DE1613172A1

DE1613172A1 - Betriebsverfahren fuer Schrittmotoren und Anordnung zu dessen Anwendung

Info

Publication number: DE1613172A1
Application number: DE1967J0035341
Authority: DE
Inventors: Fredriksen Thorbjoern Roland
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1966-12-30
Filing date: 1967-12-27
Publication date: 1970-10-08
Also published as: GB1203806A; AU413186B2; US3476996A; FR1543797A; NL6717624A; DE1613172B2; CH489944A; BE706123A; AU3114567A

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Gesellschaft mbH

Böblingen, 16. Oktober 1969 ar-hn

Anmelderin:

International Business Machines Corporation, Armonk, N. Y_e 10 504

Amtliches Aktenzeichen:

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket SA 9-66~017

Betriebsverfahren für Schrittmotoren und Anordnung zu dessen Anwendung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Schrittmotoren, deren Erregerwicklungen wählbar entweder paarweise oder einzeln erregt werden können.

Bei den genannten Schrittmotoren handelt es sich um bekannte Antriebselemente der Regeltechnik. Die Erregung der Statorwicklungen ist nicht kontinuierlich wie bei gewöhnlichen Antriebsmotoren, sondern erfolgt durch gesteuerte Stromimpulse. Der Rotor kannmr einen oder auch mehrere Pole besitzen. Werden zwei benachbarte Wicklungen erregt, so versucht der Rotor sich auf eine Lage in der Mitte zwischen den zwei erregten Statorpolen auszurichten. Fließt Erregerstrom nur in einer Stator wicklung, so versucht er sich genau auf diesen Statorpol auszurichten.

ΒϋΟϊ O

lift 9.4. s.

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In bisher bekannten Betriebsverfahren sind jeweils zwei Wicklungen durch Impulsreihen so erregt worden, daß der Rotor in der gewünschten Drehrichtung immer wieder einen Schritt weiterdreht. Dadurch ist die erreichbare Drehgeschwindigkeit, wegen ihrer Abhängigkeit von der Impulsfrequenz, ziemlich begrenzt. Dank einer im Spanischen Patent Nr. 327 676 beschriebenen Erfindung, nach welcher die Erregerimpulse für den Antrieb vom Motor selbst gesteu'ert werden, ist dieser Nachteil weitgehend behoben. Immerhin besteht noch die Gefahr des Rotorpendeins wegen der Erregung zweier Wicklungen. Dieses Pendeln kann auch noch bei höheren Geschwindigkeiten auftreten und kann unter gewissen Umständen, wenn beispielsweise der Rotor in eine bestimmte "Stop"-Stellung läuft, nicht geduldet werden.

Ein weiterer Nachteil besteht im Leistungsverlust durch Erhitzung. Soll der Rotor in einer Lage zwischen zwei Statorpolen angehalten werden, so müssen der genauen Lageeinstellung wegen beide Wicklungen trotz Stillstand des Rotors unter Strom stehen. Bei Unterbruch des Erregerstromes würde der Rotor zum einen oder anderen Pol weiterdrehen.

Das hier vorgeschlagene Betriebs verfahr en für Schrittmotoren ist ih der Lage, die genannten Nachteile zu vermeiden. Dies wird dadurch erreicht, daß während der Beschleunigung jeweils zwei benachbarte Erregerwicklungen (Statorwicklungen) mit Erregerstrom belegt werden, daß aber während der Bremsung nuir eine Erregerwicklung (Statorwicklung) erregt wird.

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Eine bevorzugte Schaltungsanordnung zur Anwendung des genannten Verfahrene sieht eine Einrichtung vor, welche laufend die Stellung des* Rotors anzeigt und seinen jeweils letzten ausgeführten Schritt registriert. Ferner ist eine weitere Einrichtung zwischen die erste und den Motor geschaltet, welche einerseits die Anzeige signale der Rotoretellung sowie Steuerbefehle entgegennimmt und andererseits jeweils eine oder zwei Erregerwicklungen des Schrittmotors mit Erregerstrom belegt.

In der Folge wird das Verfahren im Einzelnen beschrieben. Zur "

Erläuterung dienen dabei die Zeichnungen, deren Figuren wesentlich eine bevorzugte Schaltungsanordnung wiedergeben. Es sseigen :

Fig. 1 eine Gesamtschaltung zur Anwendung des Betriebsverfahrens ;

Fig. 2 eine Sein llung des "Letzf-Schrittspeichers (2) aus Fig. 1;

Fig. 3 . eine Darstellung, um den Funktionsablauf im "Letzf'-Schritt-

speicher zu verdeutlichen ;
Fig. 4 eine Darstellung, welche den Funktionsablauf des Umsetzers (3)

' aus Fig. 9 bzw. Fig. 1 erläutert;

Fig. 5a ein Schema der Verzögerungsschaltung (14) aus Fig. 1 ; Fig. 5b ein Zeitdiagramm zur Erklärung des Funktionsablaufs der

Schaltung aus Fig. 5a ;
Fig. 6 ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung des Funktionsablaufs

beim Betrieb in Einzelschritten ;

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Fig. 7 ein Zeitdiagramrri für den "Schritt-fÜr-Schritt"-Bewegungs-

ablauf des Motors ; .

Fig. 8 eine Darstellung der Rotorstellungen entsprechend einphasiger

. oder zweiphasiger Erregung des Schrittmotors, und Fig. 9 ein Blockschema des Umsetzers (3) aus Fig. 1.

Wie bereits erwähnt, kennt das vorliegende Verfahren zwei Arten der Erregung des Schrittmotors. Einphasig, d.h. auf einer Statorwicklung wird der Motor während der Bremsung erregt sowie zur genauen Festlegung des Rotors in einer "Stop"-Stellung; Bei Lauf des Motors mit" . Synchrongeschwindigkeit sowie wahrend der Beschleunigung wird die Rotorstellung einphasig abgetastet, die Erregung jedoch zweiphaeig, d.h. auf zwei Statorwicklungen zugeführt.

Somit umfasst die bevorzugte Schaltungsanordnung Mittel welche Anzeigesignale für die Rotorstellung liefern, nämlich dann wenn der. Rotor mit einem Pol des Stators ausgerichtet ist. Aueserdem ist dafür gesorgt, dass w die Anzeigesignale während der Beschleunigung als Erregerimpulse an

zwei benachbarte Statorwicklungen gelangen, jedoch während der Bremsung rur an eine Wicklung. In der beschriebenen Schaltungsanordnung erzeugt eine Diskriminatorscheibe die Anzeigeimpulse während "ein Speicher den jeweils letzten vom Motor ausgeführten Schritt registriert. Die Erregung des Motors erfolgt aus leistungsfähigen Treiberstufen, welche von einem Umsetzer nach Befehten eines Elektronenrechners gesteuert werden.

