DE10196797B4

DE10196797B4 - Motorsteuerung

Info

Publication number: DE10196797B4
Application number: DE10196797T
Authority: DE
Inventors: Koji Moriguchi Kameda; Hirokazu Katano Yamasaki; Hiromi Nara Tanoue; Taro Nishinomiya Kishibe
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2021-10-11
Also published as: US20040051499A1; AU2001294217A1; WO2002031957A3; WO2002031957A2; US6882125B2; DE10196797T1

Abstract

Motorsteuerung, welche aufweist:
einen Motorpositionsdetektor (31);
einen Motortreiber (32), der an den Motorpositionsdetektor (31) durch ein Versorgungskabel (33) angeschlossen ist, das ein Paar elektrischer Leitungen aufweist, zum Liefern von Steuerenergie an den Detektor über das Versorgungskabel (33),
wobei die Steuerung Information in Bezug auf den Betrieb eines Motors (90) zwischen dem Detektor und dem Treiber über das Versorgungskabel (33) überträgt,
wobei der Motorpositionsdetektor (31) aufweist:
eine Stromempfangsschaltung (22);
einen Stromempfangsweg zum Verbinden des Versorgungskabels (33) mit der Stromempfangsschaltung (22);
eine Signalkoppelschaltung (1), die an der Detektorseite vorgesehen ist, zur Wechselspannungskopplung mit dem Stromempfangsweg;
eine Motorpositionsdetektorschaltung (24) zur Ausgabe paralleler Information in Bezug auf die Motorposition;
eine Kodierschaltung (25) zum Umwandeln der parallelen Information bezüglich der Motorposition in serielle Information; und
eine Motorpositionsübertragungsschaltung (13) zur Ausgabe der seriellen Information bezüglich der Motorposition an die Signalkoppelschaltung (1),
wobei der Motortreiber...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung eines Servomotors, die in einem Roboter für industrielle Anwendungen eingesetzt wird, und betrifft insbesondere die Kommunikation der Motorpositionsinformation zwischen einem Positionsdetektor des Motors und einem Motortreiber.
Technischer Hintergrund
Eine Motorsteuerung ist im wesentlichen auf zwei Abschnitte aufgeteilt: der einen ist ein Motorpositionsdetektor zur Feststellung einer Drehposition des Motors (nachstehend bezeichnet als "Motorposition"), und der andere ist ein Motortreiber. 23 zeigt einen Aufbau eines herkömmlichen Motorpositionsdetektors 100 und dessen Anschluß an den Motortreiber 120. Eine in dem Motortreiber 120 angeordnete Stromversorgungsschaltung 121 liefert eine Netzleitungsspannung an eine Stromempfangsschaltung 101, die im Motorpositionsdetektor 100 angeordnet ist, über ein Versorgungskabel 180, das zwei elektrische Leitungen aufweist. Die Stromempfangsschaltung 101 versorgt jeweilige Schaltungen, die im Motorpositionsdetektor 100 angeordnet sind, über Leitungen (nicht gezeigt). Eine an einen Motor 90 angeschlossene Positionsdetektorschaltung 102 erfasst eine Motorposition, und gibt die parallele Information in Bezug auf die Motorposition aus. Eine Kodierschaltung 103 wandelt die parallele Information in serielle Information um. Eine Motorpositionsübertragungsschaltung 104 gibt die serielle Information in Bezug auf die Motorposition differentiell an ein Signalkabel 119 aus, das zwei Leitungen aufweist. Eine im Motortreiber 120 angeordnete Motorpositionsempfangsschaltung 122 empfängt diese serielle Information in Bezug auf die Motorposition über das Signalkabel 119. Eine Dekodierschaltung 123 wandelt die serielle Information in Bezug auf die Motorposition in parallele Information um. Eine Motortreiberschaltung 140 betreibt den Motor auf Grundlage der so erhaltenen, parallelen Information.
24 zeigt den gesamten Aufbau einer herkömmlichen Motorsteuerung, und erläutert Einzelheiten der Motortreiberschaltung 140 – umgeben von einer fett gedruckten Linie –, die im Motortreiber 120 vorgesehen ist. Drei Funktionen sind in die Motortreiberschaltung 140 eingebaut, nämlich eine Positionsvorgabefunktion, eine Geschwindigkeitsvorgabefunktion, und eine Drehmomentvorgabefunktion.
Wenn die Positionsvorgabefunktion aktiviert ist, steuert die Positionssteuerschaltung 124 eine Position mit Motorpositionsinformation θ und einer Vorgabe für die äußere Position s1, und gibt dann eine Vorgabe s4 für die innere Geschwindigkeit aus. Die Geschwindigkeitssteuerschaltung 126 steuert die Geschwindigkeit durch Geschwindigkeitsinformation θ' und die Vorgabe s4 für die innere Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeitsinformation θ' wird dadurch erhalten, dass die Motorpositionsinformation θ in der Differenzierschaltung 125 differenziert wird. Die Schaltung 126 gibt dann eine Vorgabe s5 für das innere Drehmoment aus. Die Stromdetektorschaltung 124 stellt Motorstrominformation s6 fest. Die Drehmomentsteuerschaltung 128 liefert einen Befehl an eine Gatetreiberschaltung 129 auf Grundlage der Vorgabe s5 für das innere Drehmoment und der Motorpositionsinformation θ, wodurch der Motorstrom gesteuert wird, der durch die Versorgungsschaltung 130 hindurchgeht.
Wenn die Geschwindigkeitsvorgabefunktion aktiviert ist, wird die Geschwindigkeit durch die Geschwindigkeitssteuerschaltung 126 gesteuert, unter Verwendung der Geschwindigkeitsinformation θ' und der Vorgabe s2 für die äußere Geschwindigkeit, und diese Steuerung benötigt nicht die Positionssteuerschaltung 124.
Wenn die Drehmomentvorgabefunktion aktiviert ist, steuert die Drehmomentsteuerschaltung 128 den Motorstrom auf Grundlage einer Vorgabe s3 für das äußere Drehmoment und der Motorpositionsinformation θ. Diese Steuerung benötigt weder die Positionssteuerschaltung 124 noch die Geschwindigkeitssteuerschaltung 126.
Bei der voranstehend erläuterten, herkömmlichen Motorsteuerung verbinden ein Versorgungskabel, das ein Leitungspaar (also zwei Leitungen) aufweist, sowie ein Signalkabel, das ein Leitungspaar (also zwei Leitungen) aufweist, den Motorpositionsdetektor mit dem Motortreiber. Insgesamt werden zwei Leitungspaare (also vier Leitungen) eingesetzt. Die vorliegende Erfindung strebt an, eine Motorsteuerung zur Verfügung zu stellen, bei welcher ein Motorpositionsdetektor mit einem Motortreiber über nur ein Leitungspaar (also zwei Leitungen) verbunden ist.
Aus der Druckschrift JP 10 091 243 A aus der auch der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt ist, ist ein Positionsdetektor für eine Servosteuerung bekannt, die über eine Versorgungsleitung mit zwei elektrischen Leitungen verbunden sind, die sowohl zur Stromversorgung als auch zur Datenübertragung verwendet wird. Außerdem weist der Positionsdetektor einen Gleichspannungswandler auf, um die zugeführte Gleichspannung in eine geregelte Versorgungsspannung zur Versorgung der Komponenten des Positionsdetektors umwandelt. Der damit verbundene konstruktive Aufwand ist für den herkömmlichen Positionsdetektor ebenso nachteilig, wie die thermische Belastung, die durch die im dem Gleichspannungswandler anfallende Verlustleistung verursacht wird.
Beschreibung der Erfindung
Ausgehend von dem aus der oben genannten Druckschrift bekannten Stand der Technik ist es daher Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Motorsteuerung anzugeben, bei der insbesondere der Positionsdetektor einen einfacheren Aufbau aufweist.
Dies wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Motorsteuerung des Typs mit ausgeglichener Übertragung gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Motorsteuerung des Typs mit nicht ausgeglichener Übertragung gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Motorsteuerung gemäß einer zweiten, beispielhaften Ausführungsform.
4 zeigt eine Motorsteuerung des Typs mit ausgeglichener Übertragung eines Motors gemäß einer dritten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine Motorsteuerung des Typs mit nicht ausgeglichener Übertragung eines Motors gemäß der dritten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine Motorsteuerung gemäß einer vierten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine Motorsteuerung des Typs mit ausgeglichener Übertragung eines Motors gemäß einer fünften, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine Motorsteuerung des Typs mit nicht ausgeglichener Übertragung eines Motors gemäß der fünften, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine Motorsteuerung gemäß einer sechsten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt eine Motorsteuerung des Typs mit ausgeglichener Übertragung eines Motors gemäß einer siebten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt eine Motorsteuerung des Typs mit nicht ausgeglichener Übertragung eines Motors gemäß der siebten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt eine Motorsteuerung gemäß einer achten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 erläutert eine erste Maßnahme zum Kompensieren eines Spannungsabfalls in einem Versorgungskabel bei einer neunten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 erläutert eine dritte Maßnahme zum Kompensieren eines Spannungsabfalls in einem Versorgungskabel bei einer neunten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 erläutert eine vierte Maßnahme zum Kompensieren eines Spannungsabfalls in einem Versorgungskabel bei der neunten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 erläutert eine fünfte Maßnahme zum Kompensieren eines Spannungsabfalls in einem Versorgungskabel bei der neunten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
17 erläutert eine Ausfallsicherheitsschaltung, die bei einer Empfangsschaltung auf der Treiberseite im Falle einer Transformatorkopplung bei einer zehnten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
18 erläutert eine Ausfallsicherheitsschaltung, die bei einer Empfangsschaltung auf der Treiberseite im Falle einer Kondensatorkopplung bei der zehnten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
19 erläutert eine Ausfallsicherheitsschaltung, die bei einer Empfangsschaltung auf der Detektorseite im Falle der Transformatorkopplung bei der zehnten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
20 erläutert eine Ausfallsicherheitsschaltung, die bei einer Empfangsschaltung auf der Detektorseite im Falle der Kondensatorkopplung bei der zehnten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
21 zeigt eine Ausfallsicherheitsschaltung, die in den inaktiven Zustand durch ein Übertragungsbetriebsartsignal umgeschaltet werden kann, gemäß der zehnten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
22 erläutert, wie eine magnetische Sättigung in einem Transformator bei einer elften, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verhindert werden kann.
23 zeigt eine herkömmliche Motorsteuerung.
24 erläutert eine Motortreiberschaltung der herkömmlichen Motorsteuerung im einzelnen.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
(Erste beispielhafte Ausführungsform)
1 zeigt eine Motorsteuerung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Versorgungskabel 38 mit einem Leitungspaar 7-7 führt Energie dem Motorpositionsdetektor 31 von dem Motortreiber 32 zu.
