DE19725743C1 - Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Schrittmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Schrittmotors bei schwankender Betriebsspannung, der mindestens zwei Spulen aufweist, denen jeweils zwei etwa einander gegenüberstehende Pole zugeordnet sind, zwischen denen ein zweipoliger Rotor drehbar ist, wobei die Betriebsspannung derart den Spulen zugeführt wird und diese dadurch erregt werden, daß der Rotor eine schrittweise Drehung ausführt.

Ein derartiger Schrittmotor ist aus der DE 43 38 548 A1 bekannt und wird in der Steuerungs- und Regelungstechnik verwendet.

In der DE 43 38 548 A1 wird ein Verfahren zur Steuerung einer Verstelleinrichtung in Fahrzeugen vorgeschlagen, bei welcher ein Schrittmotor zur Einstellung der Verstelleinrichtung auf einen vorgegebenen Einstellwert gesteuert wird. Im Mikroschrittbetrieb wird von einer Recheneinheit die Einstellung der durch die Spulen fließenden Ströme unabhängig von Einflußfaktoren wie Batteriespannung und/oder Wicklungstemperatur vorgegeben.

Bei einem derartigen Schrittmotor kann beispielsweise von einer elektrischen Schaltung eine Schrittzahl vorgegeben werden, um den sich dann der Rotor dreht. Jedem Schritt entspricht ein gleicher Schrittwinkel, so daß sich aus der Schrittzahl der Drehwinkel des Schrittmotors ergibt.

Es sind Schrittmotoren bekannt, die zwei oder mehr Spulen aufweisen, wobei bei größerer Spulenanzahl der Schrittwinkel kleiner und damit die Genauigkeit des Schrittmotors größer wird. Nachfolgend wird immer auf einen Schrittmotor mit zwei Spulen Bezug genommen; es wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß sämtliche Ausführungen auch auf Schrittmotoren mit mehr als zwei Spulen anwendbar sind.

Es sind zwei Betriebsweisen bekannt, mit denen die beiden Spulen des Schrittmotors angesteuert und damit erregt werden können, um den Rotor in eine Drehung zu versetzen.

In einer ersten Betriebsweise werden bei jedem Schritt beide Spulen andauernd erregt. Dabei wird jede der beiden Spulen zuerst für die Dauer von zwei Schritten mit der Betriebsspannung beaufschlagt. Danach wird die Zuführung der Betriebsspannung zu jeder der beiden Spulen für die Dauer von weiteren zwei Schritten umgepolt. Dann beginnt der Vorgang wieder von neuem. Bei dem gesamten Vorgang wird die Zuführung der Betriebsspannung bzw. der umgepolten Betriebsspannung bei den beiden Spulen um einen Schritt zeitversetzt zueinander durchgeführt. In dieser ersten Betriebsweise wird durch die andauernde Erregung beider Spulen ein größeres Drehmoment erzeugt.

In einer zweiten Betriebsweise wird bei jedem Schritt immer nur eine der beiden Spulen erregt. Dabei wird jede der beiden Spulen zuerst für die Dauer von einem Schritt mit der Betriebsspannung beaufschlagt, um danach für die Dauer von einem Schritt spannungslos zu sein. Dann wird die Zuführung der Betriebsspannung zu jeder der beiden Spulen für die Dauer von einem weiteren Schritt umgepolt, um danach für einen Schritt wieder spannungslos zu sein. Dann beginnt der Vorgang wieder von neuem. Bei dem gesamten Vorgang wird die Zuführung der Betriebsspannung bzw. der umgepolten Betriebsspannung bei den beiden Spulen um einen Schritt zeitversetzt zueinander durchgeführt. In dieser zweiten Betriebsweise wird aufgrund dessen, daß immer nur eine der beiden Spulen erregt ist, ein kleineres Drehmoment erzeugt.

Das erzeugte Drehmoment des Schrittmotors ist dabei bei beiden Betriebsweisen abhängig von der Betriebsspannung, mit der die Spulen beaufschlagt werden. Je größer die Betriebsspannung ist, desto größer ist auch das erzeugte Drehmoment.