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Die Diskriminator scheibe entspricht der Vorrichtung, welche in dem bereits genannten Spanischen Patent Nr= 327. 676 beschrieben Ist,, Diese Scheibe sitzt auf der Motorwelle und liefert Impulse jeweils wenn der Rotor mit einem der Statorpole ausgerichtet ist. Entgegen den Üblichen Methoden wird zwischen den Polen kein Impuls erzeugt. Die Erregung der in Drehrichtung nSchstliegenden zwei Wicklungen ergibt ein Drehmoment von lYz Schritt . Dieser zusätzliche halbe Schritt gestattet es eSsr» Motor stetig bis zu einer Geschwindigkeit von etwa 1200 Schritte pro Sekunde zu beschleunigen. Infolge dieser stetigen voraussehbaren Beschleunigung |

und weil der Motor wesentlich rascher als mit kritischer Geschwindigkeit dr.eht, ist der Uebergang zu höchster Geschwindigkeit eine reine Zeitfrage. Nach der vorbestimmten Zeit wird der Uebergang zum sogenannten Schnellgang vollzogen. Der Umsetzer fährt fort, die Schritte einphasig abzutasten und steuert jetrt die Erregerströme zweiphasig zu Wicklungen, welche Zl/2 Schritte von der abgetasteten Stellung liegen. Darauf beschleunigt der Motor seine Drehzahl bis zu einer Grenzgeschwindigkeit von etwa 3000 Schritte pro Sekunde. Diese Grenze ist erreicht, wenn die Zeit die der g

Rotor für das Zurücklegen von 2*/2 Schritten braucht mit der Zeit übereinstimmt, die es braucht um die Wicklungsimpedanz , die Hysterese, die gegenetefctromotorische Kraft, usw. zu überwinden. Somit wirkt bei Grenzgeschwindigkeit das Antriebsdrehmoment auf den Rotor genau dann, wenn dieser in die entsprechende Stellung gelangt. Wie schon erwähnt, beträgt der Vorlauf im vorgeschlagenen Betrieb ZVZ Schritte.

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Während der ersten Phase der Bremsung werden wiederum einphasig die zurückgelegten Schritte abgetastet» Die Erregung erfolgt ebenfalls einphasig mit einem Rückstand auf die laufende Rotorstellung von \^Z Schritten. Dies bewirkt, dass der Motor stetig seine Geschwindigkeit von 3000 zu 600 Schritte pro Sekunde abbaut. Die weitere Bremsung von Schritten an wird in bekannter Art durch einphasige Erregung bewirkt.

Es wird die der gewünschten Endsteilung des Rotors entsprechende Wicklung

ff

mit Erregerstrom belegt. Ist der Rotor an sein Ziel gelangt, so können alle Erregerströme unterbrochen werden. Der ,Motor wird in seinem Stillstand durch magnetische Kräfte gehalten, die jenen gleichkommen, welche bei ein-, oder zweiphasiger Erregung auftreten.

In der nachfolgenden Beschreibung wird der Einfachheit halber angenommen, dass der Stato.r des Motors vier Pole besitzt und der Rotor einen. Dieser eine Pol kann durch Erregung zweier benachbarter Statorwicklungen in die Mitte zwischen die entsprechenden Pole ausgerichtet werden.

Wird nur eine Statorwicklung erregt, so richtet sich der Rotor auf diesen Pol aus. Die Praxis sieht insofern andere aus, als die üblichen Schrittmotoren Rotoren mit 50 Polen besitzen. Eine gute ins Detail gehende Abhandlung, verfasst durch A.E, Snowdon und E.W. Madsen, mit dem Titel :

"Characteristics of a Synchronous Inductor Motor" kann in der Zeitschrift , APPWCATiONS AND INDUSTRY, März 1962, gefunden werden.

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Zum Verständnis der später folgenden logischen Funktionen • ei hier vorerst deren Betrieb orklärt. In der ODER-SchaHung bewirkt jeder negative oder niedere Eingangspegel einen positiven oder höher liegenden Ausgangspegel, In UND-Schaltungen bewirkt jsdse negative Eingangssignal ein positives Ausgangssignal. Zwei positive Eingangesignale hingegen ergeben einen negativen Ausgang.

Für die DetailerlÄuterung des vorgeschlagenen Betriebsverfahrens sei zuerst auf Fig. 1 Bezug genommen. Darin ist ein Schrittmotor 5 mit einem Schrittdiskriminator 4 verbunden, welcher Schrittanzeigesignale (PCI - PC4) liefert. Diese Signale gelangen über die Leitungen 45 bis 48 su einem "Letzf-Sehrittspeicher 2« Der Schrittdiskrirninator benützt vorzugsweise die" Vorrichtung mit Lichquelle, Lochscheibe und Photozelle, welche im genannten Spanischen Patent beschrieben ist. Die Signale auf den Leitungen 45 bis 48 wären somit Auagangsimpulse der Photozellen. Der "Letzt"-Schrittspeicher erhält über die Leitung 25 und die ODER-Schaltung 8 ein sogenanntes Schleifensignal, das noch später beschrieben wene wird. Derselbe Speicher liefert Signale (LMl - LM4), welche den jeweils letzten zurückgelegten Schritt des Motors anzeigten (laufende Rotorstellung). Diese Signale gelangen über die Leitungen 26 bis 29 zum Umsetzer 3. Dieser nimmt aber über die Leitungen 16 bis 18 auch Signale des Rechners 1 entgegen. Letztere geben die Richtung der Drehbewegung an und ob oder nich^auf hohe Geschwindigkeit übergegangen werden soll. Zusätzlich erhält der Umsetrer ein Halt- oder Stopsignal über die Leitungen 19 und 130. Es durchläuft die ODER-Schaltung 7 und die Leitung 42 dann,

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wenn die Halteoperation eingeleitet werden soll. Basierend auf der Information über den letzten zurückgelegten Schritt (LMl - LM4) gibt der Umsetzer über die Leitungen 49 bis 52 Steuersignale ab (TAi, TA2, TBl, TB2). Diese werden über die Leitungen 49 bis 52 an den Block 6 der Treiberstufen und der Stromversorgung weitergegeben. Sie bewirken die Erregung der Statorwicklungen Ai, A2, J31 und B2 des Schrittmotors, welcher sich somit entsprechend den Befehlen des Rechners I bewegt.

Um das vorgeschlagene Betriebsverfahren besser zu verstehen sei W al§ nächstes auf die Fig. 8 verwiesen. Diese zeigt einen Teil der Drehbewegung der Motorwelle zur Vereinfachung in linearer Darstellung. Dabei c;eht aus der Fig. 8 hervor, dass bei üblicher zweiphasiger Erregung der Wicklungen Bl und Al sich der Rotor in eine Stellung bewegt, welche der Bezeichnung 4,5 entspricht. Diese Bezeichnung ist beispielhaft gewählt und entspricht in der Wirklichkeit einer der Stellungen eines Rotors mit 50 Polen. Das daran erläuterte Prinzip ist aber von der Rotor-Polzahl unabhängig. Wird nun bei der genannten Rotorstellung die \ Erregung an die Wicklungen Al und B2 gelegt, so wird dadurch der Rotor. ■

im Uhrzeigersinn angetrieben, während bei Erregung der Wicklungen A2 und Bl eine Rotorbewegung im Gegenuhrzeigersinn eingeleitet wird. Mit anderen Worten, bei zweiphasiger Erregung ist der Rotor veranlasst, eine Stellung in der Mitte zwischen den zwei erregten Statorwicklungen einzunehmen.

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, Im Gegensatz dazu wird bei einphasiger Erregung nur eine Statorwicklung mit Strom belegt, so dass der Rotor eich auf diesen Statorpol unter Einhaltung des geringsten Luftspaltee ausrichten wird. Steht also

• bei einphaelger Erregung der Wicklung AI des· Rotdr in der Stellung 5,4°, so entspricht dies dem STOP, d.h. der Rotor steht unbeweglich. Wird die Wicklung B2 mit Strom belegt, so bedeutet diee den Befehl ".im Uhrzeigersinn", bei Wicklung Bl "im Gegenuhrzeigersinn"! und bei Wicklung A2 "Schnellgang" oder einfach "Schnell".

