung des Pfeils 35 bewegt. Ist beispielsweise die Diode 18 durch Anlegen der Spannung 37 (Fig. 5b) hellgesteuert, gibt der Fototransistor 21 in der Relativstellung gemäss Fig. 4 zunächst ein negatives Signal 38 ab (Fig. 5c), weil zwischen Diode 18 und Fototransistor 21 die Hellzone 30 steht und dementsprechend der Transistor 21 Strom führt. Der Pegel des Ausgangssignals des Transistors 21 bleibt konstant, bis nach einer Drehung der Strichscheibe 16 um den Winkel p/2 der an die Hellzone 30 anschliessende Graukeil 33 erreicht ist.
Während des Vorbeilaufs des Graukeils 33 nimmt der Lichteinfall auf den Fototransistor 21 immer mehr ab. Die Kollektorspannung des Transistors 21 steigt stetig an (Flanke 39 in Fig. 5e). Nimmt man an, die Diode 18 bliebe weiterhin eingeschaltet, nimmt die Ausgangsspannung des Transistors 21 zu, bis nach einem Drehwinkel von insgesamt p die Dunkelzone 32 erreicht ist. Anschliessend bleibt die Ausgangsspannung des Transistors 21 für eine Drehung der Strichscheibe 16 um den Winkel p/2 konstant auf dem Pegel 40 in Fig. 5e.
Während des Vorbeilaufs des Graukeils 31 fällt sie dann innerhalb eines Drehwinkels p entlang der Flanke 41 wieder auf den Ausgangswert 38 ab. Entsprechend gilt für die Lichtsender-Lichtempfänger-Paare 19, 22 und 20, 23, mit der Ausnahme, dass deren Ausgangssignale 44 bzw. 45 jeweils um einen Drehwinkel entsprechend dem Schrittwinkel p verschoben sind (Fig. 5f und 5g).
Da jedoch im praktischen Betrieb die Dioden 18, 19 und 20 nicht dauernd angeschaltet sind, sondern im Takt der Schrittfolge nacheinander wirksam gemacht werden (Fig. 5b, 5c und 5d), entspricht das Ausgangssignal des Weggebers am Punkt 46 für die in Fig. 4 mit dem Pfeil 35 angedeutete Drehrichtung des Motors 14 der Darstellung gemäss Fig. 5h, das heisst, von den drei Teilsignalen nach Fig. 5e, 5f, 5g wird jeweils nur der konstante negative Teil (38 in Fig. 5e) und die daran anschliessende Hälfte der ansteigenden Flanke (39 in Fig. 5e) ausgenutzt.
Um den Motor 14, ausgehend von der Strichscheibenstellung gemäss Fig. 4, Schritte in der anderen Richtung, d. h. entgegengesetzt zum Pfeil 35, ausführen zu lassen, würde zunächst die Diode 19 hellgesteuert, anschliessend die Diode 18, dann die Diode 20, daraufhin wieder die Diode 19 und so fort. In einem sochen Falle erscheint am Punkt 46 ein Signal der in Fig. 5i dargestellten Art. Wie zu erkennen ist, werden dabei jeweils der konstante positive Pegelwert und die daran anschliessende abfallende Halbfianke der Teilsignale gemäss den Fig. 5e, 5f und 5g wirksam.
Über den mit 48 bezeichneten Zweig geht ein Proportionalanteil des Weggebersignals an den einen (invertierenden) Eingang eines Operationsverstärkers 52. Über einen Zweig 55 wird zugleich das am Punkt 46 erscheinende Ausgangssignal des Weggebers 15 differenziert. Dementsprechend wird dem einen Eingang des Operationsverstärkers 52 zusätzlich ein Differentialanteil des Weggebersignals aufgeschaltet. Das auf den Proportionalanteil zurückzuführende Ausgangssignal des Operationsverstärkers 52 ist für die angenommene eine Drehrichtung pfeil 35) in Fig. 5j dargestellt, das auf dem Differen tialanteil beruhende Ausgangssignal in Fig. 5k.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 52 ist über den Schalter 58 an den Eingang der Endstufe 12 anschaltbar.
