DE10037334A1

DE10037334A1 - Method for controlling a stepper motor e.g. for butterfly valves, involves detecting reference position by Hall sensor

Info

Publication number: DE10037334A1
Application number: DE2000137334
Authority: DE
Inventors: Thomas Haubold
Original assignee: Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2000-07-29
Filing date: 2000-07-29
Publication date: 2002-02-07

Abstract

A method for controlling a stepper motor in which an electric control signal effects a change in the position of the stepper motor (1) in specified switched steps. The reference position is detected by means of a positionally fixed sensor (5) for a reference marker on the stepper motor or part of the gearing.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung ei nes Schrittmotors nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a method and a device for controlling egg nes stepper motor according to the genus of the main claim.

Es ist beispielsweise aus der EP 0 752 755 A1 bekannt, dass bei einem elektrisch angetriebenen Schrittmotor die durchgeführten Schritte mit Bezug auf eine Referenzstellung erfasst werden. Bei einem Spannungsausfall am Schrittmotor werden diese Daten in einem Speicher festgehalten und beim Wiederanschalten der Spannung wird unter Heranziehung der gespeicherten Daten und der Referenzstellung die ursprüngliche Position des Schrittmotors wiederhergestellt.It is known, for example from EP 0 752 755 A1, that in one electrically powered stepper motor related steps performed to a reference position. In the event of a power failure on Stepper motor this data is stored in a memory and at Switching on the voltage is saved using the Data and the reference position the original position of the stepper motor restored.

task

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schrittmotor so anzusteuern, dass eine zeitweise Korrektur der Position des Schrittmotors mit einfachen Mitteln möglich ist. The invention has for its object an electric stepper motor to control that a temporary correction of the position of the stepper motor is possible with simple means.

Advantages of the invention

Das eingangs erwähnte Verfahren zur Steuerung eines Schrittmotors, bei dem mit einem elektrischen Schaltsignal eine Veränderung der Position des Schrittmotors in vorgegebenen Schaltschritten bewirkt wird und bei dem die absolute und/oder relative Schrittposition anhand einer Referenzposition in einer Regeleinheit erfassbar und auswertbar ist, wird in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass die Referenzposition mit einem ortsfesten Sen sor für eine Referenzmarkierung am Schrittmotor erfasst wird. Bevorzugt wird dabei der Sensor an einer Position des Schrittmotors angebracht, die möglichst oft durchfahren wird.The above-mentioned method for controlling a stepper motor, at which with an electrical switching signal changes the position of the Stepper motor is effected in predetermined switching steps and in which the absolute and / or relative step position based on a reference position in a control unit can be detected and evaluated, is advantageous further developed in that the reference position with a fixed Sen sensor for a reference mark on the stepper motor. Prefers the sensor is attached to a position of the stepper motor that is driven through as often as possible.

Auf einfache Weise kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine Initialisierung des Schrittmotors durchgeführt werden, in dem der Schrittmo tor solange Schaltschritte ausführt bis die Referenzmarkierung erreicht ist und dadurch eine Nullage des Schrittmotors definiert wird. Hierbei können die Schaltschritte zunächst in einer Richtung ausgeführt werden und in dem Fall in dem die Referenzmarkierung nicht gefunden wird, können die Schalt schritte auch in der entgegengesetzten Richtung ausführt werden.In a simple manner, the method according to the invention can also be used Initialization of the stepper motor are carried out in which the stepper mo gate carries out switching steps until the reference mark is reached and thereby defining a zero position of the stepper motor. Here you can the switching steps are first carried out in one direction and in the If the reference mark is not found, the switching steps are also performed in the opposite direction.

Weiterhin kann auch eine Schrittkorrektur des Schrittmotors in dem Fall vor genommen werden, in dem der ortsfeste Sensor ein Signal abgibt ohne dass dies anhand der in der Regeleinheit gespeicherten Daten eines Sollsignals der Fall sein soll. Zusätzlich kann auch dann eine Schrittkorrektur vorge nommen werden, wenn der Sensor kein Signal abgibt obwohl dies anhand der in der Regeleinheit gespeicherten Daten eines Sollsignals der Fall sein soll. Hierbei ist die Richtung der fehlerhaften Schritte bekannt. Furthermore, a step correction of the stepper motor can also be carried out in the case be taken in which the fixed sensor emits a signal without this is based on the data of a target signal stored in the control unit should be the case. In addition, a step correction can also be performed be taken if the sensor does not emit a signal although this is based on the data of a target signal stored in the control unit may be the case should. The direction of the incorrect steps is known.