Im vorliegenden Verfahren kommt sowohl ein- wie auch zweiphasiger Betrieb vor. Ferner ist, wie bereits erwähnt wurde, die Rotor-Steilungsanzeige des Schrittdiskriminators gewissermassen einphasig. Dies bedeutet, dass immer in Rotorstellungen von 0 , 1,8 , 3,6 , 5,4 , usw. ein Stellungsimpuls erzeugt wird. Ist der Rotor nicht so ausgerichtet, so entsteht kein Impuls. Das dann auf den Leitungen vorhandene Potential entspricht einem sogenannten "Dunkel-Signal" (DS),

Im Anfangsstadium der Beschleunigung werden Wicklungen mit einem ■ Vorlauf von lV2 Schritten erregt, wie weiter oben bereits· erläutert worden ist. Die zweiphasige Erregung ergäbe normalerweise nur einen Vorlauf von 1 einzigen Schritt. Da aber die Rotor-Stellungsanzeige einphasig arbeitet, erweitert sich der Vorlauf zu 1^2 Schritten. Der Rotor stehe beispielsweise bei 5,4 } werden nun die Wicklungen B2 und A2 erregt, so

■' " 00984/1/0397 '

• 4 9 - . ■"

läuft die Erregung dem Rotor um 1 */2 Schritte im Uhrzeigersinn voraus. Daraus ergibt sich ein grösseres wirksames Drehmoment als bei üblicher einphasiger Erregung der Wicklung BZ₁ welche nur einen Vorlauf von einem Schritt ftufstuweiaen hätte.

Die zweiphasige Erregung wird nun beibehalten bis der Motor eine Geschwindigkeit von etwa 1000 Schritte /Sekunde aufweist. Jetzt kann in den "Schnellgang" hinübergewechselt werden. In dieser Betriebsart läuft die Erregung den angezeigten Rotor Stellungen um 2.^2 Schritte voraus. Der Rotor befinde sich momentan wieder bei 5,4 ; in diesem Zeitpunkt werden die Wicklungen A2 und Bl mit Strom belegt. In Wirklichkeit ist allerdings der Vorlauf noch etwas grosser als 21/2 Schritte, denn das· Erreichen einer Stellung dur.ch den Rotor wird bereits etwa V^ Schritt vor der genauen Lage ermittelt. Das Vorauseilen liegt also nahe bei 2^/4 Schritten. Der Motor beschleunigt dadurch in diesem "Schnellgang" stetig bis zur Höchst- oder Synchrongeschwindigkeit von etwa 3000 Schritte/Sekunde*

Zur Bremsung, wenn der Motor mit höherer Geschwindigkeit als —.

600 Schritte/Sekunde dre'ht, wird eine einzige Wicklung erregt, welche der laufend angezeigten Rotorstellung nur um einen Schritt vorauseilt. Ist die momentane Rotorstellung wiederum 5,4 und dreht der Motor im Uhrzeigersinn, so wird die Wicklung B2 {US) unter Strom gesetzt. Nähert sich der Motor im Schnellgang der unteren Geschwindigkeitsgrenze, dann

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. · 10 · ■

resultiert daraus ein bremsendes Drehmoment von \Vz Schritten, da im Zeitpunkt des Wirksamwerdens des Erregerimpulses der Rotor ■ ich bei 9,9 befindet. Diese Art der Bremsung wird fortgeführt bis die Motordrehzahl unter 600 Schritte/Sekunde gefallen ist. Die Bremsung von dieser Stufe bis Null erfolgt wie üblich einphasig, d.h. die Erregung entsprechend einem '"Stop "-Signal wird angelegt. Dabei wird die Wicklung, welche mit der angezeigten Rotorstellung übereinstimmt, mit Strom belegt.

Die Ruhelagen der Schritte sind bei einphasigem Betrieb um 0,9 oder

Schritt gegenüber der entsprechenden Lage bei zwesphasigem Betrieb räumlich verschoben unä fallen jeweils mit dem kleinsten möglichen Luftspalt zwischen Rotor und Stator genau zusammen. Der Rotor wird in solch einer Ruhelage bei einphasigem Betrieb sich nicht weiterdrehen, wenn die Erregung abgeschaltet wird. Im Gegensatz dazu wird der Rotor bei zweiphasigem Betrieb, wenn der Strom in einer vermeintlichen Ruhelage abgeschaltet wird, Vl Schritt weiterschlüpfen.

Als nächste sei Fig. 2 betrachtet, welche ein Blockschema des "Letzt"-Schrittspeichers 2 aus der Fig. 1 darstellt. Dieser Speicher erhält seine Signale von den abtastenden Photozellen des Schrittdiskriminators 4 über die Leitungen 45-48. Photozellenverstärker 60 - 63 bringen diese Signale auf einen Potentialpegel wie er für die logische Weiterverwendung

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notwendig ist. Der Ausgangspegel eines dieser Verstärker ist niedrig! ' wenn der Rotor auf seiner Welle 57 mit einem der vier Statorpole fluchtet. Steht der Rotor jedoch zwischen den Polen, so ergibt sich. . ·

das bereits erwähnte "Dunkel-Signal" DS. Der Vorgang ist aus der Fig. 3 ersichtlich, in welcher die Schrittstellungen nach Winkelgraden mit den Ausgangssignalen verglichen werden. Da zwischen benachbarten Schritten das "Dunkel-Signal" DS erscheint, muss die Anzeige des vorangegangenen Schrittes in ein stehendes "Letzt"-Schritteignal umgewandelt * , werden. Dieses steht dann für den Gebrauch in der Schaltung zur Verfügung, wie aus den späteren Erläuterungen hervorgehen wird.

Jede einzelne "Letzt"-Schrittinformation wird in den bistabilen Schaltungen 64 und 65, beispielsweise sogenannten Flipflops (FF), gespeichert. Ein niedriger Ausgangspegel des Verstärkers 60 wird, entlang Leitung 80, FF 64 derart steuern, dass dessen Ausgang 96 einen hohen bzw. positiven Pegel zeigt, Gleichzeitig gelangt der niedrige Ausgangspegel des. ) Verstärkers 60 über die Verbindungen PO, 82 und 88 an FF 65, dessen

Ausgang 98 dadurch ebenfalls hochgesteuert wird. Ein niedriger Ausgangspegel des Verstärkers 61 wirkt über die Leitungen 83 und 84 auf FF 64 derart, dass dessen Ausgang 96 wiederum einen positiven Pegel aufweist. Weiter gelangt dasselbe Signal aber auch über die Verbindungen 83, 85 und zu FF 65, stellt diese Kippschaltung zurück, so< dass nun der Rückstell" · ausgang 99 einen positiven Pegel'zeigt.

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- 3s Z

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In ähnlicher Art bewirkt ein negativer Ausgangspegel des Verstärkers 62, der über die Leitungen 90 und 91 an FF 64 gelangt, dass dessen Rückstellausgang 97 ein positiver Pegel aufgeprägt wird. Der Ausgang des Verstärkers 62 steuert aber dank den Verbindungen 90, 92 und 93 noch die Kippschaltung FF 65, so dass wiederum am Rückstellausgang 99 ein positiver Pegel erscheint. Aehnlich verwertet wird auch der negative_ Ausgangspegel des Verstärkers 63. Ueber die Verbindungen 94, 95 und 77 steuert er.FF 64,. Dessen Rückstellausgang 97 gelangt dadurch zu. positivem Pegel. Doch daneben belegt der Verstärker 63 unter Aus- · nützung der Leitungen 94, 95 und 78 auch den Eingang von FF 65 mit seinem Signal, so dass des sen Ausgang 98 wiederum auf hohem Potentialpegel liegt. Damit ist nun jeder Schritt eindeutig durch zwei binäre Bits in den beiden Kippschaltungen FF 64 und 65 gespeichert. Der Speicherzustand ist jeweils an den Potentialen der Ausgänge ablesbar und zwar solange, bis ein neuer Schritt zurückgelegt worden ist-.