Wird ein derartiger Schrittmotor in einem Kraftfahrzeug verwendet, so ist die Betriebsspannung durch die Batterie des Kraftfahrzeugs auf üblicherweise etwa 12 Volt festgelegt. Aufgrund der Belastung der Batterie durch elektrische Verbraucher im Kraftfahrzeug oder aufgrund sonstiger Einflüsse kann die Betriebsspannung jedoch in einem Bereich von etwa 9 Volt bis etwa 16 Volt, also fast um den Faktor 2, schwanken. Dies bringt den Nachteil mit sich, daß sich das Drehmoment des Schrittmotors über den Bereich der Betriebsspannung ähnlich stark verändert, also nicht konstant ist.

In der US 4 857 817 ist ein Schrittmotor beschrieben, bei dem der Spulenstrom in Abhängigkeit von dem verwendeten Anregungsmodus umgeschaltet wird. Bei einem 2-Phasen-Modus wird der Spulenstrom größer eingestellt als bei einem 1- Phasen-Modus. Auf diese Weise sollen Drehmomentschwankungen beseitigt werden. Eine schwankende Betriebsspannung ist bei der US 4 857 817 jedoch nicht berücksichtigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung eines Schrittmotors zu schaffen, mit dem der Schrittmotor ein möglichst konstantes Drehmoment über den gesamten Bereich der Betriebsspannung aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer ersten Betriebsweise, in der die Betriebsspannung kleiner ist als ein Grenzwert, jede der beiden Spulen andauernd erregt wird, und daß in einer zweiten Betriebsweise, in der die Betriebsspannung größer ist als der Grenzwert, immer nur eine der beiden Spulen erregt wird.

Erfindungsgemäß wird also bei einer kleineren Betriebsspannung die erste Betriebsweise eingesetzt, mit der ein größeres Drehmoment erzeugt wird, während bei einer größeren Betriebsspannung die zweite Betriebsweise verwendet wird, bei der ein kleineres Drehmoment entsteht. Es wird also die kleinere bzw. größere Betriebsspannung immer gerade durch diejenige Betriebsweise kompensiert, die ein größeres bzw. kleineres Drehmoment ergibt. Der Schrittmotor erzeugt somit in beiden Fällen ein Drehmoment, das etwa mittlere Werte aufweist und damit etwa konstant ist. Insgesamt ergibt dies über den gesamten Bereich der Betriebsspannung ein Drehmoment, das ebenfalls immer etwa mittlere Wert aufweist und damit ebenfalls etwa konstant ist.

Durch die Erfindung wird somit der Vorteil erreicht, daß der Schrittmotor auch bei einer Verwendung im Kraftfahrzeug ein weitgehend konstantes Drehmoment erzeugt, das unabhängig ist von der Betriebsspannung des Kraftfahrzeugs.

Weitere Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die Geräuschabstrahlung des Schrittmotors geringer wird, daß eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung des Schrittmotors weniger durch den Betrieb desselben gestört werden kann, also eine größere elektromagnetische Verträglichkeit vorliegt, und daß die für die Ansteuerung der Spulen erforderlichen Transistoren weniger erwärmen und damit kostengünstiger ausgelegt werden können.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in der ersten Betriebsweise die Zuführung der Betriebsspannung zu jeder der beiden Spulen fortlaufend nach zwei Schritten für die Dauer von zwei Schritten umgepolt wird, wobei diese Zuführung zu den beiden Spulen um einen Schritt zueinander zeitversetzt ist, bzw. wenn in der zweiten Betriebsweise die Zuführung der Betriebsspannung zu jeder der beiden Spulen fortlaufend nach zwei Schritten für die Dauer von einem Schritt umgepolt wird, wobei die Zuführung zu den beiden Spulen um einen Schritt zueinander zeitversetzt ist. Dies stellt einfache Möglichkeiten dar, mit denen die beiden Betriebsweisen realisiert werden können.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Betriebsspannung mit dem Grenzwert verglichen, und es wird in Abhängigkeit davon ein Übergang von der ersten in die zweite Betriebsweise oder umgekehrt durchgeführt. Dies ermöglicht die Berücksichtigung der Betriebsspannung insbesondere auch während des Betriebs, also während einer Drehbewegung des Schrittmotors, so daß auch insoweit das von dem Schrittmotor erzeugte Drehmoment immer etwa konstant bleibt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Grenzwert bei einem Übergang von der ersten in die zweite Betriebsweise ein erster Wert und bei dem Übergang von der zweiten in die erste Betriebsweise ein zweiter Wert gewählt wird, wobei der erste Wert größer ist als der zweite Wert. Durch die auf diese Weise vorhandene Hysterese wird ein mehrfaches, schnell aufeinanderfolgendes Wechseln zwischen den beiden Betriebsweisen vermieden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei dem Übergang von der ersten in die zweite Betriebsweise oder umgekehrt die Zuführung der Betriebsspannung zu den beiden Spulen für die Dauer eines halben Schritts durchgeführt. Auf diese Weise wird ein Ruckeln oder dergleichen bei dem Übergang vermieden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei dem Übergang von der ersten in die zweite Betriebsweise bei derjenigen Spule, bei der im Rahmen der ersten Betriebsweise die Umpolung für die Dauer zweier Schritte beendet ist, für die Dauer eines halben Schritts keine Betriebsspannung zugeführt wird, und danach bei beiden Spulen entsprechend der zweiten Betriebsweise weiterverfahren wird, bzw. wenn bei dem Übergang von der zweiten in die erste Betriebsweise diejenige Spule, bei der im Rahmen der zweiten Betriebsweise die Umpolung für die Dauer eines Schrittes beendet ist, für die Dauer eines halben Schrittes weiterbestromt wird, und danach bei beiden Spulen entsprechend der ersten Betriebsweise weiterverfahren wird. Dies stellt einfache Möglichkeiten dar, mit denen die Übergänge realisiert werden können.