Bei dem Detektor 31 weist ein Transformator 1 auf der Detektorseite eine Signalwicklung 2 und zwei Versorgungswicklungen 3a und 3b auf. Zwei Versorgungswicklungen 3a, 3b verbinden das Versorgungskabel 38 mit der Stromempfangsschaltung 22, wodurch ein Stromempfangsweg ausgebildet wird. Bei dem Motortreiber 32 weist der Transformator 4 eine Signalwicklung 5 und zwei Versorgungswicklungen 6a und 6b auf. Zwei Versorgungswicklungen 6a und 6b verbinden das Versorgungskabel 33 mit der Stromversorgungsschaltung 20, wodurch ein Stromversorgungsweg ausgebildet wird. Die Schaltung 20, als Steuerstromversorgung auf der Treiberseite, versorgt jeweilige Steuerschaltungen im Treiber 32 über Zufuhrleitungen (nicht gezeigt).
Die Transformatoren 1 und 4 werden durch E-Typ-Ferritkerne von annähernd 10 Quadratmillimeter und Spulen des Oberflächenmontagetyps (SMD) gebildet, so dass der Transformator 1 auf einer Leiterplatte in dem Detektor angebracht ist, und der Transformator 4 auf einer Leiterplatte in dem Treiber angebracht ist. Die Spulen sind so gewickelt, dass drei elektrische Leitungen mehrere Wicklungen oder mehr als zehn Wicklungen aufweisen. Eine der drei elektrischen Leitungen trägt ein Signal, und die beiden anderen Leitungen dienen zur Stromversorgung. Die Signalwicklung benötigt eine vergleichsweise hohe Induktivität, die groß genug ist, um einen längsten Impuls unter den zu übertragenden Signalen zu übertragen. Um die Induktivität der Signalwicklung zu erhöhen, kann die Signalwicklung eine größere Windungszahl aufweisen als die anderen beiden Leitungen. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die Signalwicklung 16 Wicklungen auf, während die Stromversorgungswicklungen 8 Wicklungen haben. Wenn beispielsweise der Manchester-Code mit einer Übertragungsrate von 5 Mbps verwendet wird, ist eine Induktivität von annähernd 40 μH in der Praxis reserviert. Die Stromversorgungsschaltung 20 des Motortreibers 32 liefert beispielsweise Gleichspannung von 5 V–0 V als Steuerstromversorgung, an die Stromempfangsschaltung 22 über die Stromversorgungswicklungen 6a, 6b des Transformators 1, das Versorgungskabel 33, und die Versorgungswicklungen 3a, 3b des Transformators 1. Die Stromempfangsschaltung 22 führt die gelieferte Gleichspannung jeweiligen Steuerschaltungen in dem Motorpositionsdetektor 31 über Zufuhrleitungen (nicht gezeigt) zu.
In dem Motorpositionsdetektor 31 gibt die Positionsdetektorschaltung 24 die folgenden sechs Signale, welche die Positionsinformation des Motors 90 bilden, parallel aus: Signal für Phase A, Signal für Phase B, Signal für Phase Z, und drei Signale für den Kommunikationssensor (CS). Die Kodierschaltung 25 wandelt die parallele Information in Bezug auf die Motorposition in serielle Information um, so dass die voranstehend erläuterten sechs Signale in bestimmten Intervallen in eine serielle Information umgewandelt werden, so dass die Information über ein Leitungspaar geschickt werden kann. Die Motorpositionsübertragungsschaltung 13 gibt die serielle Information in Bezug auf die Motorposition an die Signalwicklung 2 des Transformators 1 differentiell unter Verwendung des Leitungstreibers 8 aus. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Schnittstellen-IC, der im Markt erhältlich ist, als Leitungstreiber 8 verwendet. Die Motorpositionsinformation, die an der Signalwicklung 2 geliefert wird, wird an Versorgungswicklungen 3a und 3b durch den Betrieb des Transformators übertragen, und wird einer Versorgungsspannung überlagert, und breitet sich dann an Versorgungswicklungen 6a, 6b des Transformators 4 über das Versorgungskabel 33 aus.
Bei dem Motortreiber 32 empfängt die Motorpositionsempfangsschaltung 14 einschließlich des Leitungsempfängers 9 die Motorpositionsinformation über die Signalwicklung 5 des Transformators 4 an der Treiberseite. Die Dekodierschaltung 26 wandelt die Motorpositionsinformation in serieller Form in parallele Form um. Die Motortreiberschaltung 27 betreibt den Motor auf Grundlage der parallelen Information, die so in Bezug auf die Motorposition erhalten wurde.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Schnittstellen-IC, der auf dem Markt erhältlich ist, als Leitungsempfänger 9 verwendet, der die Eingabe differentiell verarbeitet. Ein Kondensator 29 mit 10–100 μF ist zwischen Leitungen in dem Stromempfangsweg zwischen der Stromempfangsschaltung 22 des Motorpositionsdetektors 31 und den Transformator 1 auf der Detektorseite geschaltet, um zu verhindern, dass Rauschen in die Schaltung 22 hineingelangt. Ein Kondensator 28 mit 10–100 μF ist zwischen Leitungen in dem Stromversorgungsweg zwischen der Stromzufuhrschaltung 20 des Motortreibers 32 und dem Transformator 4 an der Treiberseite geschaltet, um das Eindringen von Rauschen in die Schaltung 20 zu verhindern. Ein Abschlußwiderstand 48, der den gleichen Widerstand aufweist wie die charakteristische Impedanz des Versorgungskabels 33, ist zwischen Leitungen in dem Stromversorgungsweg zwischen dem Versorgungskabel 33 und dem Transformator 4 auf der Treiberseite geschaltet, um zu verhindern, dass ein Signal zwischen den Übertragungsleitungen reflektiert wird. Die Reflexion beeinträchtigt die Signalübertragung bei hoher Geschwindigkeit und hoher Frequenz. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist der Abschlußwiderstand 48 einen Wert von 100 Ohm auf, also denselben Wert wie die Impedanz des Versorgungskabels 33. In diesem Fall ist, da eine Gleichspannung bei der Stromversorgung verwendet wird, ein Kondensator in Reihe zum Widerstand 48 geschaltet, so dass die Auswirkung nur bei Wechselspannungskomponenten des Signals auftritt. Wird der Kondensator nicht verwendet, erzeugt der Widerstand Wärme, und wird manchmal die Übertragungssignalform gestört.
Eine Leitung in Form eines verdrillten Paares oder eine abgeschirmte, verdrillte Paarleitung, die als Versorgungskabel 33 verwendet wird, ist dazu wirksam, ankommendes Rauschen zu entfernen, und Gleichtaktrauschen standzuhalten.
Die Motorsteuerung, die bei dieser, in 1 gezeigten Ausführungsform verwendet wird, umfasst die folgenden Elemente:
den Transformator 1, der auf der Detektorseite angeordnet ist, und eine Signalwicklung 2 und zwei Versorgungswicklungen 3a und 3b aufweist; und
den Transformator 4, der auf der Treiberseite angeordnet ist, und eine Signalwicklung 5 und zwei Versorgungswicklungen 6a und 6b aufweist.
Die Motorsteuerung überträgt ein Signal über ein ausgeglichenes Übertragungsverfahren. Befindet sich eine Motorsteuerung in einer zufriedenstellenden Umgebung, kann die Steuerung ein Signal über ein nicht-ausgeglichenes Übertragungsverfahren übertragen. 2 zeigt einen Aufbau des nicht-ausgeglichenen Übertragungsverfahrens. In 2 weisen ähnliche Elemente wie jene bei der vorliegenden Ausführungsform dieselben Bezugszeichen auf, und wird auf deren Beschreibung verzichtet. Die in 2 gezeigte Motorsteuerung weist die folgenden Elemente auf:
den Transformator 71, der auf der Detektorseite angeordnet ist, und eine Signalwicklung 72 und eine Versorgungswicklung 73 aufweist; und
den Transformator 74, der auf der Treiberseite angeordnet ist, und eine Signalwicklung 75 und eine Versorgungswicklung 76 aufweist.
Die Motorsteuerung überträgt ein Signal über das nicht-ausgeglichene Übertragungsverfahren. Die in 2 gezeigte Anordnung ist kleiner und kostengünstiger als jene, die in 1 gezeigt ist.
(Zweite beispielhafte Ausführungsform)
3 erläutert die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zweite Ausführungsform weist neue Elemente zusätzlich zu den Elementen der ersten Ausführungsform auf.
Ähnliche Elemente wie bei der ersten Ausführungsform weisen dieselben Bezugszeichen auf, und daher wird hier auf ihre Beschreibung verzichtet. Die Motorsteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform kann Information zwischen der Dekodierschaltung 26 des Motortreibers 32 und der Kodierschaltung 25 des Motorpositionsdetektors 31 in beiden Richtungen übertragen.
Der Motortreiber 32 verwendet eine Sende/Empfangsschaltung 18, die einen Sender/Empfänger 11 aufweist, der die beiden Funktionen des Sendens und Empfangens aufweist, so dass der Treiber 32 sowohl mit einer Motorpositionsempfangsschaltung als auch der Steuersignalsendeschaltung versehen ist. Die Schaltung 18 bleibt normalerweise in einer Empfangsbetriebsart; sie wird jedoch in eine Sendebetriebsart durch ein Sendebetriebsartsignal 26a umgeschaltet, das von der Dekodierschaltung 26 geliefert wird. Die Dekodierschaltung 26 liefert das Sendebetriebsartsignal 26a beim Senden, wodurch die Schaltung 18 in die Sendebetriebsart umgeschaltet wird, und die Schaltung 26 löscht das Signal 26a, wenn die Signalübertragung endet, wodurch die Schaltung 18 auf die Empfangsbetriebsart zurückgestellt wird.
Der Motorpositionsdetektor 31 setzt die Sende/Empfangsschaltung 17 einschließlich des Sende/Empfangsgerät 17 ein, und weist daher sowohl die Motorpositionsübertragungsschaltung als auch die Steuersignalempfangsschaltung auf. Die Schaltung 17 bleibt normalerweise in der Empfangsbetriebsart; allerdings wird sie in die Sendebetriebsart durch das Sendebetriebsartsignal 25a umgeschaltet, das von der Kodierschaltung 25 geliefert wird. Die Kodierschaltung 25 liefert das Sendebetriebsartsignal 25a beim Senden, wodurch die Schaltung 17 in die Sendebetriebsart umgeschaltet wird. Die Schaltung 25 löscht das Sendebetriebsartsignal 25a wenn die Signalübertragung endet, und stellt so die Schaltung 17 auf die Empfangsbetriebsart zurück.