Die Endstufe 12 weist zwei Leistungsverstärker 63, 64 auf, von denen jeweils einer in jedem der beiden um 90" gegeneinander versetzten Strängen 66, 67 des kollektorlosen Gleichstrommotors 14 liegt, dessen Rotor bei 68 angedeutet ist. Ein Feldeffekttransistor 70 ist dem invertierenden Eingang 71 des Verstärkers 63 vorgeschaltet, während der nichtinvertierende Eingang 72 des Verstärkers 63 mittels eines Feldeffekttransistors 73 auf Nullpotential schaltbar ist. In entsprechender Weise sind Feldeffekttransistoren 75 und 76 dem invertierenden Eingang 77 bzw. nichtinvertierenden Eingang 78 des Verstärkers 64 zugeordnet.
Auf der Motorwelle 17 sitzt eine der Kommutierung dienende Strichscheibe 80, die eine über einen Winkel von 1800 reichende Dunkelzone 81 aufweist. Die Strichscheibe 80 bewegt sich im Strahlengang zwischen einer ersten Lampe 82 und einem zugehörigen Fototransistor 83 sowie einer zweiten Lampe 84 mit zugeordnetem Fototransistor 85. Lampe 84 und Fototransistor 85 sind gegenüber der Lampe 82 und dem Fototransistor 83 um 90" versetzt. Die Fototransistoren 83, 85 liegen im Steuerstromkreis der Feldeffekttransistoren 75, 76 bzw. 70, 73.
Die Schritterkennungsschaltung 13 ist im wesentlichen aus einem als Schmitt-Trigger geschalteten Operationsverstärker 92, Invertern 93, 94, 95, NAND-Schaltungen 96, 97, 98 und einem fiankengesteuerten RS-Flip-Flop 99 aufgebaut. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 92 ist an den Ausgang des Operationsverstärkers 52 angeschlossen.
Die Anordnung arbeitet insgesamt wie folgt:
Bis zum Zeitpunkt t3 (Fig. 2) steht der Schalter 58 in der in Fig. 3 oberen Schaltstellung. Der Motor 14 arbeitet als Gleichstrommotor in der für den Motor 1 in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 näher erläuterten Weise.
Spricht dann die Umschaltauslösestufe 24 an, wird über die Steuerleitung 29 der Schalter 58 umgelegt. Der Eingang der Endstufe 12 wird mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 52 verbunden. Es sei angenommen, dass das an der Leitung 26 anliegende Drehrichtungssignal L ist und für eine Bewegung des Motors und damit der Strichscheibe 16 nach rechts (in den Fig. 3 und 4) sorgt, dass auf Grund des ersten über die NAND Schaltung 50 und die Leitungen 54, 27 laufenden Schrittimpulse die Diode 18 hellgesteuert wird und dass in diesem Augenblick entsprechend Fig. 4 die Hellzone 30 zwischen Diode 18 und Fototransistor 21 steht. Die Spannung am Punkt 46 fällt ab. Am Ausgang des Operationsverstärkers 52 erscheint ein Signal (Fig. 5j) mit konstantem Pegel.
Da in dem in Fig. 3 dargestellten Betriebszustand beide Fototransistoren 83, 85 der Kommutierungsanordnung mit Licht beaufschlagt sind, werden alle vier Feldeffekttransistoren 70, 73, 75 und 76 gesperrt. Die beiden Leistungsverstärker 63, 64 sind auf nichtinvertierenden Betrieb geschaltet. Das vom Operationsverstärker 52 kommende Signal gelangt entsprechend verstärkt an die Stränge 66, 67, wobei die Verstärker 63, 64 voll durchgesteuert werden. Da die Spannung am Punkt 46 während des Vorbeilaufs der Hellzone 30 zunächst konstant ist, ist der Differentialanteil gleich Null. Der Motor wird dementsprechend voll mit Antriebsstrom beaufschlagt (Fig. 51) und mit der maximal zur Verfügung stehenden Leistung beschleunigt.
Nachdem sich die Strichscheibe 16 um den Winkel p/2 gedreht hat, beginnt die Spannung am Punkt 46 gegen Null hin anzusteigen (Flanke 39 in Fig. 5h), da der Graukeil 33 immer weniger Licht von der Diode, 18 zum Fototransistor 21 gelangen lässt.
Der Proportionalanteil des Weggebersignals nimmt dementsprechend ab, während der Differentialanteil auf einen Maximalwert springt. Der entgegengesetzte Polarität wie der Proportionalanteil aufweisende Differentialanteil übersteigt den Proportionalanteil, so dass das resultierende Signal am Ausgang des Operationsverstärkers 52 das Vorzeichen wechselt. Entsprechend Fig. 51 werden die Leistungsverstärker 63, 64 in der zur Beschleunigungsphase entgegengesetzten Richtung in die Begrenzung getrieben. Der Motor 14 wird mit voller Kraft abgebremst. Erst kurz vor Erreichen der nächsten Schrittposition geht der Antrieb auf Regelbetrieb über; der Motor 14 wird geregelt in die Schrittposition gezogen.