Weitere, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schrittmotors,

Fig. 2a und 2b zeigen eine schematische Darstellung des Schrittmotors der Fig. 1 und ein schematisches Zeitdiagramm der Ansteuerung dieses Schrittmotors in einer ersten Betriebsweise,

Fig. 3a und 3b zeigen eine schematische Darstellung des Schrittmotors der Fig. 1 und ein schematisches Zeitdiagramm der Ansteuerung dieses Schrittmotors in einer zweiten Betriebsweise,

Fig. 4 zeigt ein schamtisches Diagramm des Drehmoments von in den beiden Betriebsweisen angesteuerten Schrittmotoren in Abhängigkeit von der Betriebsspannung,

Fig. 5 zeigt ein schematisches Zeitdiagramm der Ansteuerung des Schrittmotors der Fig. 1 mit einem Übergang von der ersten in die zweite Betriebsweise, und

Fig. 6 zeigt ein schematisches Zeitdiagramm der Ansteuerung des Schrittmotors der Fig. 1 mit einem Übergang von der zweiten in die erste Betriebsweise.

In der Fig. 1 ist ein Schrittmotor 1 dargestellt, der zwei etwa U-förmige, magnetisierbare Statorteile 2, 3 aufweist, deren freie Enden insgesamt vier Pole 4, 5, 6, 7 bilden. Die zu einem Statorteil 2 bzw. 3 zugehörigen Pole 4, 5 bzw. 6, 7 sind etwa einander gegenüberstehend angeordnet und weisen abwechselnd einen Winkel von jeweils etwa 90 Grad zueinander auf.

Auf jedem der Statorteile 2, 3 ist jeweils eine Spule 8, 9 aufgewickelt, die in nicht-dargestellter Weise von einer elektrischen Schaltung ansteuerbar sind. Dabei ist es möglich, jeder der beiden Spulen 8, 9 eine Betriebsspannung +U zuzuführen, oder diese Zuführung umzupolen und damit den Kehrwert -U der Betriebsspannung +U an die Spulen 8, 9 anzulegen. Die für diese Steuerung vorgesehene elektrische Schaltung kann dabei separat ausgeführt oder in den Schrittmotor integriert sein. Des weiteren ist es mögich, daß die elektrische Schaltung einen Mikroprozessor oder eine sonstige kundenspezifische Schaltung aufweist, in dem die genannte Steuerung in Form eines Programmablaufs enthalten ist.

Zwischen den Polen 4, 5, 6, 7 der beiden Statorteile 2, 3 ist ein zweipoliger permanentmagnetischer Rotor 10 drehbar angeordnet.