Die Ausgänge sämtlicher Photozellenverstärker 60 - 63 werden ausserdem noch der ODER-Schaltung 66 zugeleitet, die den Erzeuger des "Dunkel-Signals" darstellt. Wenn keine ihrer Eingangsleitungen einen niedrigen bzw. negativen Pegel aufweist, gibt sie über die Leitung 100 ein positives Signal ab. . -

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Die Einstellsignale der Schaltungen FF 64 und 65 gelangen von den Ausgängen 96 und 98 an die UND-Schalter 67 bzw. 69. Die Rückatellsignale derselben Kippschaltungen dagegen werden von den Ausgängen 97 und 99 an die UND-Schalter 68 bzw. 70 gelegt. Der jeweils zweite ]

Eingang der UND-Schalter 67 - 70 wird über die Leitung 25 vom Rechner . 1 belegt. Der Leitung 25 wird ein positiver Pegel aufgeprägt, wenn der Betrieb in geschlossener rückgekoppelter Schleife abgewickelt werden soll. Aus dem Schaltbild ist ersichtlich, dass bei Fehlen des positiven Signale auf der Leitung 25 die Speicherinformation über den zuletzt ausgeführten ' ' ' Schritt, welche von FF 64 und 65 angezeigt wird, nicht an die Leitungen 106 - 109 am Ausgang der UND-Schalter 67 - 70 gelangen kann. Liegt jedoch die Leitung 25 auf positivem Pegel, so werden die bistabilen Kippschaltungen 71 und 72 je nach der.in FF 64 und'65 gespeicherten Information eingestellt.

Im Betrieb mit geschlossener Schleife, der durch ein positives Potential der Leitung 25 eingeleitet wird, entsprechen die Potentialpegel der · Verbindungen 110, il3, 116 und 119 der Information, welche jeweils auf den Ausgängen 96 - 99 angezeigt ist. Unter gewissen Umständen ist es wünschbar, den Betrieb in geschlossener Schleife zu beenden, wie . später verständlich werden wird, indem die Leitung 25 auf ein niedriges Potential gesetzt wird. In diesem Fall zeigen die bistabilen Kipp's chaltungW 71 und 72 weiterhin die gespeicherte Information an, welche dem letzten

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• »

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Schritt entspricht, der vor dem Oeffnen der Schleife ausgeführt worden let« FF 64 und 65 dagegen fahren fort, ihre Auegangsanscige laufend dem Schritt anzugleichen, der vom Schrittdiskriminator abgetastet wird. . , ·

Die Einsteilanzeige des Ausgangs 110 von FF 71 wird über die Leitungen ■ Hl und 112 als das eine'Eingangssignal der UND-Schaltungen 73 und weitergegeben. Die Rückstellanzeige des Ausgangs 113 dagegen bildet das eine Eingangssignal, das über die Verbindungen 114.und'115 an die UND-§t-}ikUungen 1% und 76 gelängt« Die Ein§tellän2eige ν en FF 72 »m Ausgang 116 wird ihrerseits über die Leitungen 117 und 118 als zweite Eingangsgrösse an die UND-Schalter 73 und 76 geliefert. Dasselbe geschieht milder Rückstellanzeige von FF 72 am Auegang bezüglich der UND-Gatter 74 und 75 unter Verwendung der Verbindungen

• ·

121 und 120. * .

,In dieser besonderen Art der Schaltung ergibt sich damit folgendes : Sind FF 71 und 72 eingestellt, so ist der Pegel der Leitung 26 positiv und zeigt einen Schritt 1 an. 1st FF 71 eingestellt jedoch 72 rückgestellt, so ist der Pegel der Leitung 27 positiv und zeigt einen Schritt 2 an. Wenn beide FF 71 und 72 rückgestellt sind, dann wird der Pegel der • Leitung 28 positiv angehoben,-was einem Schritt 3 entspricht. Zuletat sei noch FF ti rückgestellt und FF 72 eingestellt, so meldet der positive der LsStatsg 29 einess weiteren 4, Schritt.

43/0397 -is- ■

In der Fig. 4 sind tabellarisch die erforderlichen Ausgangssignale des Umsetzers 3 für bestimmte Eingangsbefehle aufgeführt. Diese Tabelle wird verständlicher, wenn gleichzeitig die Fig. 8 berücksichtigt wird. Aus der letzteren geht hervor, dass für eine Drehung im Uhrzeigersinn die Wicklung B2 und für eine solche im Gegenuhrzeigersinn die Wicklung Bl erregt werden muss, wenn die letzte Schrittstellung bei 5,4 war. Aehnlich verhält es sich im zweiphasigen Betrieb. Um den Schncllgang im Uhrzeigersinn zu erreichen, sind die Wicklungen B2 und A2 zu erregen, während zum selben Zweck in umgekehrter Richtung die Wicklungen A2 und Bl mit Strom belegt werden müssen.

Die Fig. 9 zeigt e.inen Umsetzer 3, der die geeigneten Steuersignale an die Stromversorgung und die Treiberstufen abgibt. Er selber arbeitet

dabei unter Verwertung der "Letzt"-Schrittinformation, welche ihn über

die Leitungen 26 - 29 erreicht, und nach den·Befehlen, die ihm auf den Leitungen 16 - 18 und 42 zugeführt werden. Die in der Fig. 9 dargestellten UND-Schaltungen 207 - 218 nehmen die Schrittanzeigeeignale vom "Letzt"-*Schrittspeicher 2 sowie die Befehlsdaten auf den bereite genannten Leitungen entgegen. . ·

Die internen Verbindungen im Umsetzer 3 sehen wie folgt aus :

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• - Eingang 26 speist UND-Gatter 207 über Leitung 176, I D 1 3 1 / , · " UND-Gatter 224 über 184,

' UND-Gatter 215 über 194 und ' ,

" · UND-Gatter 217 Über 199. ·

Eingang 28 npeiet UND-Gatter 223 über Verbindung 175, - . . UND-Gatter 210 über 204 und 182,

• ' UND-Gatter 214 über 204 und 192, eowie

.. UND-Gatter 218 über 204 und 201.

' - ' Eingang 29 beliefert UND-Schalter 208 über Leitung 178,

UND-Schalter 212 über 205 und 187,

• " ν UND-Schalter 213 über 205 und 189, sowie

• . · UND-Schalter 226 über 205 und 198.

Eingang 27 erregt . UND-Gatter 209 über Verbindung. 180,

.'. UND-Gatter 211 über 206 und 185,

UND-Gatter 225 über 206 und 191, sowie - ■ . UND-Gatter 216 über 206 und 196.

Weiter sind die folgenden Verbindungen vorgesehen":

Gegenuhrzeigersinn - Signalleitung 17 (GUS) zu den UND-Schaltern 218, 215, 212 und 209 je über 202, 195, 188 bzw. 181, Uhrzeigersinn - Signalleitung 16 (US) zu den UND-Gattern 217, 214, 211 und 208 je über 200, 193', 186 bzw. 179, .