Vorteilhaft ist insbesondere eine Vorrichtung zur Durchführung des vorher gehend beschriebenen Verfahrens, bei der der ortsfeste Sensor, bevorzugt ein magnetfeldempfindlicher Hallsensor, der Achse oder einem Getriebeele ment, z. B. einer Kette oder einem Transportband, des Schrittmotors derart gegenüberliegt, dass ein Permanentmagnet als Referenzmarkierung nach einer Ausführung entsprechender Winkelschritte im Sensor ein Signal aus löst. Die Regeleinheit dieser Vorrichtung ist üblicherweise ein Mikrokontroller mit dem der Schrittmotor auf einfache Weise gesteuert und überwacht wer den kann. Über Steuersignalleitungen ist dieser Mikrokontroller mit dem Schrittmotor und über eine Signalleitung mit dem Sensor verbunden.A device for performing the previously is particularly advantageous described method in which the stationary sensor is preferred a magnetic field sensitive Hall sensor, the axis or a gearbox ment, e.g. B. a chain or a conveyor belt, the stepper motor opposite is that a permanent magnet as a reference mark after executing corresponding angular steps in the sensor solves. The control unit of this device is usually a microcontroller with which the stepper motor is easily controlled and monitored that can. This microcontroller is connected to the control signal lines Stepper motor and connected to the sensor via a signal line.

Die Referenzposition kann dabei auf einfache Weise, wie oben erwähnt, mit einem Hallsensor als magnetfeldempfindlicher Sensor oder mit einem orts festen optischen Sensor, einem Schalter bzw. einem induktiven Sensor er fasst werden.The reference position can be easily, as mentioned above, with a Hall sensor as a magnetic field sensitive sensor or with a location fixed optical sensor, a switch or an inductive sensor be caught.

Die Antriebsachse des Schrittmotors hat dabei in vielen Anwendungsfällen, beispielsweise zur Steuerung von Klappen, nur geringe Winkel, z. B. 90°, zu drehen. Bei der Initialisierung dreht der Schrittmotor dabei in eine vorgege bene Richtung bis z. B. der Hallsensor erreicht wird und damit den internen Schrittzähler im Mikrokontroller nullt. Die Schrittkorrektur erfolgt z. B. derart, dass überwacht wird, wenn der Schrittmotor laut dem Sollsignal den Wert Null annehmen soll. Ist der Wert dann nicht Null, liegt ein Schrittfehler vor und der Mikrokontroller versucht den Schrittmotor mit einer bestimmten Ma ximalschrittzahl in die richtige Position zu bringen. Kommt dann trotz der zu sätzlichen Korrekturschritte kein Sensorsignal zustande, so gibt der Mikro kontroller über eine Fehlersignaleinrichtung eine Fehlermeldung aus. In many applications, the drive axis of the stepper motor has for example to control flaps, only small angles, e.g. B. 90 °, too rotate. During the initialization, the stepper motor turns into a pre-specified one flat direction up to z. B. the Hall sensor is reached and thus the internal Pedometer in the microcontroller zeros. The step correction is done e.g. B. such that is monitored when the stepper motor reads the value according to the target signal Should assume zero. If the value is then not zero, there is a step error and the microcontroller tries the stepper motor with a certain amount Place the maximum number of steps in the correct position. Then comes despite additional correction steps no sensor signal, so the micro gives controller via an error signal device.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus denn Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.These and other features of preferred developments of the invention go out of because of claims also from the description and the Drawings stand out, the individual features each individually or more in the form of sub-combinations in the embodiment of the invention and in other fields be realized and advantageous as well as representable protective versions for which here Protection is claimed.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steue rung eines Schrittmotors wird anhand der einzigen Figur der Zeichnung er läutert.An embodiment of a control device according to the invention tion of a stepper motor is based on the single figure of the drawing purifies.