Durch die Ansteuerung der Spulen 8, 9 mit der Betriebsspannung +U oder mit deren Kehrwert -U werden die Pole 4, 5, 6, 7 der beiden Statorteile 2, 3 entsprechend magnetisiert. Die Pole 4, 5, 6, 7 werden also als Nordpole N oder als Südpole S gepolt. In Abhängigkeit davon richtet sich der Rotor 10 aus. In der Fig. 1 ist beispielhaft eine Stellung des Rotors 10 und dessen Ausrichtung zu den magnetisierten Polen 4, 5, 6, 7 der Statorteile 2, 3 dargestellt. In diesem Fall sind zwei benachbarte Pole 4, 6 der Statorteile 2, 3 gleichsinnig als Nordpole N magnetisiert, so daß sich der Südpol S des Rotors 10 etwa gerade zwischen die beiden Polen 4, 6 ausrichtet, also in einem Winkel von etwa 45 Grad zu jedem der Pole 4 und 6.

In den Fig. 2a und 2b ist eine erste Betriebsweise BW1 des Schrittmotors 1 dargestellt. In der Fig. 2a ist links die Magnetisierung der Pole 4, 5, 6, 7 und die Stellung des Rotos 10 nach der Fig. 1 wiederholt. Entsprechend der Fig. 2b wird diese Stellung dadurch erreicht, daß in einem ersten Schritt SCH1 die Spule 8 und die Spule 9 mit der Betriebsspannung +U beaufschlagt und damit mit einem Strom I1 bzw. I2 erregt werden. Dieser hat zur Folge, daß sich an den Polen 4 und 6 jeweils der genannte Nordpol N und an den Polen 5 und 7 jeweils der genannte Südpol S ausbildet. Wie bereits erläutert wurde, richtet sich der Stator 10 gerade so aus, daß dessen Südpol S etwa zwischen den beiden benachbarten Nordpolen N der Pole 4 und 6 angeordnet ist.

In einem zweiten Schritt SCH2 wird die Spule 8 weiterhin mit der Betriebsspannung +U, die Spule 9 jedoch mit deren Kehrwert -U beaufschlagt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Zuführung der Betriebsspannung +U zu der Spule 9 umgepolt wird. Der die Spule 9 erregende Strom I2 ändert damit seine Richtung. Dies hat zur Folge, daß nunmehr auch die Polung des zugehörigen Statorteils 2 seine Richtung ändert. Der Pol 4 wird damit zum Südpol S und der Pol 5 zum Nordpol N, wie dies in der Fig. 2a, rechts dargestellt ist. Als weitere Folge ändert auch der Rotor 10 seine Richtung, und zwar derart, daß sein Südpol S etwa zwischen den Nordpolen N der beiden benachbarten Pole 5 und 6 angeordnet ist. Dies bedeutet jedoch gleichzeitig, daß sich der Rotor 10 in Richtung des Pfeils 11 um einen Schrittwinkel gedreht hat. Der Schrittwinkel beträgt dabei etwa 90 Grad.

In den nächsten Schritten wird dieses Verfahren fortgesetzt und es werden die beiden Spulen 8, 9 entsprechend der Fig. 2b angesteuert. Dies ergibt bei der ersten Betriebsweise BW1 insgesamt eine Zuführung der Betriebsspannung +U zu jeder der beiden Spulen 8, 9 derart, daß immer nach zwei Schritten für die Dauer von zwei Schritten umgepolt wird. Dabei ist diese Zuführung zu den beiden Spulen 8, 9 um einen Schritt zueinander zeitversetzt. Dies hat zur Folge, daß der Rotor 10 bei jedem Schritt sich um einen Schrittwinkel in Richtung des Pfeils 11 dreht. Da beide Spulen andauernd mit der Betriebsspannung +U oder mit deren Kehrwert -U beaufschlagt und damit andauernd erregt werden, wird in der beschriebenen ersten Betriebsweise BW1 ein größeres Drehmoment des Schrittmotors 1 erzeugt.

In den Fig. 3a und 3b ist eine zweite Betriebsweise BW2 des Schrittmotors 1 dargestellt. In der Fig. 3a ist links eine Magnetisierung der Pole 4, 5, 6, 7 dargestellt, bei der der Pol 4 als Nordpol N, der Pol 5 als Südpol S und die beiden Pole 6, 7 unmagnetisiert ausgebildet sind. Der Rotor 10 steht dadurch mit seinem Nordpol N dem Pol 5 und mit seinem Südpol S dem Pol 4 gegenüber. Entsprechend der Fig. 3b wird diese Stellung dadurch erreicht, daß in einem ersten Schritt SCH1 nur die Spule 8 mit der Betriebsspannung +U beaufschlagt und damit mit einem Strom I1 erregt wird. Dieser hat zur Folge, daß sich an dem Pol 4 der genannte Nordpol N und an dem Pol 5 der genannte Südpol S ausbildet.