Halt- oder "Stopt'-Signall.eitung 42 zu den UND-Schaltungen 216, 213, 210 und 207 je über 197, 190, 183 bzw. 177, <

SCHNELL-Gang-Signalleitung 18 schlieselich zu jedem der UND-Gatter 223 » 226. _Λ '

00 9.84*1/0 39 7

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Die Ausgänge der Schalter, 207 - 209 sind zusammen geschlossen und über 219 mit der ODER-Schaltung 231 verbunden. Letztere erhalt ein weiteres Eingangssignal über die Leitung 227, Der Ausgang der ODER-Schaltung 231 gelangt auf Leitung 49· Die gleiche Kombination gilt für die UND-Schatter 210 -. 212, im Ausgang verbunden auf 220, und die ODER-Schaltung 232, deren zweiter Eingang 228 ist und deren Ausgang auf Leitung 50 erscheint. Auch die Schalter 213 - 215 haben ihre Ausgänge, auf 221 zusammengelegt und speisen damit denODER-Kreis •233. Sein zweites Eingangssignal erreicht ihn über 229, wogegen er sein ) Au.sgang§§ign§! an di§ Leitung 51 abgibt, Die yNBrSchalter 216 - 218 wiederum beliefern gemeinsam über 222 den ODER-Kreis 234,dessen zweite'r Eingang mit 230 bezeichnet ist. Das entsprechende ODER-Ausgangssignal tritt auf Leitung 52 in Erscheinung. .

• ■

Zur Erläuterung des Umsetz.erbetriebs sei angenommen, dass gemäss ' Anzeige des "Letzf-Schrittspeichers der .Motor sich in der Stellung

entsprechend Schritt 1 befindet und dass eine Drehung im Uhrzeigersinn ι und im Schnellgang beabsichtigt ist. In dieser Lage wird die Erregung der US-Leitung 16 und der SCHNELL-Leitung 18 zur Abgabe eines Ausgangssignals durch UND-Schalter 224 führen, da dieser über 203 und 184 von der Leitung 26 (Schritt 1) ein zweites Eingangssignal erhält. Gesteuert über Leitung 50 wird daher die Wicklung A2 mit Erregerstrom belegt. Dasselbe geschieht mit Wicklung BZ₁. da der UND-Schalter 217

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gesteuert vom Eingang 26 über 203 und 199 sowie vom US-Eingang 16 über 200 ein Aus gangs signal abgibt, das über 222 an die ODER-Schaltung 234 gelangt. Also wird, aus gelöst durch das Steuersignal äu£ Leitung 52, die Wicklung B2 erregt. -Andere Steuervorgänge laufen völlig gleichartig ab»

Wie nun aus Fig. 8 ersichtlich ist, bewirkt der soebenbeschriebene Steuervorgang die'Erregung der ersten und zweiten Wicklung, welche der angezeigten Rotorstellung um lV2 Schritte'vorauseilen. Um in den Schnellgang überzugehen und unter der Voraussetzung, dass bei einer ' letsten Schritteteilung von 5,4 die Drehung im'Uhrzeigersinn erfolgt,

müssen, wie aus Fig. 8 hervorgeht, die zweite und dritte Wicklung,

nämlich A2 und Bl, erregt werden. Wie schon einmal erwähnt, sind, nachdem der Motor eine bestimmte Drehzahl überschritten hat, die Eingangsbefehle zu ändern. Der Rechner nimmt das Signal US zurück und gibt an dessen Stelle das Signal GUS ab, um den im Uhrzeigersinn drehenden Motor den Schnellgang erreichen zu lassen.

Zur Bremsung, w.enn der Motor rascher als mit 600 Schritte/Sekunde im Uhrzeigersinn dreht, wiid der US-Befehl gegeben (d.h. Erregung der nächstliegenden Wicklung in der Drehrichtung}. Dadurch wird der Motor veranlasst, seinen Lauf bis zu 600 Schritte/Sekunde zu verlangsamen. Die Ausgabe eines '.'Stop"-Befehls (d.h. Erregung der der Rotorstellung entsprechenden Stator wicklung) wird den Motor anhalten. Die eigentliche

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, ., · 1613Ί72 ·

Wirkung ist die, dass beim Erreichen der unteren Drehzahlgrenze ein Bresmdrehmoment von lV2 Schritten seine Kraft entfaltet, wobei · ' aus Fig. 8 hervorgeht, dass dies die grösstmögliche Bremskraft darstellt. Wenn beispielsweise die Schrittstellunganzeige 5,4 ist und

die wirkliche Rotor stellung 9,9 entspricht, .so ergibt die Erregung der 7,2 zugehörigen Wicklung ein Bremsdrehmoment von 1^2 Schritten." Würden dieWicklungen Al und B2 erregt,,um ein Bremsdrehmoment voh 2 Schritten zu erhalten, so wäre die Wirkung gleich Null« Die Brems- und Beschleunigungekräfte würden sich dabei gegenseitig aufheben. · '

• I - _t

• J

Im unteren Teil der Fig. 1 ist in Blockdarstellung die Vorrichtung zur Steuerung des schrittweisen Betriebsablaufs aufgezeichnet. Während des Betriebes in Einzelschritten bewirkt diese Vorrichtung eine zweifache Steuerung, welche jener für weiter oben beschriebene Schritte recht ähnlich ist. Wie der Kurve in Fig. 7 entnommen werden kann, wird angestrebt, die einzelnen Schritte in der Idealzeit zurückzulegen. Der Ablauf in Idealzeit kann weitgehend durch selektives Erregen einzelner Wicklungen oder dirch gleichzeitiges Anlegen eines Richtungs- und Halt-Befehls angenähert werden. Letzteres bedeutet die gleichzeitige Erregung zweier Wicklungen.

Laut Zeitdiagramm der Fig. 7 wird noch bei Stillstand des Motors das Schieifensignal eingeschaltet, ein Richtungsbefehl aber (hier zur Erläuterung das Signal US, d.h. "im Uhrzeigersinn") unterdrückt. Gleichzeitig wird aber auch der "Stop"-Befehl an den Umsetzer gelegt. Zur Zeit t wird jetzt die Schleife geöffnet, d.h« das Schleifensignal weggenommen,

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sowie dem Umsetzer das Signal US durchgegeben, das Signal "Stop" jedoch ausgeschaltet. Wenn dies geschieht, beginnt der Motor in nahezu Idealzeit zu beschleunigen bis zum Zeitpunkt ti , wenn der Umsetzer wieder ι das "Stop"-Signal erhält·. Zwischen t und t wurde der.Motor einphasig betrieben, d.h. nur eine "Wicklung des Stators wurde erregt. Wie bereits erwähnt, muss jedoch für zweifache Steuerung der "Stop"-Befehl gleich-

zeitig mit einem solchen für die Drehrichtung angelegt werden._ Diee ■geschieht bei t . · . · ' .