Description of the embodiment

In der Figur ist schematisch ein Schrittmotor 1 gezeigt, der in vorgegebenen Schrittweiten mit Schaltschritten 2 in einer Richtung (Pfeil 8) oder auch ent gegengesetzt gedreht wird. Die Steuerung des Schrittmotors 1 erfolgt mittels eines Mikrokontrollers 3 als Regeleinheit, der über entsprechende Steuer leitungen 4 mit dem Schrittmotor 1 verbunden ist. Es ist weiterhin ein Hall sensor 5 als ortsfester Sensor vorhanden, der dem Schrittmotor 1 so gegen überliegt, dass er einen Permanentmagneten 6 auf der Achse des Schritt motors 1 detektieren kann. Das Ausgangssignal, des Hallsensors 5 wird mit dem Mikrokontroller 3 ausgewertet. Ferner wird der Mikrokontroller 3 mit ei nem Sollsignal S beaufschlagt und es ist eine Fehlersignaleinrichtung 7 vor handen.In the figure, a stepper motor 1 is shown schematically, which is rotated in predetermined increments with switching steps 2 in one direction (arrow 8 ) or ent opposite. The stepper motor 1 is controlled by means of a microcontroller 3 as a control unit, which is connected to the stepper motor 1 via corresponding control lines 4 . It is a further Hall sensor 5 as a stationary sensor is provided, which the stepping motor 1 as opposed to that it can detect a permanent magnet 6 on the axis of the stepping motor. 1 The output signal of the Hall sensor 5 is evaluated with the microcontroller 3 . Furthermore, the microcontroller 3 is acted upon by a target signal S and an error signal device 7 is present.

Mit dem Permanentmagneten 6 kann eine Referenzposition definiert werden, die mit dem ortsfesten Hallsensor 5 ausgewertet wird. Diese Referenzpositi on sollte vorzugsweise an der meist durchfahrenen Stelle liegen, um mög lichst häufig die Soll- und Ist-Position zu überprüfen. Somit kann beispiels weise eine Initialisierung oder eine Schrittkorrektur des Schrittmotors in der in der allgemeinen Erfindungsbeschreibung ausgeführten Weise durchge führt werden.A reference position can be defined with the permanent magnet 6 and is evaluated with the stationary Hall sensor 5 . This reference position should preferably be at the point where the vehicle travels the most, in order to check the target and actual position as often as possible. Thus, for example, an initialization or a step correction of the stepper motor can be carried out in the manner described in the general description of the invention.

Claims

1. Method for controlling a stepper motor ( 1 ), in which
with an electrical switching signal, a change in the position of the stepping motor ( 1 ) is effected in predetermined switching steps and in which
the absolute and / or relative step position can be detected and evaluated using a reference position ( 6 ) in a control unit ( 3 ), characterized in that
the reference position is detected with a fixed sensor ( 5 ) for a reference mark ( 6 ) on the stepper motor ( 1 ) or a gear part.

2. The method according to claim 1, characterized in that an initialization of the stepping motor ( 1 ) is carried out in that the stepping motor ( 1 ) carries out switching steps ( 2 ) until the reference mark ( 6 ) is reached and thereby a zero position of the stepping motor ( 1 ) is defined.

3. The method according to claim 2, characterized in that the switching steps ( 2 ) are initially carried out in one direction ( 8 ) and, in the case in which the reference mark ( 6 ) is not found, executes the switching steps ( 2 ) in the opposite direction become.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a step correction of the stepping motor ( 1 ) is carried out in the case in which the fixed sensor ( 5 ) emits a signal without this being stored in the control unit ( 3 ) Data of a target signal (S) should be the case.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a step correction of the stepping motor ( 1 ) is carried out in the case in which the fixed sensor ( 5 ) does not emit a signal although this is based on the data stored in the control unit ( 3 ) a target signal (S) should be the case.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the reference position is detected with a fixed magnetic field-sensitive sensor ( 5 ) and the reference marking is carried out by means of a permanent magnet ( 6 ).

7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the reference position is detected with a fixed optical sensor, a switch or an inductive sensor ( 5 ).

8. Device for performing the method according to one of the preceding claims, characterized in that
the stationary sensor ( 5 ) is opposite the axis or a gear part of the stepping motor ( 1 ) in such a way that a permanent magnet ( 5 ) as a reference mark after executing corresponding angular or switching steps ( 2 ) in the sensor ( 5 ) triggers a signal and that
the control unit ( 3 ) is connected to the stepper motor ( 1 ) via control signal lines ( 4 ) and to the sensor ( 5 ) via a signal line and can be acted upon with a desired signal (S) and is connected to an error signal device ( 7 ).

9. The device according to claim 8, characterized in that the fixed magnetic field sensitive sensor is a Hall sensor ( 5 ).