In einem zweiten Schritt SCH2 wird die Spule 8 spannungslos gesteuert und die Spule 9 wird mit der Betriebsspannung +U beaufschlagt. Es fließt ein die Spule 9 erregender Strom I2, während der Strom I1 durch die Spule 8 auf Null zurückgeht. Dies hat zur Folge, daß das Statorteil 2 nicht mehr magnetisiert ist, das Statorteil 3 jedoch aufgrund des Stroms I2 magnetisiert wird. Die Pole 4 und 5 werden also entmagnetisiert, während der Pol 6 zum Nordpol N und der Pol 7 zum Südpol S wird, wie dies in der Fig. 3a, rechts dargestellt ist. Als weitere Folge ändert auch der Rotor 10 seine Richtung, und zwar derart, daß sein Südpol S dem Pol 6 und sein Nordpol dem Pol 7 gegenübersteht. Dies bedeutet jedoch gleichzeitig, daß sich der Rotor 10 in Richtung des Pfeils 11 um einen Schrittwinkel gedreht hat. Der Schrittwinkel beträgt dabei etwa 90 Grad.

In den nächsten Schritten wird dieses Verfahren fortgesetzt und es werden die beiden Spulen 8, 9 entsprechend der Fig. 3b angesteuert. Dies ergibt bei der zweiten Betriebsweise BW2 insgesamt eine Zuführung der Betriebsspannung +U zu jeder der beiden Spulen 8, 9 derart, daß immer nach zwei Schritten für die Dauer von einem Schritt umgepolt wird. Dabei ist diese Zuführung zu den beiden Spulen 8, 9 um einen Schritt zueinander zeitversetzt. Dies hat zur Folge, daß der Rotor 10 bei jedem Schritt sich um einen Schrittwinkel in Richtung des Pfeils 11 dreht. Da immer nur eine der beiden Spulen mit der Betriebsspannung +U oder mit deren Kehrwert -U beaufschlagt und damit immer nur eine der beiden Spulen 8, 9 erregt wird, wird in der beschriebenen zweiten Betriebsweise BW2 ein kleineres Drehmoment des Schrittmotors 1 erzeugt.

In der Fig. 4 ist das Drehmoment M des Schrittmotors 1 über der Betriebsspannung +U aufgetragen. Das Drehmoment M verändert sich dabei etwa linear in Abhängigkeit von der Betriebsspannung +U, wobei das Drehmoment M größer wird, je größer die Betriebsspannung +U ist.

Für die erste Betriebsweise BW1 und für die zweite Betriebsweise BW2 ist in der Fig. 4 jeweils der Verlauf des Drehmoments M über der Betriebsspannung +U aufgetragen. Wie bereits erläutert wurde, ist das Drehmoment M bei der ersten Betriebsweise BW1 aufgrund des andauernd in beiden Spulen 8, 9 fließenden Stroms größer als in der zweiten Betriebsweise BW2.

Es ist nun ein Grenzwert für die Betriebsspannung +U vorgesehen, bei dem von der ersten in die zweite Betriebsweise BW1, BW2 und umgekehrt umgeschaltet wird. Bei diesem Grenzwert kann es sich in nicht-dargestellter Weise um einen einzigen Spannungswert handeln.

Entsprechend der Fig. 4 ist es aber auch möglich, daß für den Übergang von der ersten Betriebsweise BW1 in die zweite Betriebsweise BW2 ein Wert U1 als Grenzwert und für den umgekehrten Übergang von der zweiten Betriebsweise BW2 in die erste Betriebsweise BW1 ein Wert U2 vorgesehen ist. Dies stellt eine Hysterese dar, die zur Umschaltung zwischen den beiden Betriebsweisen BW1 und BW2 vorgesehen ist.

Aufgrund des Umschaltens zwischen den beiden Betriebsweisen BW1 und BW2 verändert sich das Drehmoment M des Schrittmotors 1 nur zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert M1, M2 des Dremoments M und ist insoweit etwa konstant.

Bei einem Kraftfahrzeug, bei dem die Betriebsspannung +U beispielsweise zwischen etwa 9 Volt und etwa 16 Volt schwanken kann, ist es möglich, den Grenzwert bei etwa 11 Volt oder die beiden Wert U1 und U2 bei etwa 11,5 Volt und etwa 10,5 Volt vorzusehen.

