DE1802665C3

DE1802665C3 - Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Mehrphasenschrittmotors

Info

Publication number: DE1802665C3
Application number: DE19681802665
Authority: DE
Inventors: Boris A. Moskau Iwobotenko; Wladimir G. Kupawna Prytkow
Original assignee: MOSKOWSKIJ ORDENA LENINA ENERGETITSCHESKIJ INSTITUT MOSKAU
Current assignee: MOSKOWSKIJ ORDENA LENINA ENERGETITSCHESKIJ INSTITUT MOSKAU
Priority date: 1968-10-11
Filing date: 1968-10-11
Publication date: 1973-11-08
Also published as: DE1802665A1; FR1598507A; DE1802665B2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Mehrphasenschrittmotors über eine Ansteuereinheit, die einen ersten, mit der Impulseingangsleitung verbundenen Impulseingang für die Vorwärts- und einen zweiten Impulseingang für die Rückwärtsdrehrichtung besitzt, mit einer ersten Impulsverzögerungseinheit, an deren Eingang ebenfalls die !mpulseingangsleitung anliegt und deren Ausgang auf den zweiten Impulseingang der Ansteuercinhcit geführt ist, und einer zweiten Impulsverzögerungseinheit, deren Eingang mit dem Aus gang der ersten Impulsverzögerungseinheit und deren Ausgang mit dem ersten Impulseingang der An- fio Steuereinheit verbunden ist.

Aus der französischen Patentschrift I 533 626 ist eine Schaltungsanordnung dieser Art bekannt, die es ermöglicht, Läuferschwingungen bei kleineren Frequenzen zu unterdrücken. Ein Betrieb mit höheren Frequenzen ist aber infolge der Impulsverzögerungscinheiten nicht möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu

grunde, die Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß der Mehrphasenschrittmotor auch mit hohen Drehzahlen betrieben werden kann und eine stabile Drehbewegung im ganzen zu durchfahrenden Drehzahlbereich besitzt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der ersten Verzögerungseinheit eine Torschaltung, an deren Eingang die impulseingangsleitung anliegt, vorgeschaltet ist, die bei einer die zweifache Eigenfrequenz des Schrittmotors übersteigenden Impulsfrequenz auf der Impulseingangsleitung den Durchgang der Eingangsimpuke zur ersten Verzögerungseinheit sperrt.

Vorteilhaft ist die Torschaltung einer Koinzidenzschaltung, deren Impulseingang die Impulseingangs-Si-ituni· zugeführt ist, und deren Potentialeingang mii dem Ausgang einer Frequenz-Wandlerschaltung verbunden ist. die die Inipulszahl pro Zeiteinheit in einen Spannungswert umformt.

Fine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Frequenz-Wandlerschaltung cm.: Flip-Flop-Schaltung enthält, deren Ausgang an den· Potentialeingang der Koinzidenzschaltung anlieg:. und deren Eingang mit einem Kondensator gekoppelt ist, dem die Eingangsimpulse zugeführt sind.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der vorausgesetzten Schaltanordnung emiöglicht es, den Frequenzbereich, in dem der Mehrphasenschrittmotc! einwandfrei betrieben werden kann, erheblich zu \etgrößern.

Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der bekannten Schaltungsanordnung cemäß der französischen Patentschrift 1 533 626,"

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

F i g. 3 ein Impulszeitdiagramm der Kommandosignale eines Impulsgebers.

F i g. 4 ein Impulszeitdiagramm der in einer ersten Verzögerungseinheit geformten Impulse,

Fig 5 ein Impulszeitdiagramm der in einer zweiten Verzögerungseinheit geformten Impulse,

F i g. 6 ein Impulszeitdiagramm der an dem Eingang der Ansteuereinheit auftretenden Impulse.

Die Schaltungsanordnung enthalt, wie F i g 1 zeigt, eine Ansteuereinheit 1 mit getrennten Eingängen 2 und 2' und einer der Phasenzahl des Mot< rs entsprechenden Zahl von Ausgängen 3. Die Ansteuereinheit wird je nach Eintreffen der Impulse an den Eingingen um einen Takt vor- oder zurückgeschaltet. Dabei wird d^;e Drehrichtung des Motorläufers durch die Ansteuereinheit bestimmt. Der Eingang! der Ansteuereinheit 1 ist mit dem Ausgang 4 des Impulsgebers (nicht gezeigt) gekoppelt, der Kommandosignale (Kurve A in F i g. 3) ausbildet. An den Ausgang 4 ist ebenfalls die Verzögerungseinheit 5 für das Steuerimpulssignal angeschaltet. Diese Einheit erzeugt ein Signal (Kurve B in F i g. 4) mit einer zeitlichen Verzögerung, die der Anlaufzeit des Motorläufers bis zur halben Schrittlänge entspricht. Der Ausgang 6 der Verzögerungseinheit 5 ist mit dem Eingang 2' der Ansteuereinheit 1 und dem Eingang 7 der Verzögerungseinheit 8 verbunden. Die Einheit 8 formt ein Signal (Kurve C in F i g. 5), durch das bei der Bremsung des Läufers der den Eingang der An steuereinheit erreichende Impuls (KurveD in Fig. 5)