Solange das Signal am. invertierenden Eingang des Verstärkers 92 kleiner als die Schmitt-Trigger-Spannungsschwelle ist, liegt der Ausgang des Inverters 93 auf 0, während der Ausgang der NAND-Schaltung 96 auf L liegt. Am Ausgang des Inverters 95 steht das Signal O; am Ausgang des Inverters 94 das Signal L. Infolgedessen liegt der Ausgang der NAND Schaltung 97 auf L und der Ausgang der NAND-Schaltung 98 auf 0. Springt auf den Schrittimpuls SIM hin der Eingang des Verstärkers 92 auf eine über der Schmitt-Trigger-Spannungswelle liegende Spannung, erscheint am Ausgang des Inverters 93 das Signal L. Der Ausgang der NAND-Schaltung 96 springt auf 0, während derjenige der NAND-Schaltung 98 auf L geht, wie dies aus Fig. 5m, der Darstellung des Signals an der Leitung 90, zu erkennen ist.
Nach dem Drehwinkel p/2 fällt auf Grund des Differentialanteils des Weggebersignals das Signal am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 92 erneut unter die Schmitt Trigger-Spannungsschwelle. Das bewirkt, dass der Ausgang der NAND-Schaltung 98 von L nach 0 springt. Diese in Fig. 5m mit 99' bezeichnete negative Flanke geht an den Rücksetzeingang des Flip-Flops 99, dessen Setzeingang an die Leitung 27 angeschlossen ist. Das Flip-Flop 99 wird durch die den Schritt auslösende Flanke des Schrittimpulses SIM auf der Leitung 27 gesetzt und durch die negative Flanke des auf der Leitung 90 ankommenden Signals zurückgesetzt. Auf diese Weise wird jedem Schrittbefehl ein an der Leitung 91 anliegendes einziges Signal SAR eindeutig zugeordnet.
Das Signal SAR gelangt über die Zeitverzögerungsstufe 43 und den Schalter 49 an die NAND-Schaltung 50. Es wird von dieser über die Leitung 54 als der nächste Schrittbefehl SIM auf die Leitung 27 gegeben. Das vorstehend erläuterte Arbeitsspiel wiederholt sich, mit der Ausnahme, dass statt der Diode 18 nunmehr die Diode 19 angesteuert und der Fototransistor 22 wirksam gemacht wird.
Wäre der Zielpunkt noch nicht erreicht und würde - entgegen der Darstellung nach Fig. 2f - die NAND-Schaltung 50 nicht gesperrt, würde dann die Diode 20 angesteuert, worauf das Wechselspiel wieder mit der Diode 18 beginnt.
Hat sich die Motorwelle 17 so weit gedreht, dass die Dunkelzone 81 der Strichscheibe 80 zwischen Lampe 84 und Fototransistor 85 zu stehen kommt, werden die beiden Feldeffekttransistoren 70, 73 durchgeschaltet. Der nichtinvertierende Eingang 72 wird mit Masse (Nullpotential) verbunden.
Das Signal vom Operationsverstärker 52 geht an den invertierenden Eingang 71. In entsprechender Weise erfolgt die Kommutierung für die übrigen Quadranten der Winkelstellung der Motorwelle 17.
Solange der Schalter 58 in der in Fig. 3 oberen Schaltstellung steht und der Motor 14 im Gleichstrommotorbetrieb arbeitet, wird das vom Weggeber 15 erzeugte optische Drehfeld leer , d. h. ohne Einfluss auf die Leistungsverstärker 63, 64, aber synchron mit der Drehung der Motorwelle 17 fortgeschaltet.
Trimmwiderstände 120, 121, 122 im Speisestromkreis der Dioden 18, 19,20 erlauben es, dieLichtsender-Lichtempfänger Paare aufeinander abzustimmen. Mittels eines Potentiometers 124 wird die Ruhelage der Motorwelle 17 in den Schrittpositionen justiert. Durch Verstellen eines Trimmwiderstandes 123 und/oder eines Trimmwiderstandes 125 im Eingangs- bzw. im Rückkopplungskreis des Operationsverstärkers 52 kann das Verhältnis von Proportionalanteil und Differentialanteil eingestellt werden, um für das jeweils erwünschte Schwingverhalten des Regelkreises zu sorgen.