Die Sende/Empfangsgeräte 10 und 11 geben Signale auf zwei Arten und Weisen differentiell ein und aus, und verwenden Schnittstellen-ICs, die auf dem Markt erhältlich sind. Der Abschlußwiderstand 49, der denselben Widerstandswert aufweist wie die charakteristische Impedanz des Versorgungskabels 33, ist zwischen Leitungen in dem Stromempfangsweg zwischen dem Versorgungskabel 33 und dem Transformator 1 auf der Detektorseite geschaltet, um die Reflexion eines Signals zu verhindern. Die Motorsteuerung gemäß dieser Ausführungsform kann verschiedene Informationen zwischen dem Motortreiber 32 und dem Motorpositionsdetektor 31 übertragen. Die verschiedenen Informationen umfassen die Information in Bezug auf die Motorposition, die Information in Bezug auf den Betriebszustand des Detektors, die für den Motor geeignete Information, Steuerparameter, usw.
Die Positionsinformation des Motors wird beispielsweise in folgender Reihenfolge übertragen:

1. Entsprechend einem Steuertakt, der von einem Zeitgeber (nicht gezeigt) erzeugt wird, gibt die Dekodierschaltung 26 das Sendebetriebsartsignal 26a aus, wodurch die Sende/Empfangsschaltung 18 in die Sendebetriebsart umgeschaltet wird, und gibt dann das Detektorsteuersignal 15, das Motorpositionsinformation anfordert, an die Schaltung 18 aus.
2. Die Sende/Empfangsschaltung 18 überträgt ein Detektorsteuersignal 15 an die Signalwicklung 15 des Transformators 4 an der Treiberseite. Die Dekodierschaltung 26 löscht das Sendebetriebsartsignal 26a, wenn die Signalübertragung endet, und die Schaltung 18 auf die Empfangsbetriebsart zurückgestellt wird.
3. Das Detektorsteuersignal 15 breitet sich zur Sende/Empfangsschaltung 17 über Signalwicklung 5 des Transformators 4 auf der Treiberseite, die Versorgungswicklungen 6a und 6b, das Versorgungskabel 3, die Versorgungswicklungen des 3 des Transformators 1 an der Detektorseite, und die Signalwicklung 2 aus. Die Schaltung 17 überträgt das empfangene Steuersignal 15 an die Kodierschaltung 25.
4. Die Kodierschaltung 25 gibt das Sendebetriebsartsignal 25a aus, wodurch die Schaltung 17 in die Sendebetriebsart umgeschaltet wird, und gibt dann die serielle Positionsinformation in Bezug auf den Motor zu diesem Zeitpunkt an die Schaltung 17 aus.
5. Die Sende/Empfangsschaltung 17 überträgt die serielle Positionsinformation in Bezug auf den Motor an die Signalwicklung 2, und die Kodierschaltung 25 löscht das Sendebetriebsartsignal 25a, wenn die Signalübertragung beendet ist. Dann wird die Schaltung 17 auf die Empfangsbetriebsart zurückgestellt.
6. Die serielle Positionsinformation in Bezug auf den Motor bewegt sich zur Sende/Empfangsschaltung 18 über die Signalwicklungen 2 des Transformators 1 an der Detektorseite, die Versorgungswicklungen 3a und 3b, das Versorgungskabel 33, die Versorgungswicklungen 6a und 6b des Transformators 4 an der Treiberseite, und über die Signalwicklung 5. Die Schaltung 18 überträgt die empfangene Information an die Dekodierschaltung 26.
7. Die Dekodierschaltung 26 wandelt die serielle Positionsinformation in Bezug auf den Motor in parallele Daten um, und gibt die Daten an die Motortreiberschaltung 27 aus.
8. Die Motortreiberschaltung 27 steuert den Motor auf Grundlage der Positionsinformation in Bezug auf den Motor, die so erhalten wurde.

(Dritte beispielhafte Ausführungsform)
4 erläutert die dritte Ausführungsform der Motorsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung. Ähnliche Elemente wie bei den vorherigen Ausführungsformen weisen dieselben Bezugszeichen auf, und daher wird auf ihre Beschreibung hier verzichtet. Das Versorgungskabel 33, das ein Leitungspaar 7-7 (zwei Leitungen) aufweist, liefert Strom an den Motorpositionsdetektor 31 von dem Motortreiber 32.
Bei dem Detektor 31 verbinden zwei Wicklungen 40a und 40b der Drosselspule 41 an der Detektorseite des Versorgungskabel 33 jeweils mit der Stromempfangsschaltung 22, wodurch ein Stromempfangsweg ausgebildet wird. Koppelkondensatoren 44a und 44b, die zur Signalübertragung eingesetzt werden, auf der Detektorseite, verbinden jedes der Enden des Versorgungskabels 33 und der Drosselspule 41 an der Detektorseite. Die Koppelkondensatoren 44a und 44b weisen eine ausreichend große Kapazität dazu auf, einen Impuls mit maximaler Länge unter den übertragenen Signalen zu übertragen. Die Drosselspule 41 weist eine ausreichend hohe Induktivität dafür auf, ein übertragenes Signal von der Stromempfangsschaltung 22 wechselspannungsmäßig zu isolieren. Beim Treiber 32 koppeln zwei Wicklungen 42a und 42b der Drosselspule 43 an der Treiberseite jeweils die Stromversorgungsschaltung mit dem Versorgungskabel 33, wodurch ein Stromversorgungsweg ausgebildet wird. Die Schaltung 20 als Steuerstromversorgung auf der Treiberseite versorgt jeweilige Steuerschaltungen im Treiber 32 über Zufuhrleitungen (nicht gezeigt). Zwei Koppelkondensatoren 45a und 45b, die zur Signalübertragung eingesetzt werden, auf der Treiberseite, verbinden jedes ihrer Enden zwischen dem Versorgungskabel 38 und der Drosselspule 43 auf der Treiberseite. Die Koppelkondensatoren 45a und 45b weisen eine ausreichend hohe Kapazität zu dem Zweck auf, die maximale Länge an Impulsen unter den übertragenen Signalen zu übertragen. Die Drosselspule 43 weist eine ausreichend hohe Induktivität auf, um ein übertragenes Signal von der Stromversorgungsschaltung 20 wechselspannungsmäßig zu isolieren. Die Schaltung 20 des Treibers 32 liefert beispielsweise Gleichspannung von 5 V–0 V als Steuerspannungsversorgung an die Stromempfangsschaltung 22 über die Drosselspule 43, das Versorgungskabel 33, und die Drosselspule 41 an der Detektorseite. Die Schaltung 22 liefert die zugeführte Gleichspannung an jeweilige Steuerschaltungen im Detektor 31 über nicht dargestellte Zufuhrleitungen.
Bei dem Motorpositionsdetektor 31 gibt die Positionsdetektorschaltung 24 ein Signal für Phase A, ein Signal für Phase B, ein Signal für Phase Z, und drei CS-Signale aus, also insgesamt sechs Signale, welche die Positionsinformation in Bezug auf den Motor 90 bilden, und zwar parallel. Die Kodierschaltung 25 wandelt die parallelen Signale in ein serielles Signal um. Anders ausgedrückt werden die sechs Signale in bestimmten Intervallen als serielle Information gesammelt, so dass die Information über ein Leitungspaar geschickt werden kann. Die Sendeschaltung 13 für die Motorposition gibt die serielle Positionsinformation in Bezug auf den Motor differentiell aus, an die Koppelkondensatoren 44a und 44b unter Verwendung des Leitungstreibers 8. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Schnittstellen-IC, der im Markt erhältlich ist, als der Leitungstreiber 8 eingesetzt. Die Positionsinformation in Bezug auf den Motor, die an die Koppelkondensatoren 44a und 44b geliefert wird, wird daran gehindert, sich zur Stromempfangsschaltung 22 über die Drosselspule 41 an der Detektorseite zu bewegen, und wird dem Versorgungskabel durch elektrostatische Induktion überlagert. Die Positionsinformation in Bezug auf den Motor, die am Treiber 32 über das Versorgungskabel angekommen ist, wird an einer Ausbreitung zur Stromversorgungsschaltung 20 durch die Drosselspule 43 an der Treiberseite gehindert. Die Motorpositionsempfangsschaltung 14, welche einen Leitungsempfänger 9 aufweist, empfängt die Positionsinformation in Bezug auf den Motor über die Koppelkondensatoren 45a und 45b an der Treiberseite. Die Dekodierschaltung 26 wandelt die serielle Information in Bezug auf die Motorposition in die parallele Information um. Die Motortreiberschaltung 27 betreibt den Motor auf Grundlage der so in Bezug auf die Motorposition erhaltenen, parallelen Information. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Schnittstellen-IC, der im Markt erhältlich ist, als Leitungsempfänger 9 zur Durchführung der differentiellen Eingabe verwendet. Um zu verhindern, dass Rauschen in die Stromempfangsschaltung 22 hineingelangt, ist ein Kondensator 29 mit 10–100 μF zwischen die Leitungen in dem Stromempfangsweg zwischen der Drosselspule 41 an der Detektorseite und die Stromempfangsschaltung 22 geschaltet. Um das Eindringen von Rauschen in die Stromversorgungsschaltung 20 zu verhindern, ist ein Kondensator 28 mit 10–100 μF zwischen Leitungen in dem Stromversorgungsweg zwischen Drosselspule 43 an der Treiberseite und die Stromversorgungsschaltung 20 geschaltet. Abschlußwiderstand 28, der denselben Widerstandswert aufweist wie die charakteristische Impedanz des Versorgungskabels 33, ist zwischen Leitungen in dem Stromversorgungsweg zwischen dem Versorgungskabel 33 und der Drosselspule 43 an der Treiberseite geschaltet, damit verhindert wird, dass ein Signal zwischen Übertragungsleitungen reflektiert wird. Die Reflexion beeinträchtigt die Signalübertragung bei hoher Geschwindigkeit und hoher Frequenz. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist der Abschlußwiderstand 48 einen Wert von 100 Ohm auf, also denselben Wert, wie der Impedanz des Versorgungskabels 33 entspricht. In diesem Fall ist, da bei der Stromversorgung eine Gleichspannung eingesetzt wird, ein Kondensator in Reihe mit dem Widerstand 48 geschaltet, so dass die Auswirkung nur bei Wechselspannungskomponenten des Signals hervorgerufen wird. Wird der Kondensator nicht verwendet, so erzeugt der Widerstand Wärme, und wird manchmal die Sendeübertragungssignalform gestört. Ein verdrilltes Leitungspaar oder ein abgeschirmtes, verdrilltes Leitungspaar, das als Stromkabel 33 verwendet wird, ist dazu wirksam, ankommendes Rauschen abzutrennen, und Gleichtaktrauschen standzuhalten. Ein ringförmiger Ferritkern eines Ferrits des quadratischen, gespalteten Typs kann als ein Eisenkern der Drosselspule eingesetzt werden.
Die in 4 gezeigte Motorsteuerung weist folgende Elemente auf:
Drosselspule 41, angeordnet an der Detektorseite, die zwei Wicklungen 40a und 40b aufweist;
Drosselspule 43, die an der Treiberseite angeordnet ist, und zwei Wicklungen 42a und 42b aufweist;
zwei Koppelkondensatoren 44a und 44b, die an der Detektorseite angeordnet sind; und
zwei Koppelkondensatoren 45a und 45b, die an der Treiberseite angeordnet sind.