diese in die Stellung wie vor der Impulssignaizuführung zurückbringt. Die Verzögerungseinheiten 5 und 8 können auf der Basis von Kipprelais, Sperrschwingern, elektromechanischen Relais oder einer passiven Verzögerungsleitung unter Verwendung von Ferritringen ausgeführt sein. Bei der Benutzung von Kipprelais wird die Verzögerungszeit durch die Zeitkonstante irmr Entladekreise bestimmt.

Die Ansteuereinheit für einen Schrittmotor arbeitet wie folgt. Das Kommandosignal A des Impulsgebers trifft auf den Eingang 2 der Ansteuereinheit 1. womit letztere um einen Takt weitergeschaltet wird. Dabei tritt am Eingang der Ansteuereinheil ein Impuls D auf, wonach tier MoU läufer eingeschaltet und beschleunigt und damiv kinetische Energie gespeichert wird. Gleichzeitig gelangt dasselbe Kommandosignal auf den Eingang der Verzögerungseinheit 5. die in einem Zeitabschnitt von /,. der der Anlauf/eil des Laufers, der durch den Impuls/) (F i g. (·>) in Bewegung gesetzt ist, bis zur halben Schrittlänge gleich ist. die Ansteuereinheu in dieselbe Lage wie vor der Zuführung des Komtruiridosignals A umlegt. Der Laufer wird in Gegenrichtung beaufschlagt und gebremst, wobei die heim Anlauf gespeicherte kinetische Energie gedämpft wird.

Bei der Ausführung der Ver/.ögerungsemheil 5 mit einem Kipprelais wird dieses bei dem Eintreffen eines Kommandosignals an seinem Eingang in einen instabilen Zustand für die Zeit (, gebracht, und die Umschaltung wird durch die Hinterflanke des Signals B hei der Rückkehr des Kipprelais in die Ausgangsstellung bewirkt. Gleichzeitig mit der Umsteuerung cer Ansteuereinheit 1 löst das Ausgangs^na! der Verzögerungseinheit 5 die Verzögerungseinheit 8 aus. In einem Zeitabstand von f., wird bei der Beendigung des Bremsvorganges des Motorläufers durch den Imp'ils D' (F ig. 6) die Ansteuereinheit 1 in den gleichen Zustand wie nach der Zuführung des Koinmandosignals A an seinem Eingang zurückversetzt. Dies schließt die Möglichkeit einer Weiterbewegung des Läufers durch Bremsung in entgegengesetzter Richtung aus. Die Anlauf- und Bremszeit des Motors wird uurch die Parameter ties Antriebs bestimmt, während die Regelung der Verzögerungseinheiten bei deren Ausführung mit Kipprelais durch Änderung der Parameter ihrer Entladekreise realisiert wird.

Die in F i g. J. dargestellte erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist für ein Arbeiten des Motors sowohl bei Frequenzen vorgesehen, die die doppelte Eigenfrequenz des Motors unter- als auch überschreiten. Dinse Schaltungsanordnung enthält ebenso wie die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 eine Ansteuereinheit 1, Verzögerungseinheiten 5 und S füi Kommandosignale, die entsprechend den vorherigen Ausführungen ausgebildet und miteinander gekoppelt sind. Die Abschaltung der Verzögerungseinheiten bei den die doppelte Eigenfrequenz des Motors überschreitenden Impulsfrequenzen wird mittels einer Tor-Schaltung 9 erreicht, die zwischen dem Eingang der Verzögerungseinheit 5 und dem Ausgang 4 des Impulsgebers liegt. Diese Tor-Schaltung enthält eine Koinzidenzschaltung und einen Wandler zum Umwandeln der Kommandosignale in einen