Für den Übergang von der ersten in die zweite Betriebsweise BW1, BW2 und umgekehrt wird die Betriebsspannung +U mit dem Grenzwert bzw. mit den beiden Werten U1, U2 verglichen. In Abhängigkeit von diesem Vergleich wird die Umschaltung durchgeführt.

Bei dem Übergang von der ersten in die zweite Betriebsweise BW1, BW2 und umgekehrt wird die Zuführung der Betriebsspannung +U zu den beiden Spulen 8, 9 für die Dauer eines halben Schritts durchgeführt. Auf diese Weise werden die beiden Betriebsweisen BW1 und BW2 aneinander angepaßt. Während bei der ersten Betriebsweise BW1 in der Ruhestellung, also bei nicht- angesteuerten Spulen 8, 9, der Rotor 10 immer etwa zwischen zwei der Pole 4, 5, 6, 7 angeordnet ist, stehen sich bei der Ruhestellung der zweiten Betriebsweise BW2 die Pole des Rotors 10 und zwei der Pole 4, 5, 6, 7 etwa gegenüber. Dies stellt einen Unterschied der beiden genannten Ruhestellungen von etwa 45 Grad dar. Durch die Ansteuerung der beiden Spulen 8, 9 für die Dauer von einem halben Schritt wird dieser Unterschied zwischen den Ruhestellungen ausgeglichen. Es wird also durch den halben Schritt die Ruhestellung der ersten Betriebsweise BW1 in die Ruehstellung der zweiten Betriebsweise BW2 übergeführt und umgekehrt. Die hierzu erforderlichen Ansteuerungen der beiden Spulen 8, 9 sind in den Fig. 5 und 6 dargestellt.

In der Fig. 5 ist der Übergang von der ersten Betriebsweise BW1 in die zweite Betriebsweise BW2 dargestellt. Die Ansteuerung der Spulen 8, 9 wird bis zum Zeitpunkt T entsprechend der ersten Betriebsweise BW1 durchgeführt. Dann wird ein zusätzlicher halber Schritt H eingefügt. Während der Dauer dieses halben Schritts H wird die Spule 9 spannungslos geschaltet und die Spule 8 wird unverändert beaufschlagt. Nach Ablauf des halben Schritts H wird die Ansteuerung der Spulen 8, 9 entsprechend der zweiten Betriebsweise BW2 durchgeführt.

Verallgemeinert wird also bei dem Übergang von der ersten in die zweite Betriebsweise BW1, BW2 bei derjenigen der beiden Spulen 8, 9, bei der im Rahmen der ersten Betriebsweise BW1 die Umpolung für die Dauer zweier Schritte beendet ist, für die Dauer des halben Schritts H keine Betriebsspannung +U zugeführt. Dies ist im Fall der Fig. 5 die Spule 9. Die andere der beiden Spulen 8, 9, also in der Fig. 5 die Spule 8, wird unverändert im Sinne der ersten Betriebsweise BW1 beaufschlagt. Danach, also nach dem halben Schritt H, wird bei beiden Spulen 8, 9 entsprechend der zweiten Betriebsweise BW2 weiterverfahren.

In der Fig. 6 ist der Übergang von der zweiten Betriebsweise BW2 in die erste Betriebsweise BW1 dargestellt. Die Ansteuerung der Spulen 8, 9 wird bis zum Zeitpunkt T entsprechend der zweiten Betriebsweise BW2 durchgeführt. Dann wird ein zusätzlicher halber Schritt H eingefügt. Während der Dauer dieses halben Schritts H wird die Spule 8 mit der Betriebsspannung +U und die Spule 9 wird unverändert beaufschlagt. Nach Ablauf des halben Schritts H wird die Ansteuerung der Spulen 8, 9 entsprechend der ersten Betriebsweise BW1 durchgeführt.

Verallgemeinert wird bei dem Übergang von der zweiten in die erste Betriebsweise BW2, BW1 diejenige der beiden Spule 8, 9, bei der im Rahmen der zweiten Betriebsweise BW2 die Umpolung für die Dauer eines Schrittes beendet ist, für die Dauer eines halben Schrittes H umgepolt. Dies ist im Fall der Fig. 6 die Spule 8. Die andere der beiden Spulen 8, 9, also in der Fig. 6 die Spule 9, wird unverändert im Sinne der zweiten Betriebsweise BW2 beaufschlagt. Danach also nach dem halben Schritt H, wird bei beiden Spulen 8, 9 entsprechend der ersten Betriebsweise BW1 weiterverfahren.