Die Motorsteuerung überträgt Signale über das Verfahren mit ausgeglichener Übertragung. Befindet sich die Motorsteuerung in einer hervorragenden Umgebung, können Signal über das unsymmetrische, oder nicht-ausgeglichene Verfahren übertragen werden, das in 5 gezeigt ist. In 5 sind ähnliche Elemente wie bei den bisherigen Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und wird auf deren Beschreibung hier verzichtet. Die in 5 gezeigte Motorsteuerung weist die folgenden Elemente auf:
Drosselspule 80, angeordnet an der Detektorseite, die eine Wicklung 81 aufweist;
Drosselspule 82, die an der Treiberseite angeordnet ist, und eine Wicklung 83 aufweist;
Koppelkondensator 84, der an der Detektorseite angeordnet ist;
Koppelkondensator 85, der an der Treiberseite angeordnet ist;
Motorpositionsübertragungsschaltung 13, die ein Signalausgabeelement 8 aufweist; und
Motorpositionsempfangsschaltung 14, die ein Signalempfangselement 9 aufweist.
Die Motorsteuerung überträgt Signale durch das unsymmetrische Verfahren. Die in 5 dargestellte Anordnung ist kleiner und kostengünstiger als jene, die in 4 gezeigt ist.
(Vierte beispielhafte Ausführungsform)
6 zeigt die Motorsteuerung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist eine neue Anordnung der in 4 gezeigten, dritten Ausführungsform hinzugefügt. Ähnliche Elemente wie bei der dritten Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und daher wird hier auf deren Beschreibung verzichtet. Die Motorsteuerung gemäß dieser vierten Ausführungsform kann Information, ebenso wie die zweite Ausführungsform, zwischen dem Motortreiber 32 und dem Motorpositionsdetektor 31 in beiden Richtungen kommunizieren.
Der Motortreiber 32 weist weiterhin eine Steuersignalübertragungsschaltung auf, die ein Detektorsteuersignal, das die Positionsinformation in Bezug auf den Motor anfordert, an den Detektor 31 überträgt. Genauer gesagt verwendet der Treiber 32 die Sende/Empfangsschaltung 18, die ein Sende/Empfangsgerät 11 aufweist, so dass der Treiber 32 sowohl mit einer Motorpositionsempfangsschaltung als auch mit der Steuersignalübertragungsschaltung ausgerüstet ist.
Der Detektor 31 weist weiterhin eine Steuersignalübertragungsschaltung auf. Genauer gesagt verwendet der Detektor 31 die Sende/Empfangsschaltung 17, die ein Sende/Empfangsgerät 10 aufweist, so dass der Detektor 31 sowohl mit einer Motorpositionsübertragungsschaltung als auch mit der Steuersignalempfangsschaltung ausgerüstet ist.
Die Sende/Empfangsgeräte 10 und 11 geben Signale in beiden Richtungen differentiell ein und aus, und verwenden Schnittstellen-ICs, die im Handel erhältlich sind. Der Abschlußwiderstand 39, der denselben Widerstandswert aufweist, wie die charakteristische Impedanz des Versorgungskabels 33 beträgt, ist zwischen Leitungen in dem Stromempfangsweg zwischen dem Versorgungskabel 33 und der Drosselspule 41 auf der Detektorseite geschaltet, um die Reflexion eines Signals zu verhindern. Die Steuersignalübertragungsschaltung in der Sende/Empfangsschaltung 18 gibt das Detektorsteuersignal 15, das die Positionsinformation in Bezug auf den Motor anfordert, an Koppelkondensatoren 45a und 45b an der Treiberseite aus. Das Signal 15 breitet sich zur Steuersignalempfangsschaltung in der Sende/Empfangsschaltung 17 über das Versorgungskabel 33, und die Koppelkondensatoren 44a und 44b an der Detektorseite aus.
(Fünfte beispielhafte Ausführungsform)
7 zeigt die Motorsteuerung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ähnliche Elemente wie bei den vorherigen Ausführungsformen sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und daher wird hier auf deren Beschreibung verzichtet. Das Versorgungskabel 33, das ein Leitungspaar 7-7 (zwei Leitungen) aufweist, führt von dem Motortreiber 32 aus dem Motorpositionsdetektor 31 Strom zu.
Im Detektor 31 weist die Drosselspule 41 an der Detektorseite zwei Wicklungen 40a und 40b auf. Zwei Wicklungen 40a und 40b verbinden das Versorgungskabel 33 jeweils mit der Stromempfangsschaltung 22, wodurch ein Stromempfangsweg ausgebildet wird. Zwei Koppelkondensatoren 44a und 44b, die zur Signalübertragung verwendet werden, an der Detektorseite verbinden jedes ihrer Enden jeweils zwischen dem Versorgungskabel 33 und der Drosselspule 41. Die Koppelkondensatoren 44a und 44b weisen eine ausreichend große Kapazität auf, damit ein Impuls mit maximaler Länge unter den übertragenen Signalen übertragen werden kann. Die Drosselspule 41 weist eine ausreichend hohe Impedanz auf, um ein übertragenes Signal wechselstrommäßig gegenüber der Stromempfangsschaltung 22 zu isolieren.
Bei dem Motortreiber 32 weist der Transformator 4 an der Treiberseite eine Signalwicklung 5 und zwei Versorgungswicklungen 6a und 6b auf. Die beiden Versorgungswicklungen 6a und 6b verbinden das Versorgungskabel 33 mit der Stromzufuhrschaltung 20, wodurch ein Stromversorgungsweg ausgebildet wird. Die Stromversorgungsschaltung 20, ebenso wie die Steuerstromversorgung an der Treiberseite, versorgt jeweilige Steuerschaltungen im Treiber 32 über Versorgungsleitungen (nicht gezeigt).
Damit er auf einer Leiterplatte an der Treiberseite angebracht werden kann, verwendet der Transformator 4 eine Oberflächenmontageeinrichtung (SMD, die aus Spulenkörpern und einem geteilten Ferritkern des E-Typs mit 10 Quadratmillimeter besteht. Die Spulenkörper sind mit drei Stromleitungen mit mehreren Wicklungen bewickelt. Eine der drei Stromleitungen befördert Signale, und die anderen zwei Leitungen sind die Versorgungskabel 6a und 6b. Die Signalwicklung 5 benötigt eine ausreichend hohe Induktivität, die ausreichend groß ist, um den längsten Impuls unter den zu übertragenden Signalen zu übertragen. Um die Induktivität der Signalwicklung 5 zu erhöhen, kann die Signalwicklung eine größere Anzahl an Wicklungen aufweisen als die beiden anderen Leitungen. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die Signalwicklung 5 16 Wicklungen auf, wogegen jede der Versorgungswicklungen 6a und 6b 8 Wicklungen aufweist. Wenn beispielsweise der Manchester-Code mit einer Übertragungsrate von 5 Mbps verwendet wird, wird eine Induktivität von annähernd 40 μH für den Normalbetrieb zur Verfügung gestellt.
Die Stromversorgungsschaltung 20 des Motortreibers 32 liefert beispielsweise Gleichspannung von 5 V–0 V als Steuerstromversorgung, um die Empfangsschaltung 22 über die Versorgungswicklungen 6a, 6b des Transformators 4 auf der Treiberseite, das Versorgungskabel 33, und die Drosselspule 41 an der Detektorseite zu versorgen. Die Stromempfangsschaltung 22 liefert die zugeführte Gleichspannung an jeweilige Steuerschaltungen in dem Motorpositionsdetektor 31 über Versorgungsleitungen (nicht gezeigt). Im Motorpositionsdetektor 31 gibt die Positionsdetektorschaltung 24 die folgenden sechs Signale parallel aus: ein Signal für die Phase A, ein Signal für die Phase B, ein Signal für die Phase Z, und drei Kommunikationssensorsignale (CS-Signale). Diese sechs Signale bilden die Positionsinformation des Motors 90. Die Kodierschaltung 25 wandelt die parallelen Signale der Motorpositionsinformation in serielle Signale um, so dass die sechs voranstehend erläuterten Signale in bestimmten Intervallen in eine serielle Information umgewandelt werden, so dass die Information über ein Leitungspaar geschickt werden kann. Die Motorpositionsübertragungsschaltung 13 gibt die serielle Information bezüglich der Motorposition an die Koppelkondensatoren 44a und 44b an der Detektorseite differentiell unter Verwendung des Leitungstreibers 8 aus. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Schnittstellen-IC, der im Handel erhältlich ist, als Leitungstreiber 8 verwendet. Die Positionsinformation des Motors, die den Koppelkondensatoren 44a und 44b zugeführt wird, wird an einer Ausbreitung zur Stromempfangsschaltung 22 durch die Drosselspule 41 an der Detektorseite gehindert, und wird durch elektrostatische Induktion dem Versorgungskabel überlagert. Die Positionsinformation breitet sich dann zu den Versorgungswicklungen 6a und 6b des Transformators 4 an der Treiberseite aus. Die Motorpositionsempfangsschaltung 14, die den Leitungsempfänger 9 aufweist, empfängt die Positionsinformation in Bezug auf das Motorsignal über die Wicklung 5 des Transformators 4 an der Treiberseite. Die Dekodierschaltung 26 wandelt die serielle Information in Bezug auf die Motorposition in die parallele Information um. Die Motortreiberschaltung 27 betreibt den Motor auf Grundlage der parallelen Information in Bezug auf die Motorposition, die so erhalten wurde. Bei dieser Ausführungsform wird ein Schnittstellen-IC, der im Handel erhältlich ist, als Leitungsempfänger 9 verwendet, der die differentielle Eingabe verarbeitet.
Um das Eindringen von Rauschen in die Stromempfangsschaltung 22 zu verhindern, ist ein Kondensator 29 mit 10–100 μF zwischen Leitungen in dem Stromempfangsweg zwischen der Drosselspule 41 an der Detektorseite und die Stromempfangsschaltung 22 geschaltet. Um das Eindringen von Rauschen in die Stromversorgungsschaltung 20 zu verhindern, ist ein Kondensator 28 mit 10–100 μF zwischen Leitungen in dem Stromversorgungsweg zwischen dem Transformator 4 an der Treiberseite und der Stromversorgungsschaltung 20 geschaltet. Abschlußwiderstand 48, der denselben Widerstandswert aufweist, wie die charakteristische Impedanz des Versorgungskabels 33 beträgt, ist zwischen Leitungen in dem Stromversorgungsweg zwischen dem Versorgungskabel 33 und dem Transformator 4 an der Treiberseite geschaltet, um die Reflexion eines Signals zwischen Übertragungsleitungen zu verhindern. Die Reflexion beeinträchtigt die Signalübertragung bei hoher Geschwindigkeit und hoher Frequenz. Bei dieser Ausführungsform weist der Abschlußwiderstand 46 einen Wert von 100 Ohm auf, also denselben Wert, wie die Impedanz des Versorgungskabels 33 beträgt. In diesem Fall ist, da eine Gleichspannung in der Stromversorgung verwendet wird, ein Kondensator in Reihe mit dem Widerstand 48 geschaltet, so dass der Effekt nur bei Wechselspannungskomponenten des Signals auftritt. Wenn der Kondensator nicht verwendet wird, erzeugt der Widerstand Wärme, und wird manchmal die Übertragungssignalform gestört. Eine Leitung in Form eines verdrillten Paars, oder eine abgeschirmte Leitung eines verdrillten Paars, die als Versorgungskabel 33 verwendet wird, ist dazu wirksam, ankommendes Rauschen zu entfernen, und Gleichtaktrauschen zu widerstehen. Ein ringförmiger Ferritkern oder ein quadratischer, geteilter Ferritkern kann als Eisenkern der Drosselspule verwendet werden.