Zum Zeitpunkt t wird das "Stop¹¹-Signal wieder .ausgeschaltet, so dass

• - 0

der Motor wegen seines zeitlichen Nacheilens seine Drehzahl vermindert. " Vorher, au einer Zeit t. ^ü , drehte sich die Motorwelle nahezu synchron,' d.h. bei der bisher üblichen Betriebsart,, dass ein Srregerimpuls jeweils ■ dann wirksam wurde,, wenn der Rotor seine neue angestrebte Stellung gerade erreichte und damit immer von Schritt zu Schritt weitereilte» Da nun aber die Schleife geöffnet ist _t wird das Erreichen de? Rotorstellung, ■ welche der Zeit t entspricht, dem Umsetzer nicht gemeldet. Der* "Letst¹¹-Schrittspeicher zeigt immer noch die Stellung des'vorherigen Schrittes an. Zur Zeit t, kommt der Rotor genau in der magnetischen Mittellage des neuen

• ·

Schrittes zum Stillstand, wobei die Wicklung entsprechend dem stationären Zwstand der Roforstellung mit Strom, belegt wird» Es erfolgt keine weitere Bewegung* · . . .' . ' :

Das dem Umsetzer zugeführte Signal US bewirkt, dass die Anzeige des vorangegangenen Schrittes in einen Antriebs impuls für den Motor verwandelt wird, der einen Schritt .vorauseilt. Hat aleo der Rotor einen Schritt zurückgelegt, so gelangt er in eine Ruhelage. Bei ti wird das Signal US aufgehoben, der "Stop"-Befehl eingeschaltet und gleichzeitig die Schleife geschlossen. Durch diese Massnahmen wird gemeinsam bewirkt, dass am Motoreingang sich nichts ändert. Das Nachführen dee "Letzf-Schrittspeichers rückt das Schritteingangssignal beim Umsetzer um einen Schritt weiter, so dass die vom "Stop"-Befehl veranlasste Aenderung von 1 zu Null Schritt Voreilen wiederum aufgehoben ist.

Die Vorrichtung zur Steuerung des Betriebes in Einzelschritten, wie sie soeben kurz beschrieben worden ist, wurde wie gesagt im unteren Teil der Fig. 1 dargestellt. In dieser Figur gibt es drei Leitungen, deren Signale den Wechsel von de? normalen Betriebsart zum schrittweisen Betrieb auslösen können. Es sind dies die Leitungen 24, 25 und 133. Ist der Pegel auf 24 uhd 133 positiv, dann steuert der Rechner 1 allein durch seine Signale auf den vier Befehlsleitungen 16 - 19. Ausserdem kann der Motor normal mit geschlossener Schleife betrieben werden, wenn der Potentialpegei der Leitung 25 positiv ist»

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. Wird die

Ist der Pegel auf 25 negativ, so ist die Schleife geöffnet. Leitung 24 negativ, so gesellt sich zu einem beliebigen Drehrichtungs-

befehl an den Umsetzer noch das "Stop"-Signal. Im einzelnen bewirkt

der negative Pegel von Leitung 24 die Abgabe eines positiven Signals durch den ODER-Krei· 7 an den Umsetzer, wobei der Pegel auf Leitung 130 unberücksichtigt bleibt. Wird der Signalpegel auf Leitung 133 negativ, so gibt wiederum die ODER-^Schaltung 7 ein "Stop"-Signal ab. Die Befehlseingange des Umsetzers für die Drehrichtung sind über die Dioden 44 und 58 ebenfalls auf den negativen Potentialpegel gelegt. Aehnlich werden - das Schleifen» und das "Stop"-Signal zwischen t und t. ,· gesteuert vom

Pegel auf 133, gleichzeitig an den umsetzer abgegeben. Die Signale auf der Leitung 25 dienen lediglich dazu, die Schleife zur geeigneten Zeit zu offnen oder zu βchüessen.

Wenn der Elektronenrechner den schrittweisen Betrieb allein steuert,

to hat er im Zeitpunkt t die folgenden Signale abzugeben : An die Leitungen 16 und 17 gelangen die Signale U2 bzw. U3 (positive Potentiale), um die Drehrichtung des Motors festzulegen. Auf Leitung 18 wird dagegen das Signal U4 zurückgehalten, d.h. das Potential bleibt hier negativ, ' um die sonst übliche zweifache Steuerung zu unterbinden. Die Leitung erhält mit Signal U6 ein positives Potential. Dadurch ist schrittweiser

Betrieb gewählt. Ausserdem wird das "Stop"-Signal aufgehoben, indem

auf der Leitung 20 ditreh das Signal 115 der Pegel auf einen positiven - -

gebracht wir4₀

Vor der Zeit t ist normalerweise die ganze Anordnung auf Betrieb mit geschlossener Schleife eingestellt. Dann haben die Leitungen 20 und 21 vom Rechner her aufgeprägt negatives Potential. Der negative Wert auf 20 wird im Inverter 10. in sein Gegenteil umgekehrt, d.h. Leitung 30 ist positiv belegt und bildet ein Eingangssignal für die ODER-Schaltung 11. Der zweite ODER-Eingang ist zu diesem Zeitpunkt ebenfalls positiv, wie später noch erläutert wird. Der Ausgang der ODER-Schaltung 12 auf der Leitung 34 ist nämlich noch positiv als Folge des' negativen Pegels auf den Verbindungen 138, 32 und 33 während der Zeit t bis t,. Dies stellt die Riegelschaltung, bestehend aus den ODER-Kreisen 11 und 12, so ein, dass auf der Leitung 34 ein positiver Pegel erscheint. Es ist auch ersichtlich, dass über Leitung 35 das Ausgangs signal der.ODER-Schaltung wieder zurück an den Eingang des ODER-Kreises 12 gegeben wird. Umgekehrt bildet dessen Ausgang wiederum einen Eingang des Kreises 11 unter Benutzung der Leitung 34. Diese zwei ODER-Schaltungen bilden also gemeinsam eine bekannte bistabile Kippschaltung oder eine Riegelschaltung.

Die positiven Eingänge zur ODER-Schaltung 11 bewirken ein negatives Ausgangs signal auf der Leitung 36, welches einem Eingang der UND-Schaltung 13 aufgeprägt wird. Dadurch ist auf den Leitungen 39 und 40 der Eingangspegel zu den Verzögerungs schaltungen 14 bzw. 15* positiv. Dieses positive Potential stellt aber beide Verzögerungs schaltungen zurück, wahrend ein negativer Pegel ihre Verzögerungsoperation auslöst.

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Zur Erläuterung des Funktions ablauf s der Verzögerungsschaltung 14 sei auf Fig. 5 verwiesen. Diese zeigt ausser dem ZeitHiagramm auch das Blockschema der Anordnung. Bis zur Zeit t führt danach die Leitung ein positives Potential, -In diesem Zeitpunkt wechselt dieses zu einem niedrigen oder negativen Wert, der dem Verzögerungselement 120 zugeführt wird. Nach' einer vorbestimmten Zeit ändert dieses Element sein Ausgangspotential von pos.itiv zu negativ. Damit wird derselbe Vorgang

im Verzögerungselement 121 ausgelöst.

Noch ist sein Auegangspotential auf der Leitung 126 positiv, während gleicheeitig über die Verbindung 123 der bereits negativ gewordene Pegel-des Elementes 120 vom Inverter 122 in sein Gegenteil verkehrt wird und als positives Potential auf 125 erscheint. Solange also die Funktion des Elementes 121 noch nicht abgelaufen ist, sind beide Eingänge zum UND-Sch'alter 127 positiv. Daraus ergibt sich auf Ausgang auf ein negativer Pegel. Sobald die Zeitfunktion des Verzögerers 121 abgelaufen ist, wechselt sein Ausgang von positivem zu negativem Pegel. Damit fällt das eine Eingangssignal zum UND-Schalter auf der Leitung weg und sein Ausgangspegel auf 138 wird positiv. Das Endresultat des ganzen Ablaufs liegt somit darin, dass auf der Leitung 138 in der Zeit zwischen t_ und t. ein negatives Potential liegt.

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• m.

- 25 - .

Die Verbindung 142 ist ein weiterer Ausgang der Verzögerungs schaltung 14, dessen Pegel während der Rückstellung und während des Ablaufs der Verzögerungsfunktionen der Elemente 120 und 121 positiv ist. Erst nach Beendigung dieser Operation schaltet die Leitung 142 wieder zu negativem Potential zurück. Die zweite, in Fig. 1 dargestellte Verzögerungs schaltung arbeitet ähnlich, wie dies eben beschrieben worden ist.