Verändert sich die Betriebsspannung +U in einem Zeitraum, in dem der Schrittmotor 1 nicht angesteuert wird, so ist es bei einer nachfolgenden Ansteuerung desselben entweder möglich, sofort mit der jeweils anderen Betriebsweise zu starten, oder zuerst noch für mindestens die Dauer von dem halben Schritt H die vorherige Betriebsweise aufrechtzuerhalten, um erst danach in die andere Betriebsweise umzuschalten.

Abweichend von den beschriebenen Verfahren ist es auch möglich, die Ansteuerung der beiden Spulen mit Hilfe von pulsweitenmodulierten Signalen durchzuführen. Des weiteren ist es möglich, die beschriebenen Verfahren bei einem bipolaren oder bei einem unipolaren Schrittmotor 1 einzusetzen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Schrittmotors (1) bei schwankender Betriebsspannung (+U), der mindestens zwei Spulen (8, 9) aufweist, denen jeweils zwei etwa einander gegenüberstehende Pole (4, 5, 6, 7) zugeordnet sind, zwischen denen ein zweipoliger Rotor (10) drehbar ist, wobei die Betriebsspannung (+U) derart den Spulen (8, 9) zugeführt wird und diese dadurch erregt werden, daß der Rotor (10) eine schrittweise Drehung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Betriebsweise (BW1), in der die Betriebsspannung (+U) kleiner ist als ein Grenzwert, jede der beiden Spulen (8, 9) andauernd erregt wird, und daß in einer zweiten Betriebsweise (BW2), in der die Betriebsspannung (+U) größer ist als der Grenzwert, immer nur eine der beiden Spulen (8, 9) erregt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Betriebsweise (BW1, Fig. 2a und 2b) die Zuführung der Betriebsspannung (+U) zu jeder der beiden Spulen (8, 9) fortlaufend nach zwei Schritten für die Dauer von zwei Schritten umgepolt wird, wobei diese Zuführung zu den beiden Spulen (8, 9) um einen Schritt zueinander zeitversetzt ist,

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Betriebsweise (BW2, Fig. 3a und 3b) die Zuführung der Betriebsspannung (+U) zu jeder der beiden Spulen (8, 9) fortlaufend nach zwei Schritten für die Dauer von einem Schritt umgepolt wird, wobei die Zuführung zu den beiden Spulen (8, 9) um einen Schritt zueinander zeitversetzt ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung (+U) mit dem Grenzwert verglichen wird, und daß in Abhängigkeit davon ein Übergang von der ersten in die zweite Betriebsweise (BW1, BW2) oder umgekehrt durchgeführt wird (Fig. 4).

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Grenzwert bei einem Übergang von der ersten in die zweite Betriebsweise (BW1, BW2) ein erster Wert (U1) und bei dem Übergang von der zweiten in die erste Betriebsweise (BW2, BW1) ein zweiter Wert (U2) gewählt wird, wobei der erste Wert (U1) größer ist als der zweite Wert (U2).

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Übergang von der ersten in die zweite Betriebsweise (BW1, BW2) oder umgekehrt die Zuführung der Betriebsspannung (+U) zu den beiden Spulen (8, 9) für die Dauer eines halben Schritts (H) durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Übergang von der ersten in die zweite Betriebsweise (BW1, BW2) bei derjenigen Spule (9), bei der im Rahmen der ersten Betriebsweise (BW1) die Umpolung für die Dauer zweier Schritte beendet ist, für die Dauer eines halben Schritts (H) keine Betriebsspannung (+U) zugeführt wird, und danach bei beiden Spulen (8, 9) entsprechend der zweiten Betriebsweise (BW2) weiterverfahren wird (Fig. 5)

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Übergang von der zweiten in die erste Betriebsweise (BW2, BW1) diejenige Spule (8), bei der im Rahmen der zweiten Betriebsweise (BW2) die Umpolung für die Dauer eines Schrittes beendet ist, für die Dauer eines halben Schrittes (H) weiterbestromt wird, und danach bei beiden Spulen (8, 9) entsprechend der ersten Betriebsweise (BW1) weiterverfahren wird (Fig. 6).