Die in 7 gezeigte Motorsteuerung weist die folgenden Elemente auf:
Drosselspule 41, angeordnet an der Detektorseite, die zwei Wicklungen 40a und 40b aufweist;
zwei an der Detektorseite angeordnete Koppelkondensatoren 44a und 44b; und
den Transformator 4, der an der Treiberseite angeordnet ist, und eine Signalwicklung 5 und zwei Versorgungswicklungen 6a und 6b aufweist.
Die Motorsteuerung überträgt Signale mit einem symmetrischen Übertragungsverfahren. Befindet sich die Motorsteuerung in einer hervorragenden Umgebung, können Signale über ein unsymmetrisches Verfahren übertragen werden, das in 8 gezeigt ist. In 8 sind ähnliche Elemente wie bei den vorherigen Ausführungsformen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und wird hier auf deren Beschreibung verzichtet. Die in 8 gezeigte Motorsteuerung weist die folgenden Elemente auf:
Drosselspule 80, angeordnet an der Detektorseite, die eine Wicklung 81 aufweist;
einen an der Detektorseite angeordneten Koppelkondensator 84;
die Motorpositionsübertragungsschaltung 13, welche das Signalausgabeelement 8 aufweist; und
den Transformator 74, der eine Signalwicklung 75 und eine Versorgungswicklung 76 aufweist.
Die Motorsteuerung überträgt Signale über das unsymmetrische Verfahren. Die in 8 gezeigte Anordnung ist kleiner und kostengünstiger als jene, die in 7 gezeigt ist.
(Sechste beispielhafte Ausführungsform)
9 zeigt die Motorsteuerung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist eine neue Anordnung der in 7 gezeigten, fünften Ausführungsform hinzugefügt. Ähnliche Elemente wie bei der fünften Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und daher wird hier auf deren Beschreibung verzichtet. Die Motorsteuerung gemäß dieser sechsten Ausführungsform kann Kommunikation, ebenso wie bei der zweiten Ausführungsform, zwischen dem Motortreiber 32 und dem Motorpositionsdetektor 31 in beiden Richtungen übertragen.
Der Motortreiber 32 weist weiterhin eine Steuersignalübertragungsschaltung auf, die ein Detektorsteuersignal, das die Positionsinformation in Bezug auf den Motor anfordert, an den Detektor 31 überträgt. Genauer gesagt verwendet der Treiber 32 die Sende/Empfangsschaltung 18, die das Sende/Empfangsgerät 11 aufweist, so dass der Treiber 32 sowohl mit einer Motorpositionsempfangsschaltung als auch mit der Steuersignalübertragungsschaltung versehen ist.
Der Detektor 31 weist weiterhin eine Steuersignalempfangsschaltung auf. Genauer gesagt verwendet der Detektor 31 die Sende/Empfangsschaltung 17, die das Sende/Empfangsgerät 10 aufweist, so dass der Detektor 31 sowohl mit einer Motorpositionsübertragungsschaltung als auch mit der Steuersignalempfangsschaltung ausgerüstet ist.
Die Sende/Empfangsgeräte 10 und 11 geben Signale in zwei Richtungen differentiell ein und aus, und verwenden Schnittstellen-ICs, die im Handel erhältlich sind. Der Abschlußwiderstand 49, der denselben Widerstandswert aufweist, wie eine charakteristische Impedanz des Versorgungskabels 33 beträgt, ist zwischen Leitungen in dem Stromempfangsweg zwischen dem Versorgungskabel 33 und der Drosselspule 41 an der Detektorseite geschaltet, um die Reflexion eines Signals zu verhindern. Die Steuersignalübertragungsschaltung in der Sende/Empfangsschaltung 18 gibt das Detektorsteuersignal 15, das die Positionsinformation in Bezug auf den Motor anfordert, an die Signalwicklung 5 des Transformators 4 an der Treiberseite aus. Das Signal 15 breitet sich zur Steuersignalempfangsschaltung in der Sende/Empfangsschaltung 17 über das Versorgungskabel 33, und die Koppelkondensatoren 44a und 44b auf der Detektorseite aus.
(Siebte beispielhafte Ausführungsform)
10 zeigt eine Motorsteuerung gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Versorgungskabel 33, das ein Leitungspaar 7-7 (zwei Leitungen) aufweist, führt Strom dem Motorpositionsdetektor 31 von dem Motortreiber 32 zu.
Im Detektor 31 weist der Transformator 1 an der Detektorseite eine Signalwicklung 2 und zwei Versorgungswicklungen 3a und 3b auf. Die beiden Versorgungswicklungen 3a und 3b verbinden das Versorgungskabel 33 mit der Stromempfangsschaltung 32, und bilden so einen Stromempfangsweg.
Damit er auf einer Leiterplatte an der Detektorseite angebracht werden kann, verwendet der Transformator 1 eine Oberflächenmontageeinrichtung (SMD), die aus Spulenkörpern und einem geteilten Ferritkern des E-Typs von 10 Quadratmillimeter besteht. Die Spulenkörper sind mit drei Stromleitungen mit mehreren Wicklungen bewickelt. Eine der drei Stromleitungen befördert Signale, und die beiden anderen Leitungen sind Versorgungskabel 3a und 3b. Die Signalwicklung 2 benötigt eine relativ hohe Impedanz, die ausreichend groß ist, um den längsten Impuls unter den zu übertragenden Signalen zu übertragen. Um die Induktivität der Signalwicklung 2 zu erhöhen, kann die Signalwicklung eine größere Anzahl an Wicklungen aufweisen als die beiden anderen Leitungen. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die Signalwicklung 2 16 Wicklungen auf, wogegen jede der Versorgungswicklungen 3a und 3b 8 Wicklungen aufweist. Wenn beispielsweise der Manchester-Code mit einer Übertragungsrate von 5 Mbps verwendet wird, ist eine Induktivität von annähernd 40 μH für den Normalbetrieb vorgesehen.
Bei dem Motortreiber 32 verbinden zwei Wicklungen 42a und 42b der Drosselspule 43 an der Treiberseite das Versorgungskabel 33 mit der Stromversorgungsschaltung 20, wodurch ein Stromversorgungsweg ausgebildet wird. Die Schaltung 20, als Steuerstromversorgung an der Treiberseite, versorgt jeweilige Steuerschaltungen im Treiber 32 über Versorgungsleitungen (nicht gezeigt). Zwei Koppelkondensatoren 45a und 45b für die Signalübertragung verbinden jedes ihrer Enden zwischen dem Versorgungskabel 33 und der Drosselspule 43 an der Treiberseite. Die Koppelkondensatoren 45a und 45b weisen eine ausreichend hohe Kapazität auf, um die maximale Länge an Impulsen unter den übertragenen Signalen zu übertragen. Die Drosselspule 43 weist eine ausreichend hohe Induktivität auf, um ein übertragenes Signal wechselspannungsmäßig gegenüber der Stromversorgungsschaltung 20 zu isolieren.
Die Stromversorgungsschaltung des Motortreibers 32 liefert beispielsweise Gleichspannung von 5 V bis 0 V als Steuerstromversorgung an die Stromempfangsschaltung 22 über die Drosselspule 43 an der Treiberseite, das Versorgungskabel 33, und die Versorgungswicklungen 3a, 3b des Transformators 1. Die Stromempfangsschaltung 22 liefert die zugeführte Gleichspannung an jeweilige Steuerschaltungen im Motorpositionsdetektor 31 über Versorgungsleitungen (nicht gezeigt).
Im Motorpositionsdetektor 31 gibt die Positionsdetektorschaltung 24 die folgenden sechs Signale parallel aus: ein Signal für die Phase A, ein Signal für die Phase B, ein Signal für die Phase Z, und drei Kommunikationssensorsignale (CS-Signale). Diese sechs Signale bilden die Positionsinformation des Motors 90. Die Kodierschaltung 25 wandelt die parallelen Signale der Motorpositionsinformation in serielle Signale um, so dass die voranstehend erläuterten sechs Signale in bestimmten Intervallen in eine serielle Information umgewandelt werden, so dass die Information über ein Leitungspaar geschickt werden kann. Die Motorpositionsübertragungsschaltung 13 gibt die serielle Information in Bezug auf die Motorposition an die Signalwicklung 2 des Transformators 1 an der Detektorseite differentiell unter Verwendung des Leitungstreibers 8 aus. Bei dieser Ausführungsform wird ein Schnittstellen-IC, der im Handel erhältlich ist, als Leitungstreiber 8 verwendet. Die Positionsinformation des Motors, die der Signalwicklung 2 zugeführt wird, wird an die Versorgungswicklungen 3a und 3b infolge des Betriebs des Transformators übertragen, und der Versorgungsspannung überlagert. Die Positionsinformation breitet sich dann zum Treiber 32 über das Versorgungskabel 33 aus.
Im Motortreiber 32 empfängt die Motorpositionsempfangsschaltung 14, die den Leitungsempfänger 9 aufweist, die Motorpositionsinformation über Koppelkondensatoren 45a und 45b an der Treiberseite. Die Dekodierschaltung 26 wandelt die Motorpositionsinformation in paralleler Form in serielle Form um. Die Motortreiberschaltung 27 betreibt den Motor auf Grundlage der so erhaltenen parallelen Information in Bezug auf die Motorposition.
Bei dieser Ausführungsform wird ein im Handel erhältlicher Schnittstellen-IC als Leitungsempfänger 9 verwendet, der das Eingangssignal differentiell verarbeitet. Der Kondensator 29 mit 10–100 μF ist zwischen Leitungen in dem Stromempfangsweg zwischen der Stromempfangsschaltung 22 des Motorpositionsdetektors 31 und den Transformator 1 an der Detektorseite geschaltet, um das Eindringen von Rauschen in die Schaltung 22 zu verhindern. Der Kondensator 28 mit 10–100 μF ist zwischen Leitungen in dem Stromversorgungsweg zwischen der Stromversorgungsschaltung 20 des Motortreibers 32 und die Drosselspule 43 an der Treiberseite geschaltet, um das Eindringen von Rauschen in die Schaltung 20 zu verhindern.