Vor der Zeit t ist der Pegel der Leitungen 39 und 40 positiv, wodurch alle Verzögerungselemente zurückgestellt sind. Die Ausgangsleitung 142 führt daher ein positives Potential, auch die Leitungen 138 und 41 weisen einen positiven Pegel auf. Über 137 gelangt der Pegel der Verbindung 138 an einen Eingang der ODER-Schaltung 132. Wie schon erwähnt, hat ein positives Eingangssignal kein Ausgangssignal des ODER-Kreises zur Folge. Der Pegel am Punkt C der Verzögerungsschaltung 14 wird über die Leitung 142 zum Eingang der UND-Schaltung 13 zurückgeführt. Anfänglich ist der Pegel der Leitung 142 positiv. Somit entscheidet ein auf Leitung 36 ankommendes Signal über die Erfüllung der Bedingungen der UND-Funktion des Schalters 13. Vor der Zeit t ist der Pegel auf 36 wegen der verbleibenden Stellung der ODER-Kreise 11 und 12 negativ. Damit ist der Ausgangspegel des UND-Schalters 13 positiv.

Das Ausgangs signal der Verzögerungs schaltung 15 auf 41 gelangt über den Inverter 139 und die Verbindung 140 an den UND-Schalter 9. Vor der Zeit t ist dieser Eingang auf 140 am Schalter 9 negativ und daher der Schalter-

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auegang positiv. Dies ist erforderlich, wenn die gesamte Anordnung in anderer Betriebsart als in Einzelschritten arbeitet. Ebenfalle vor t

erzeugt die ODER-Schaltung 8 ein positives Ausgangssignal auf- Leitung 25, da ihr Eingang über die Verbindung 21 vom Rechner mit negativem Pegel belegt ist. Verbindung 21 ist aber auch an einen Eingang des UND-Schaitere 131 gelegt (via Leitung 134), dessen Eingangsbedingungen damit nicht erfüllt sind. Sein Ausgangspegel auf Leitung 133 ist daher positiv. Damit ■ind also alle aufgeführten Bedingungen betreffend Potential der Leitungen

24. 25 und 133 vor der Zeit t erfüllt.

¹ - ο

Zur Zeit t belegt der Rechner die beiden Leitungen 20 und 21 mit positivem Potential. Der Pegel auf 20 wird vom Inverter 10 auf seiner Ausgangsleitung 30 in ein negatives Potential verwandelt. Daraus resultiert auf der Leitung 36 ein positiver Pegel. Die beiden ODER-Schaltungen und 12 erhalten jetzt keine anderen Eingangs signale, d.h. diese Riegelschaltung stellt sich ein und hält den positiven Pegel auf 36 aufrecht. Da zur Zeit der Pegel der Leitung 36 positiv ,ist, so ist auch die UND-Bedingung des Schalters 13 erfüllt. Sein Ausgang belegt die Leitungen 39 und 40 mit negativem Potential, so dass die zwei Verzögerungs-Schaltungen ihre'Funktion aufnehmen können. Von t bis t. bleiben deren Ausgangspegel unverändert wie für die Zeit vor t beschrieben worden

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Der Rechner hat nun aber gleichzeitig das "Stop"-Signal auf der Leitung abgeschaltet und auch auf 24 und 133 liegen keine "Stop"-Befehle vor. Somit ist der Umsetzer jetzt in der Lage, den Motor in Bewegung zu setzen. Bei t wird der Pegel der Leitung 21 von negativ auf positiv " umgeschaltet, wodurch die Schleife geöffnet wird. Dar Um*etB«r wird aber weiterhin an seinem Eingang die dem letzten ausgeführten Schritt entsprechenden Signale liegen haben, wie sie der Schrittdiskriminator abgetastet und der "Letzt"-Schrittspeicher registriert hat.

Zur Zeit t prägt die Verzögerungsschaltung 15. einen negativen Pegel der Leitung 41 auf. Ueber den Inverter 139 gelangt daher ein positives Eingangs» signal an das UND-Gatter 9. Da der Pegel auf Verbindung 23 gleichfalls positiv ist, sind die UND-Bedingungen erfüllt. Der Ausgang auf 24 wird negativ, gelangt an den Eingang der ODER-Schaltung 7 und veranlasst so auf Leitung 42 die Ausgabe eines "Stop"-Befehls an den Umsetzer. Dieser wird von t bis t aufrecht erhalten, so dass er eine Bremsung des Motors bewirkt. · .

Von t bis t sind die Eingangs signale an den Umsetzer dieselben wie vor t., d.h. es liegt nur ein Befehl für die'Drehrichtung vor. Wegen des zeitlichen Nachlaufs im Motor wird sein Rotor bis zur Zeit t. weiterhin gebremet. Im Zeitpunkt t hat dieser die Stellung des Schritt erreicht. Jetzt erzeugt die Verzögerungsschaltung 14 ein negatives

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. - 28 -

1 G 1 3 17 2.

itiver Ausgang auf 135

1 G 1

Eingangssignal für den ODER-Kreis 132. Sein positiver Ausgang ' gelangt an den Eingang des UND-Schalters 131. Dieser empfängt über den direkten Anschluß an Leitung 21 sein zweites positives Eingangssignal. \Der UND-Schalter 131 schaltet jetzt an seinem Ausgang auf ein negatives Potential um. Dadurch werden auf dem Wege über die Leitungen 133, 153 und 130' und über die Dioden 38, 44 und 58 Drehrichtungsbefehle, welche auf den Verbindungen 16 und 17 erscheinen, unterdrückt.

Gleichzeitig wird vom ODER-Gatter 7 über die Leitung 42 ein "Stop"-Befehl an den Umsetzer gelegt. Von der Verbindung 138 gelangt über/$2 und 31 auch ein Eingangssignal an den ODER-Kreis 8. Die Umschaltung zur Zeit t auf einen negativen Pegel verursacht die Weitergabe eines positiven Signals vom ODER-' Gatter 8 über die Leitung 25, so daß die Rückkopplungsschleife geschlossen wird. Im Intervall von t bis t. werden diese Bedingungen für den Umsetzer beibehalten. Dadurch kann der "Letzt"-Schrittspeicher nachgeführt werden, ohne daß die Speisung des Motors geändert werden kann.

Wie aus Fig. ' 6 hervorgeht, wird der Pegel des Punktes C in der Verzögerungs schaltung 14 zur Zeit t. negativ. Dieser negative Pegel liegt über die Leitung 142 am Eingang der UND-Schaltung 13. Die UND-Schaltung 13 gibt daraufhin ein positives Signal an die Verzögerungs schaltungen 14 und 15 ab, welche somit kurz danach zurückgestellt werden. Diese kurze Zeitspanne hängt von der

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Ansprechzeit der Verzögerungsschaltungen ab. Die Ausgänge werden wieder in denselben Zustand wie vor t zurückversetzt. Der Punkt C der Verzögerungsschaltung 14 kippt wieder in den positiven Spannungszustand und über die Leitung 142 wird dieser positive Pegel an den Eingang der UND-Schaltung 13 gelegt. Das von der UND-Schaltung 13 erzeugte negative Ausgangssignal geht jetzt an die beiden Ver zögerungs schaltungen, so daß ein neuer Zyklus beginnen kann, d.h. eine weitere Schrittbewegung des Motors. Wenn während des schrittweisen Betriebs beschlossen wird, die Motordrehung zu beenden, so belegt der Rechner die Leitung 20 mit einem negativen Signal U5. Dies hat einen positiven Eingangspegel für die ODER-Schaltung 11 zur Folge. Wie bereits erläutert, hat dies bis zur Zeit t keinerlei Wirkung auf die Ausgangsleitung 36. Von t bis t. ist der Pegel der Verbindung 138 negativ, so daß der ODER-Kreis 12 über die Leitungen 32 und 33 betätigt wird und auf 34 ein positives Signal abgibt.