ίο Spannungswert. Letzterer enthält eine Flip-Flop-Schaltung 10 unJ einen auf die Spiizenspannung der Kommandosignalc aufgeladenen Kondensator 11. Der Potcntialeingang 12 der Koinzidenzschaltung ist mit dem Ausgang der Flip-Flop-Sehaltung 10 verbunden, deren Eingang 13 an den Verbindungspunkt des Kondensators 11 und der an den Ausgang4 des Impulsgebers angeschlossenen Diode 14 geschaltet ist. Der Zustand der Flip-Flop-Schaltung 10 wird durch die Spannung am Kondensator

■20 11 bestimmt, der durch jeden Signalimpuls über die Diode S4 auf die exakt bestimmte Spannung aufgeladen und dann über den Eingangskreis der Flip-Flop-Schaltung 10 entladen wird. Dabei ist die Zeitkc.istante des Entladekreises \iel großer als die des

"5 Aufladekreises.

Der Kommandoimpuls des Impulsgebers gelangt gleichzeitig auf den Eingang 2 der Ansteuercir.heit 1 und auf den Impulseingang \5 der Tor-Schaltung¹) und lädt über die Diode 14 den Kondensator 11 auf den Amplitudenwert der Spannung auf. Nach Beendigung des Kommandosignalimpulses beginnt der Kondensator 11 sich zu entladen. Bei einer die doppelte Eigenfrequenz des Motors unterschreitenden Kommandosignaltrequenz- entlädt sich der Kondensator 11 auf die Spannung, bei der die Flip-Flop-Schaltung 10 umkippt und am Eingang 12 der Tor-Schaltung 9 (Koinzidenzschaltung; tritt ein Potential auf, bei dem das Kommandosignal an die Verzögerungseinheit 5 gelangt. Zeitweise arbeitet die Schaltungsanordnung so, wie es bezüglich der Einrichtung nach F i g. 1 beschrieben ist.

Bei einer die doppelte Eigenfrequenz des Motors übersteigenden Kommandosigiialfrequenz kommt der Kondensator 11 beim Eintreffen des nächstfolgenden Kommandosignals nicht dazu, sich auf die Kippspannung der Flip-Flop-Schaltung 10 zu entladen. In diesem Fall gelangt auf den Eingang 12 der Koinzidenzschaltung 9 ein Potential, das den Durchgang des Kommandoimpulses zu der Verzöeeruneseinheit 5 sperrt. Auf die Ansteuereinheit 1 gelangen nur die Kommandoimpulse. Die Schaltungsanordnung mit einer elektrischen Sperrvorrichtung ermöglicht also einen automatischen Übergang \on einem unteren Betriebsbereich zu einem höheren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

i 802 Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung eines MclirphasenschriUmotors über eine Ansteuereinheit. die einen ersten, mit der Impulseingangsleitung verbundenen impulseingang für die Vorwärts- und einen zweiten Impulseingang für die Rückwärtsdrehrichtung besitzt, mit einer ersten Impulsverzögerungseinheit, an deren Einsang ebenfalls die Impulseingangsldtung anliegt und deren Ausgang auf den zweir.cn Impulseingang der Ansteuereinheit geführt ist. und einer zweiten Impulsverzögerungseinheit. deren Eingang mit dem Ausgang der ersten Impulsverzögerungseinheit und deren Ausgang mit dem ersten Impulseingang der Ansleuereinheh verbunden ist, Λ r, durch g e k . π η / c i c h η c t, daß der ersten Ver/ögerungseinheit (5) eine Tor-Schaltung (9j.

an deren Eingang die Impulseingangsleitung (4) anliegt, vorgeschaltet ist. die bei einer die zweifache Eigenfrequenz des Schrittmotors übersteigenden Impulsfrequenz auf der lmpulseingangsleitung der Durchgang der Einr.angsimpulsc zur ersten Ver/>L'erungscinheit (5) sperrt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Tor-Schaltung (9) eine Koinzidenzschaltung ist. deren Impulseingang (15) die Ini_tuiKeingangsleitung (4) zugeführt ist und deren Potentialeil gang ( '2) mit dem Ausgang einer Frequenz-War.dlerschalUmg verbunden ist, die die Impulszahl pn Zeiteinheit in einen Spannungswert umformt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz-Wandtorschaltung eine Flip-Flop-Schaltung (10) cnthiili, deren Ausgang an dem Poientialeingang (12; der Koinzidenzschaltung (9) anliegt und deren Eingang (13) mit einem Kondensator (11) gekoppelt ist. dem die Eingangsimpulse zugeführt sind.