Der Abschlußwiderstand 48, der denselben Widerstandswert aufweist, wie die charakteristische Impedanz des Versorgungskabels 33 beträgt, ist zwischen Leitungen in dem Stromversorgungsweg zwischen dem Versorgungskabel 33 und der Drosselspule 43 an der Treiberseite geschaltet, um die Reflexion eines Signals zwischen Übertragungsleitungen zu verhindern. Die Reflexion beeinträchtigt die Signalübertragung bei hoher Geschwindigkeit und hoher Frequenz. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist der Abschlußwiderstand 48 einen Wert von 100 Ohm auf, den gleichen Wert, wie die Impedanz des Versorgungskabels 33 beträgt. In diesem Fall ist, da in der Stromversorgung eine Gleichspannung verwendet wird, ein Kondensator in Reihe mit dem Widerstand 48 geschaltet, so dass der Effekt nur in Wechselspannungskomponenten des Signals hervorgerufen wird. Wird der Kondensator nicht verwendet, erzeugt der Widerstand Wärme, und wird manchmal die Übertragungssignalform gestört.
Eine Leitung in Form eines verdrillten Paars oder eine abgeschirmte Leitung in Form eines verdrillten Paars, die als Versorgungskabel 33 verwendet wird, ist dazu wirksam, ankommendes Rauschen zu entfernen, und Gleichtaktrauschen Stand zu halten. Ein ringförmiger Ferritkern oder ein quadratischer, geteilter Ferritkern kann als Eisenkern der Drosselspule verwendet werden.
Die in 10 gezeigte Motorsteuerung weist die folgenden Elemente auf:
Transformator 1, angeordnet an der Detektorseite, der eine Signalwicklung und zwei Versorgungswicklungen 3a und 3b aufweist;
Drosselspule 43, angeordnet an der Detektorseite, die zwei Wicklungen 42a und 42b aufweist; und
zwei Koppelkondensatoren 45a und 45b, angeordnet an der Treiberseite.
Die Motorsteuerung überträgt Signale über ein symmetrisches Übertragungsverfahren. Befindet sich die Motorsteuerung in einer hervorragenden Umgebung, können Signale mit dem unsymmetrischen Verfahren übertragen werden, das in 11 gezeigt ist. In 11 sind ähnliche Elemente wie bei den vorherigen Ausführungsformen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und wird auf deren Beschreibung hier verzichtet. Die in 11 gezeigte Motorsteuerung weist die folgenden Elemente auf:
Drosselspule 82, angeordnet an der Detektorseite, die eine Wicklung 83 aufweist;
einen an der Treiberseite angeordneten Koppelkondensator 85;
Motorpositionsempfangselement 14, das die Signalempfangsschaltung 9 aufweist; und
Transformator 71, der eine Signalwicklung 72 und eine Versorgungswicklung 73 aufweist.
Die Motorsteuerung überträgt Signale durch das unsymmetrische Verfahren. Die in 11 gezeigte Anordnung ist kleiner und kostengünstiger als jene, die in 10 gezeigt ist.
(Achte beispielhafte Ausführungsform)
12 zeigt die Motorsteuerung gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist eine neue Anordnung der in 10 gezeigten, siebten Ausführungsform hinzugefügt. Ähnliche Elemente wie bei der siebten Ausführungsform weisen die gleichen Bezugszeichen auf, und daher wird hier auf ihre Beschreibung verzichtet. Die Motorsteuerung gemäß dieser achten Ausführungsform kann Information, ebenso wie bei der zweiten Ausführungsform, zwischen dem Motortreiber 32 und dem Motorpositionsdetektor 31 in beiden Richtungen übertragen.
Der Motortreiber 32 weist weiterhin eine Steuersignalübertragungsschaltung auf, die ein Detektorsteuersignal, das die Positionsinformation in Bezug auf den Motor anfordert, an den Detektor 31 überträgt. Genauer gesagt verwendet der Treiber 32 die Sende/Empfangsschaltung 18, die ein Sende/Empfangsgerät 11 aufweist, so dass der Treiber 32 sowohl mit einer Motorpositionsempfangsschaltung als auch mit der Steuersignalübertragungsschaltung versehen ist. Der Detektor 31 weist weiterhin eine Steuersignalempfangsschaltung auf. Anders ausgedrückt, verwendet der Detektor 31 die Sende/Empfangsschaltung 17, die das Sende/Empfangsgerät 10 aufweist, so dass der Detektor 31 sowohl mit einer Motorpositionsübertragungsschaltung als auch mit der Steuersignalempfangsschaltung ausgerüstet ist.
Die Sende/Empfangsgeräte 10 und 11 geben Signale in beiden Richtungen differentiell ein und aus, und verwenden im Handel erhältliche Schnittstellen-ICs. Der Abschlußwiderstand 49, der denselben Widerstandswert aufweist, wie die charakteristische Impedanz des Versorgungskabels 33 beträgt, ist zwischen Leitungen in dem Stromempfangsweg zwischen dem Versorgungskabel 33 und dem Transformator 1 an der Detektorseite geschaltet, um die Reflexion eines Signals zu verhindern. Die Steuersignalübertragungsschaltung in der Sende/Empfangsschaltung 18 gibt das Detektorsteuersignal 15, das die Positionsinformation in Bezug auf den Motor anfordert, an die Koppelkondensatoren 45a und 45b an der Treiberseite aus. Das Signal 15 breitet sich zur Steuersignalempfangsschaltung in der Sende/Empfangsschaltung 17 über das Versorgungskabel 33 und die Signalwicklung 2 an der Detektorseite aus.
(Neunte beispielhafte Ausführungsform)
Die 13 bis 17 zeigen die Motorsteuerung gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ähnliche Elemente wie bei den vorherigen Ausführungsformen sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und daher wird hier auf deren Beschreibung verzichtet. Diese Ausführungsform betrifft eine Verbesserung der Aufbauten der Stromversorgungsschaltung 20 und der Stromempfangsschaltung 22. In den 13 bis 17 repräsentieren die Signalkoppelschaltung 21 an der Detektorseite und die Signalkoppelschaltung 22 an der Treiberseite den Transformator, oder die Drosselspule und den Koppelkondensator, die bei vorherigen Ausführungsformen beschrieben wurden. Andere Teile, die im Motorpositionsdetektor 31 und im Motortreiber 32 vorgesehen sind, sind in den Zeichnungen weggelassen, da sie ebenso ausgebildet sind wie bei den vorherigen Ausführungsformen.
Die Stromversorgungsschaltung 20 des Motortreibers 32 liefert beispielsweise eine Gleichspannung von 5 V als Steuerspannung, an die Stromempfangsschaltung 22 über das Versorgungskabel 33. Da man einen Spannungsabfall proportional zur Länge des Kabels 33 erwartet, sind vorzugsweise einige Vorkehrungen für die Schaltung 22 getroffen, damit diese die 5 V stabil empfängt. Vorzugsweise werden eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen eingesetzt:

1. Wie in 13 gezeigt, ist die Versorgungsspannungseinstellschaltung 63 bei der Schaltung 20 vorgesehen, so dass die zu liefernde Spannung erhöht wird, damit der Spannungsabfall infolge der Länge des Versorgungskabels 33 kompensiert wird. Wenn beispielsweise die Versorgungsspannung, die im Detektor 31 verwendet wird, 5 V beträgt, und infolge des Versorgungskabels 33 ein Spannungsabfall von 2 V erwartet wird, sollte die Ausgangsspannung der Schaltung 20 auf 7 V eingestellt werden, so dass die Stromempfangsschaltung 22 5 V empfangen kann.
2. Wie in 14 gezeigt, werden mehrere Versorgungskabel 33 parallel eingesetzt, so dass der Spannungsabfall verringert werden kann. Der Treiber 32 und der Detektor 31 weisen Klemmen auf, die mit den mehreren Kabeln 33 verbunden werden. Ist die Länge des Kabels 33 kurz, kann ein Kabel verwendet werden; ist jedoch die Länge groß, werden mehrere Kabel eingesetzt.
3. Wie in 15 gezeigt, kann die Stromempfangsschaltung 22 sowohl von der Schaltung 20 als auch von einer äußeren Versorgungsquelle 65 versorgt werden. Der Detektor 31 weist Klemmen auf, die mit der äußeren Versorgungsquelle 65 verbunden werden. Wird ein kurzes Kabel eingesetzt, wird die Versorgungsquelle 65 nicht angeschlossen; wird jedoch ein langes Kabel eingesetzt, so wird die Versorgungsquelle 65 an die Klemmen angeschlossen.
4. Wie in 16 gezeigt, wird die Schaltung 22 von der äußeren Versorgungsquelle 65 versorgt. Der Treiber 32 weist einen Abschaltabschnitt 67 für Ausgangsleitungen von der Schaltung 20 auf, und weist ein Kurzschlußteil 66 auf, das bei dem Abschaltabschnitt vorgesehen ist, um die Ausgangsleitungen kurz zu schließen. Die Ausgangsleitungen werden unterbrochen, wenn das Kurzschlußteil 66 von dem Abschaltabschnitt 67 entfernt wird. Der Detektor 31 weist Klemmen auf, die mit der äußeren Versorgungsquelle 65 verbunden werden können; wenn jedoch ein kurzes Kabel 33 eingesetzt wird, wird die Versorgungsquelle 65 nicht angeschlossen, und die Versorgung erfolgt durch die Schaltung 20. Wenn ein langes Kabel 33 eingesetzt wird, und ein großer Spannungsabfall erwartet wird, wird die Versorgungsquelle 65 angeschlossen, um den Detektor 31 zu versorgen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Kurzschlußkabel 66 von dem Abschaltabschnitt 67 entfernt, so dass die Schaltung 20 aufhören kann, den Detektor 31 zu versorgen.

(Zehnte beispielhafte Ausführungsform)
Die 17 bis 21 zeigen die Motorsteuerung gemäß der zehnten Ausführungsform. Ähnliche Elemente wie bei den vorherigen Ausführungsformen weisen dieselben Bezugszeichen auf. Diese Ausführungsform betrifft eine Verbesserung der hier verwendeten Sende/Empfangsschaltung, und betrifft spezieller eine Auswahlsicherheitsschaltung, die Anomalitäten in einem empfangenen Signal infolge einer Anomalität des Versorgungskabels 33 und dergleichen feststellt.