Die Eingänge zur ODER-Schaltung 11 sind nun beide positiv, so daß ihr Ausgang einen negativen Pegel erhält. Dadurch kippt die Riegelkombination \ der Schaltungen 11 und 12, wodurch das UND-Gatter 13 über 36 negativ belegt wird. Daraus ergibt sich schließlich auf der Leitung 39 ein konstantes positives Potential. Dieser Rückstell-Zustand bleibt solange erhalten, als der Rechner auf die Leitung 20 das negative Signal U5 gibt. Verlangt andererseits der Rechner die Fortsetzung der schrittweisen '

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Bewegung, so wird auf 20 ein positiver Pegel aufgeprägt/ wbaurdii !die Ausgangsleitung 30 des Inverters 10 negativ belegt wird. Dies ergibt

• einen konstanten positiven Ausgang der ODER-Schaltung 11, weshalb

* ein auf 138 erscheinende.» negatives Potential aus der Verzögerungsschaltung 14 keine Wirkung auf die Riegeleinstellung der ODER-Schaltungen 11 und 12 ausübt. Damit ist kontinuierliche Bewegung in Einzelschritten gegeben, welche von den Verzögerungsschaltungen 14 und 15 in fortlaufenden Zyklen gesteuert wird.

Als nächstes sei die Tabelle der Fig. 4 betrachtet. Steht der Rotor im Ruhezustand bei Schritt 1, so wird diese Information im "Letzt"-Schrittepcicher 2 festgehalten. Damit gelangt diese Schritt 1-Anzeige über die Leitung 26 an den Umsetzer 3 der Fig. 1. Dadurch wird die Verbindung 49 zu den tTreiberstufen erregt/ so dass über 53 die Erregerwicklung Al mit Strom belegt wird. Dies kann der genannten Tabelle entnommen werden, wenn man die Zeile des vor t bestehenden "Stop"-

Befehls mit dem Ausgang LMl des "Letzt"-Schrittspeichers vergleicht.

Von der Zeit t bis t, wird wie früher beschrieben der Befehl "Drehung ο j

im Uhrzeigersinn" an den Umsetzer gelegt. Simultan ist Schritt 1 (LMl) angezeigt, so dass gem&ss Fig. 4 die Wicklung B2 erregt wird. Zur Seit tj wird dem Umsetzer zusätzlich der Befehl "Stop" erteilt. Der ^Tabelle kann wiederum entnommen werden, dass bei Schritt 1 und "Stop¹¹ die Wicklung Al mit Strom belegt wird. Von t. bis t sind also «beide Wicklungen Al und B2 erregt, was die nötige Bremswirkung

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ergibt. In der Zeitspanne t bis t, bleibt allein die Wicklung· 82'UtXtBr Strom, Bei t erreicht der Rotor die Ruhelage in der Stellung von Schritt 2. Nun wird die Schleife geschlossen, wobei die Anzeige für den Umsetzereingang auf Schritt 2 (LM2) nachgeführt wird. Gleichzeitig erhält der Umsetzer den "Stop"-Befchl. Der Tabelle kann für LM2 und "Stop¹¹ die Erregung der Wicklung B2 entnommen werden, d.h. in t wird die Erregung des Motors nicht geändert. Strom durch die Wicklung B2 bedeutet Haltekraft in " Schrittstellung Z₁ weshalb der Rotor sich nicht weiterdreht. Je nach den Befehlen des Rechners können jetzt weitere Schritte folgen oder die schrittweise Bewegung ist beendet.

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Claims

P a't entansprüche

1. .Verfahren zum Betrieb von Schrittmotoren, deren Erregerwicklungen wählbar entweder paarweise oder einzeln erregt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß während der Beschleunigung jeweils zwei benachbarte •Erregerwicklungen (Statorwicklungen) mit Erregerstrom belegt werden, daß aber während der Bremsung nur eine Erregerwicklung (Statorwicklung) erregt wird. "

E. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Beschleunigung die erste und zweite Stator wicklung in Drehrichtung vor der jeweiligen Rotorstellung mit Erregerstrom belegt Werden und daß nach Erreichen einer vorbestimmten Geschwindigkeit die Erregung auf die zweite und dritte Stator wicklung in Drehrichtung vor der jeweiligen Rotorstellung verlegt wird. '

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Bremsung anfänglich die erste Stat or wicklung in Drehrichtung vor der jeweiligen Rotorstellung mit Strom erregt wird und daß nach Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit die der Rotor stellung entsprechende Statorwicklung erregt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, -daß für Betrieb in Einzelschritten anfänglich die der zu erreichenden Sehritt etellung entsprechende Statorwicklung erregt wird, daß nach einer vorbe-

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stimmten Zeit die der alten und der neuen Schritt stellung entsprechenden Statorwicklungen erregt werden und daß ferner eine vorbestimmte Zeitspanne nach der ersten vorbestimmten'Zeit die der neuen Schrittstellung entsprechende Statorwicklung allein erregt wird.

5. Schaltungsanordnung zur Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist (Z und 4), welche laufend die Stellung des Rotors anzeigt und seinen jeweils letzten ausgeführten Schritt registriert, daß ferner eine weitere Einrichtung zwischen die erste und den Motor geschaltet ist (3 und 6), welche einerseits die Anzeige signale der Rotorstellung sowie Steuerbefehle entgegennimmt und andererseits jeweils eine oder zwei Erregerwicklungen des Schrittmotors mit Erregerstrom belegt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige der Rotorstellung ein Schrittdiskriminator (4) vorgesehen ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Registrierung der Schrittanzeige des vora Rotor zuletzt zurückgelegten Schrittes ein "Letzt"-Schrittspeicher (2) nachgeschaltet ist.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal-Umsetzer (3) vorgesehen ist, der die Anzeigen der Rotorstellung sowie Steuerbefehle entgegennimmt.

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9. Anordnung nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, da/3 Anschlüsse (16 - Zl) vorhanden sind, die dem Anschluß eines Rechners dienen und daß die genannten Anschlüsse wenigstens teilweise mit Eingangen des Umsetzers (3), zur Weiterleitung von Befehlen, verbunden sind.

10. Anordnung nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (3) über Leitungen (49 - 52) mit einer Erregerschaltung (6) verbunden i«t, welche wenigstens aus der Stromversorgung und steuerbaren Treiberstufen besteht, und daß die Ausgänge (53 - 56) der Erregerschaltung mit den Statorwicklungen des angetriebenen Schrittmotors verbunden sind. {

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10 zur Durchführung des Betriebes gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerschaltung vorgesehen ist, daß die genannte Steuerschaltung wenigstens teilweise mit Befehl Seingangsleitungen (19 - 21) verbunden ist, und daß ferner die Steuerschaltung zur Abgabe ihrer Signale über mehrere Leitungen mit dem Umsetzer (3) und über wenigstens eine Leitung mit dem "Letzf-Schrittspeicher

(2) verbunden ist. - ,

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Steuerschaltung wenigstens eine Verzögerungsschaltung (14 und. 15) umfaßt, welche den richtigen zeitlichen Ablauf des Zyklus im Einzelschritt-Betrieb steuert.

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