17 zeigt eine Auswahlsicherheitsschaltung 90, die bei den Empfangsklemmen des Sende/Empfangsgeräts 11 vorgesehen ist. Wenn zumindest eine der Leitungen 7-7 des Versorgungskabels 33 unterbrochen ist, sinkt die Eingangsspannung V1 an den Empfangsklemmen auf zwischen –200 mV und +200 mV ab, also –200 mV < V1 < +200 mV, falls keine Ausfallsicherheitsschaltung 90 verfügbar ist. Daher wird die Ausgangsspannung V2 der Empfangsschaltung instabil und irregulär. In diesem Fall wird vorzugsweise die Motorsteuerung aus Sicherheitszwecken gestoppt. Die Widerstandswerte des Pull-Up-Widerstand R1 der Schaltung 90, der Pull-Up-Widerstände R2, R3 und R4, die sämtlich in der Empfangsschaltung vorgesehen sind, sind so gewählt, dass infolge des Teilerverhältnisses der Widerstände V1 nicht kleiner wird als +200 mV, wobei sich der Strom von der Stromversorgung des Detektors in der Reihenfolge R1, R3, Signalwicklung 5, R4, R2 und 0 V ausbreitet. Wenn beispielsweise der Detektor eine Versorgungsspannung von 5 V verwendet, werden folgende Widerstandswerte gewählt:
R1 = R2 = 43 kOhm, R3 = R4 = 2,2 kOhm.
Da der Widerstand in der Ausfallsicherheitsschaltung ein Verbraucher der Sendeschaltung wird, verwendet die Ausfallsicherheitsschaltung 90 vorzugsweise einen maximal möglichen Widerstandswert. Weiterhin werden vorzugsweise R1, R2 erheblich größer gewählt als R3 bzw. R4, so dass die Empfangsschaltung nicht durch den Widerstandswert beim Empfang von Signalen beeinflußt wird. Dies führt dazu, wenn das Versorgungskabel unterbrochen ist, die Ausgangsspannung V2 auf ein hohes Niveau (H) oder ein niedriges Niveau (L) festgelegt ist, so dass V2 einen anomalen Zustand in den Empfangsleitungen anzeigt. Bei der in 17 gezeigten Schaltung, ist V2 auf das Niveau H festgelegt, so dass die Motorsteuerung bei Anzeige einer Anomalität stoppt. Um eine magnetische Sättigung des Transformators 4 an der Treiberseite zu verhindern, wird die Wicklungspolarität der Signalwicklung 5 so gewählt, dass die Amperewindungszahl der Signalwicklung 5 infolge des Stroms "Ie" die Amperewindungszahl der Versorgungswicklungen 6a und 6b ausgleicht.
18 zeigt eine Ausfallsicherheitsschaltung 91, die bei den Empfangsklemmen des Sende/Empfangsgeräts 11 vorgesehen ist. Die in 18 gezeigte Schaltung verwendet Koppelkondensatoren 45a und 45b zur Übertragung von Signalen. Tritt ein Fehler auf, beispielsweise ein Bruch im Kabel 33, und kommen daher Signale nicht bei der in 18 gezeigten Schaltung an, wird die Spannung am Eingangsanschluß, der mit dem Pull-Up-Widerstand R1 verbunden ist, eine Spannung an der positiven Seite der Versorgungsspannung im Detektor. Eine Spannung des Eingangsanschlusses, der an den Herabziehwiderstand R2 angeschlossen ist, wird die gleiche Spannung wie die Massespannung der Schaltungen in dem Detektor. Daher wird V1 dazu gezwungen, denselben Spannungswert anzunehmen wie die Versorgungsspannung in dem Detektor. Dies führt dazu, dass die Ausgangsspannung V2 auf das Niveau H oder das Niveau L festgesetzt wird, so dass eine Anomalität der Empfangsleitungen angezeigt wird. (In 17 ist V2 auf das Niveau H festgelegt.) Bei dieser Anzeige stoppt die Motorsteuerung. Der Widerstandswert des Pull-Up-Widerstand R1 und des Pull-Up-Widerstand R2 werden beispielsweise auf R1 = R2 = 100 kOhm eingestellt. Da die Widerstände zu Verbrauchern in der Sendeschaltung werden, ist es wünschenswert, den maximal möglichen Widerstandswert einzusetzen.
19 zeigt eine Ausfallsicherheitsschaltung 90, die an den Empfangsklemmen des Sende/Empfangsgeräts 10 vorgesehen ist. Wenn zumindest eine der Leitungen 7-7 unterbrochen ist, stellt die Schaltung 90 eine Anomalität in den Empfangsleitungen auf dieselbe Art und Weise wie bei dem in 17 dargestellten Fall fest.
20 zeigt eine Ausfallsicherheitsschaltung 91, die an den Empfangsklemmen des Sende/Empfangsgeräts 10 vorgesehen ist. Die in 20 gezeigte Schaltung verwendet Koppelkondensatoren 44a und 44b zur Übertragung von Signalen. Tritt ein Fehler auf, beispielsweise ein Bruch im Kabel 33, und kommen daher Signale nicht an der Schaltung an, so stellt die Ausfallsicherheitsschaltung 91 eine Anomalität in den Empfangsleitungen auf die gleiche Art und Weise wie bei dem in 17 gezeigten Fall fest.
Die Ausfallsicherheitsschaltung kann inaktiv sein, wenn Signale übertragen werden. 21 zeigt eine Ausfallsicherheitsschaltung 92 als ein Beispiel, bei welchem Transistoren Tr1 und Tr2, die als Schaltelemente verwendet werden, durch ein Übertragungsbetriebsartsignal 26a abgeschaltet werden, das von der Dekodierschaltung 26 geliefert wird, wenn Signale übertragen werden, so dass die Ausfallsicherheitsschaltung 92 in den inaktiven Zustand geschaltet wird. Wenn Signale empfangen werden, ist kein Übertragungsbetriebsartsignal 26a verfügbar, so dass die Transistoren Tr1 und Tr2 eingeschaltet werden, wodurch die Schaltung 92 in den aktiven Zustand geschaltet wird. Wenn die Empfangsleitungen die Signalwicklung 5 des Transformators 4 enthalten, stellt die Schaltung 92 im aktiven Zustand eine Anomalität in den Empfangsleitungen auf dieselbe Weise wie bei dem in 17 gezeigten Fall fest. Die Ausfallsicherheitsschaltung 92 im inaktiven Zustand stellt keinen Verbraucher der Sendeschaltung dar, wenn Signale übertragen werden.
(Elfte beispielhafte Ausführungsform)
22 zeigt die Motorsteuerung gemäß der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ähnliche Elemente wie bei den vorherigen Ausführungsformen weisen dieselben Bezugszeichen auf. Diese Ausführungsform betrifft die magnetische Sättigung im Transformator 1 an der Detektorseite und im Transformator 4 an der Treiberseite.
Wie in 22 gezeigt, weist der Transformator 1 eine Ausgleichswicklung 97 auf. Um die magnetische Sättigung im Transformator 1 zu verhindern ist die Wicklungspolarität der Wicklung 97 so gewählt, dass die Amperewindungszahl der Wicklung 97, hervorgerufen durch den Strom von der Gleichstromversorgungsquelle 96, die Amperewindungszahl der Versorgungswicklungen 3a und 3b ausgleicht. Der Transformator 4 weist eine Ausgleichswicklung 99 auf. Um die magnetische Sättigung im Transformator 4 zu verhindern, ist die Wicklungspolarität der Wicklung 99 so gewählt, dass die Amperewindungszahl der Wicklung 39, hervorgerufen durch den Strom von der Gleichstromversorgungsquelle 98, die Amperewindungszahl der Versorgungswicklungen 6a und 6b ausgleicht.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Anzahl an elektrischen Leitungen, die einen Motorpositionsdetektor mit einem Motortreiber verbinden, ist auf zwei minimiert, so dass Störungen und lose Verbindungen bei Anschlüssen, wobei derartige Fehler proportional zur Anzahl von Verbindungseinrichtungen elektrischer Leitungen sind, verringert werden können. Die minimale Anzahl an Verbindungsleitungen zwischen dem Detektor und dem Treiber kann die Zeit und die Arbeit zum Installieren des Motors verringern. Die Motorsteuerung gemäß der vorliegenden verringern. Die Motorsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher in vorteilhafter Weise bei verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden.

1: Transformator beim Detektor
2: Signalwicklung des Transformators an der Detektorseite
3a, 3b: Versorgungswicklung des Transformators an der Detektorseite
4: Transformator an der Treiberseite
5: Signalwicklung des Transformators an der Treiberseite
6a, 6b: Versorgungswicklung des Transformators an der Treiberseite
8: Leitungstreiber
9: Leitungsempfänger
10, 11: Sende/Empfangsgerät
13: Motorpositionsübertragungsschaltung
14: Motorpositionsempfangsschaltung
17, 18: Sende/Empfangsschaltung
20: Stromversorgungsschaltung
22: Stromempfangsschaltung
24: Positionsdetektorschaltung
25: Kodierschaltung
26: Dekodierschaltung
27: Motortreiberschaltung
31: Motorpositionsdetektor
32: Motortreiber
33: Versorgungskabel
41: Drosselspule an der Detektorseite
43: Drosselspule an der Treiberseite
44a, 44b: Koppelkondensator an der Detektorseite
45a, 45b: Koppelkondensator an der Treiberseite

Claims

Motorsteuerung, welche aufweist: einen Motorpositionsdetektor (31); einen Motortreiber (32), der an den Motorpositionsdetektor (31) durch ein Versorgungskabel (33) angeschlossen ist, das ein Paar elektrischer Leitungen aufweist, zum Liefern von Steuerenergie an den Detektor über das Versorgungskabel (33), wobei die Steuerung Information in Bezug auf den Betrieb eines Motors (90) zwischen dem Detektor und dem Treiber über das Versorgungskabel (33) überträgt, wobei der Motorpositionsdetektor (31) aufweist: eine Stromempfangsschaltung (22); einen Stromempfangsweg zum Verbinden des Versorgungskabels (33) mit der Stromempfangsschaltung (22); eine Signalkoppelschaltung (1), die an der Detektorseite vorgesehen ist, zur Wechselspannungskopplung mit dem Stromempfangsweg; eine Motorpositionsdetektorschaltung (24) zur Ausgabe paralleler Information in Bezug auf die Motorposition; eine Kodierschaltung (25) zum Umwandeln der parallelen Information bezüglich der Motorposition in serielle Information; und eine Motorpositionsübertragungsschaltung (13) zur Ausgabe der seriellen Information bezüglich der Motorposition an die Signalkoppelschaltung (1), wobei der Motortreiber (32) aufweist: einen Stromversorgungsabschnitt (20); einen Stromversorgungsweg zum Verbinden des Stromversorgungsabschnitts (20) mit dem Versorgungskabel (33); eine Signalkoppelschaltung (4), die auf der Treiberseite vorgesehen ist, zur Wechselspannungskopplung mit dem Stromversorgungsweg; eine Motorpositionsempfangsschaltung (14) zum Empfang serieller Information bezüglich der Motorposition von der Signalkoppelschaltung (4) an der Treiberseite; eine Dekodierschaltung (26) zur Umwandlung der seriellen Information bezüglich der Motorposition in parallele Information; und eine Motortreiberschaltung (27) zum Betrieb des Motors (90) entsprechend der so erhaltenen, parallelen Information, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalkoppelschaltung (1), die an der Detektorseite vorgesehen ist, einen Transformator (1) an der Detektorseite aufweist, wobei der Transformator (1) eine Versorgungswicklung (3a, 3b) und eine Signalwicklung (2) aufweist, und die Versorgungswicklung (3a, 3b) des Transformators (1) an der Detektorseite in den Stromempfangsweg eingefügt ist, die Motorpositionsübertragungsschaltung (13) die serielle Information bezüglich der Motorposition an die Signalwicklung (2) des Transformators (1) an der Detektorseite überträgt, die Signalkoppelschaltung (4), die an der Treiberseite vorgesehen ist, einen Transformator (4) an der Treiberseite aufweist, wobei der Transformator (4) eine Versorgungswicklung (6a, 6b) und eine Signalwicklung (5) aufweist, und die Versorgungswicklung (6a, 6b) des Transformators (4) an der Treiberseite in den Stromversorgungsweg eingefügt ist, die Motorpositionsempfangsschaltung (14) die serielle Information bezüglich der Motorposition von der Signalwicklung (5) des Transformators (4) an der Treiberseite eingibt, wobei die Stromempfangsschaltung (22) des Motorpositionsdetektors (31) eine über das Versorgungskabel (33) und den Stromempfangsweg zugeführte Gleichspannung direkt an der Motorpositionsdetektorschaltung (24), der Kodierschaltung (25) und der Motorpositionsübertragungsschaltung (13) einspeist.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, bei welcher der Treiber (32) weiterhin eine Steuersignalübertragungsschaltung (18) zur Ausgabe eines Detektorsteuersignals an die Signalkoppelschaltung (4) an der Treiberseite aufweist, und der Detektor (31) weiterhin eine Steuersignalempfangsschaltung (17) zum Empfang des Detektorsteuersignals von der Signalkoppelschaltung (1) an der Detektorseite aufweist.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, bei welcher der Treiber (32) weiterhin einen Kondensator (28) aufweist, der zwischen Leitungen in dem Stromversorgungsweg zwischen der Signalkoppelschaltung (4) an der Treiberseite und den Stromversorgungsabschnitt (20) geschaltet ist.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, bei welcher der Detektor (31) weiterhin einen Kondensator (29) aufweist, der zwischen Leitungen in dem Stromversorgungsweg zwischen der Signalkoppelschaltung (1) an der Detektorseite und der Stromempfangsschaltung (22) geschaltet ist.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, bei welcher der Treiber (32) weiterhin entweder einen Widerstand (48) oder einen in Reihe mit einem Kondensator geschalteten Widerstand (48) aufweist, die beide zwischen Leitungen in dem Stromversorgungsweg zwischen der Signalkoppelschaltung (4) an der Treiberseite und dem Versorgungskabel (33) geschaltet sind, wobei der Widerstand (48) den gleichen Widerstandswert aufweist, wie die charakteristische Impedanz des Versorgungskabels (33) beträgt.
Motorsteuerung nach Anspruch 2, bei welcher der Detektor (31) weiterhin entweder einen Widerstand (49) oder einen in Reihe mit einem Kondensator geschalteten Widerstand (49) aufweist, die beide zwischen Leitungen in dem Stromempfangsweg zwischen der Signalkoppelschaltung (1) an der Detektorseite und dem Versorgungskabel (33) geschaltet sind, wobei der Widerstand (49) den gleichen Widerstandswert aufweist, wie die charakteristische Impedanz des Versorgungskabels (33) beträgt.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, bei welcher Stromleitungen in Form verdrillter Paare als das Versorgungskabel (33) verwendet werden.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, bei welcher abgeschirmte Stromleitungen in Form verdrillter Paare als Versorgungskabel (33) verwendet werden.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, bei welcher der Treiber (32) weiterhin eine Steuersignalübertragungsschaltung (18) zur Ausgabe eines Detektorsteuersignals an die Signalwicklung (5) des Transformators (4) an der Treiberseite aufweist, und der Detektor (31) weiterhin eine Steuersignalempfangsschaltung (17) zur Eingabe des Detektorsteuersignals von der Signalwicklung (2) des Transformators (1) an der Detektorseite aufweist.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, bei welcher der Stromversorgungsabschnitt (20) in dem Treiber (32) eine Schaltung (63) zur Einstellung der zugeführten Versorgungsspannung aufweist.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, bei welcher der Treiber (32) eine Klemme aufweist, an welche mehrere der Versorgungskabel (33) angeschlossen werden können; und der Detektor (31) eine Klemme aufweist, an welche mehrere der Versorgungskabel (33) angeschlossen werden können.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, bei welcher der Detektor (31) eine Klemme aufweist, an welche eine äußere Versorgungsquelle (65) angeschlossen werden kann.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, bei welcher der Treiber (32) einen Abschaltabschnitt (67) einer Ausgangsleitung von dem Stromversorgungsabschnitt (20) sowie ein Kurzschlußteil (66) aufweist, das an dem Abschaltabschnitt (67) der Ausgangsleitung angebracht ist, zum Anschluß der Ausgangsleitung, und der Detektor (31) eine Klemme aufweist, an welche eine äußere Versorgungsquelle (65) angeschlossen werden kann.
Motorsteuerung nach Anspruch 9, bei welcher die Steuersignalempfangsschaltung (17) des Detektors (31) eine Ausfallsicherheitsschaltung (90) zur Feststellung einer Anomalität in einem empfangenen Signal aufweist, wobei die Ausfallsicherheitsschaltung (90) aufweist: einen Pull-Up-Widerstand (R1) zum Einfügen zwischen ein positives Ende einer Steuerversorgungsspannung und einer ersten Eingangsklemme der Steuersignalempfangsschaltung (17); einen Widerstand (R3) zum Einfügen zwischen der ersten Eingangsklemme der Steuersignalempfangsschaltung (17) und einer ersten Klemme der Signalwicklung (2) des Transformators (1) an der Detektorseite; einen Widerstand (R4) zum Einfügen zwischen einer zweiten Eingangsklemme der Steuersignalempfangsschaltung (17) und einer zweiten Klemme der Signalwicklung (2) des Transformators (1) an der Detektorseite; und einen Pull-Up-Widerstand (R2) zum Einfügen zwischen der zweiten Eingangsklemme der Steuersignalempfangsschaltung (17) und einem negativen Ende der Steuerversorgungsspannung.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, bei welcher die Steuersignalempfangsschaltung (18) des Treibers (32) eine Ausfallsicherheitsschaltung (90) zur Feststellung einer Anomalität in einem empfangenen Signal aufweist, und die Ausfallsicherheitsschaltung (90) aufweist: einen Pull-Up-Widerstand (R1) zum Einfügen zwischen einem positiven Ende einer Steuerversorgungsspannung und einer ersten Eingangsklemme der Motorpositionsempfangsschaltung (14); einen Widerstand (R3) zum Einfügen zwischen der ersten Eingangsklemme der Motorpositionsempfangsschaltung (14) und einer ersten Klemme der Signalwicklung (5) des Transformators (4) an der Treiberseite; einen Widerstand (R4) zum Einfügen zwischen einer zweiten Eingangsklemme der Motorpositionsempfangsschaltung (14) und einer zweiten Klemme der Signalwicklung (5) des Transformators (4) an der Treiberseite; und einen Pull-Up-Widerstand (R2) zum Einfügen zwischen der zweiten Eingangsklemme der Motorpositionsempfangsschaltung (14) und einem negativen Ende der Steuerversorgungsspannung.
Motorsteuerung nach Anspruch 9, bei welcher die Steuersignalempfangsschaltung (18) des Treibers (32) eine Ausfallsicherheitsschaltung (90) zur Feststellung einer Anomalität in einem empfangenen Signal aufweist, und die Ausfallsicherheitsschaltung (90) aufweist: einen Pull-Up-Widerstand (R1) zum Einfügen zwischen einem positiven Ende einer Steuerversorgungsspannung und einer ersten Eingangsklemme der Motorpositionsempfangsschaltung (14); einen Widerstand (R3) zum Einfügen zwischen der ersten Eingangsklemme der Motorpositionsempfangsschaltung (14) und einer ersten Klemme der Signalwicklung (5) des Transformators (4) an der Treiberseite; einen Widerstand (R4) zum Einfügen zwischen einer zweiten Eingangsklemme der Motorpositionsempfangsschaltung (14) und einer zweiten Klemme der Signalwicklung (5) des Transformators (4) an der Treiberseite; und einen Pull-Up-Widerstand (R2) zum Einfügen zwischen der zweiten Eingangsklemme der Motorpositionsempfangsschaltung (14) und einem negativen Ende der Steuerversorgungsspannung.
Motorsteuerung nach Anspruch 14, bei welcher eine Wicklungspolarität der Signalwicklung (5) des Transformators (4) an der Treiberseite so gewählt ist, dass die Amperewicklungszahl der Signalwicklung (5) infolge des von der Ausfallsicherheitsschaltung (90) zugeführten Stroms die Amperewicklungszahl der Versorgungswicklung (6a, 6b) ausgleicht.
Motorsteuerung nach Anspruch 16, bei welcher eine Wicklungspolarität der Signalwicklung (2) des Transformators (1) an der Detektorseite so gewählt ist, dass die Amperewicklungszahl der Signalwicklung (2) infolge des von der Ausfallsicherheitsschaltung (90) zugeführten Stroms die Amperewicklungszahl der Versorgungswicklung (3a, 3b) ausgleicht.
Motorsteuerung nach Anspruch 14 oder 16, bei welcher die Ausfallsicherheitsschaltung (90) weiterhin aufweist: ein Schaltelement (Tr1), das in Reihe mit dem Pull-Up-Widerstand (R1) geschaltet ist; und ein in Reihe mit dem Pull-Up-Widerstand (R2) geschaltetes Schaltelement (Tr2), wobei beiden Schaltelemente (Tr1, Tr2) zum Inaktivieren der Ausfallsicherheitsschaltung (90) bei Signalübertragung abgeschaltet werden.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, bei welcher der Detektor (31) weiterhin eine Gleichspannungsversorgung aufweist, und der Transformator (1) an der Detektorseite weiterhin eine Ausgleichswicklung (97) aufweist, durch welche Strom von der Gleichspannungsversorgung fließt, wobei die Wicklungspolarität der Ausgleichswicklung (97) so gewählt ist, dass die Amperewicklungszahl der Ausgleichswicklung (97) die Amperewicklungszahl der Versorgungswicklung (3a, 3b) ausgleicht.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, bei welcher der Treiber (32) weiterhin eine Gleichspannungsversorgung aufweist, und der Transformator (1) an der Detektorseite weiterhin eine Ausgleichswicklung (97) aufweist, durch welche Strom von der Gleichspannungsversorgung fließt, wobei die Wicklungspolarität der Ausgleichswicklung (97) so gewählt ist, dass die Amperewicklungszahl der Ausgleichswicklung (97) die Amperewicklungszahl der Versorgungswicklung (3a, 3b) ausgleicht.