DE2113889C3 - Steuerschaltung für einen mehrphasigen Schrittmotor - Google Patents

Description

AiQW nicht für einen Mehrphasenschrittmotor • t Ut weist das Antriebssystem gemäß US-PS PP?« den Nachteil auf, daß einerseits die ein-^Jί FrreeersDulen bei unsymmetrischen Verhält-BC» --- & _mdividueli beeinflußt werden können ß andererseits die Art der Steuerung ständige _mit «irh brinet

ta Erfindung ist es, eine Steuerschaltung fn mehrphasigen Schrittmotor verfügbar zu nut welcher eine weitgehende Unabhängig-Her Steuerung der einzelnen Phasen dieses erreicht werden kann und ständige Ver-

für

ein eigener Konstantstromschalt-SÄ und daß der Erregerstrom beim des vorgegebenen Wertes durch den Schaltgleichspannungsquelle und dessen Kollektor an die mit dem anderen Pol der Leistungsgleichspannungsquelle in Verbindung stehende Erregerspule geschaltet ist, wobei der Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Transistor und dem Widerstand aes cricgcistrommeßkreises über Dioden mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist.

Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele an Hand von sieben Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschema einer erfindungsgemaßen Ausführungsform,

F i g. 2 eine Tabelle, die die tatsächlichen Werte

*$£?£Äma des Stromschaltkreises der "VVgU eine Ausführungsform ein. detaillierten Schaltung für das Blockschema nach F ι g. 3,

Fig.5 die Wellenform verschiedener Teile der Fig.l und4,

^;ti_SPiel einer Schaltung entspre-

perrt lard, werden in diesem Zustand der Steuerschaltung Verluste vermieden

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Konstantstromkre.s; wahrend der Ansteuerzeit einer Erregerspule von dem Erreger-Signalgenerator jeweils Impulsfolgen aus wiederholten Impulssignalen erhält, die an den Eingang eines an einer Steuergleichspannungsquelle hegenden Verstarkers gelegt sind, an dessen Ausgang die Pnmanvicklung lines Transformators angeschlossen ist. dessen

Wmm

Spalte smd J^"^· J_nerrcgte zustand einer

f die Binärzahl »0« und der er-

^ ^_{die Binärzah}, »i« veranschau-₃₅ eg te Zu land^ durch d ^

Wenn entwe _{h )egt wird>}

J⁺ P^4' _UmotS_r entweder in Uhrzeiger- ^^^^'entiegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung richtung od^^r,_^em8^eß_sen ^g _wechseler._egersignale werden 4o gedreht. D e - ^J^ _{h Ukreis 9} ^₁₃ zugeführt. Je- ^i" ^^ IS bis 19 des

die ein! Leistungselektrode des Halblej angeschlossenen aus einer Parallelschpltung eines Verstandes und eines Kondensators bestehenden Erregerstrommeßkreises eine Zenerd.ode angeschlos- ^s- weiteren wird vorgesch.age, die erfindungsgemäße Steuerschaltung so auszubilden, daß der Konftantstromschaltkreis während der Aussteuert einer Erregerspule von dem Erregersteuersignalgenerator jeweils einen Impuls erhält, der an d»e Basis eines an eine Steuergleichspannungsquelle geschalteten er- tin

sss sr£· ss - _η§ d_es E_rregersignalgenerators 8 (Erg B _{ischen Zustand} »i«

impulsgenerator* 20 positiv und

der

££^ fS da di _{B Spannung mit} der einen g verbunden wird. Wenn die-

X "^meßkrcis 22 an, und das Potent« regerstr _Impulsgenerators 20 w,n

_to

quelle liegt, wooei nur vi-iuinuunpiju,.,..

dem Kondensator und dem Thyristor mit der basis 65 über die Dioden D., una υ_Λ um uv.m _UUo,_ju..

eines zweiten Transistors verbunden ist, dessen Emit- eines Transistors Q₄ verbunden, dessen Emitter g<

ter in Reihe zu dem Widerstand des Erregerstrom- erdet ist. Die Verbindungsstelle zwischen den beide

meßkreises an den einen, geerdeten Pol der Leistungs- Dioden D., und D₃ ist über einen Widerstand R₉ a

den positiven Pol +B einer Spannungsquelle ange- fällt das Potential an der Stelle DET ab, und so geschlossen und die Verbindungsstelle zwischen der langt der Transistor Q₇ erneut in den gesperrten ZuDiode D₃ und der Basiselektrode des Transistors Q₄ stand und der Transistor Q₆ in den leitenden Zustand. über einen Widerstand A₁₀ mit dem negativen Pol Ein Eingangssignal AI zum Erregen oder Nicht- —B einer Spannungsquelle verbunden. Der Koüek- 5 Erregen der Erregerspule 15 wird über den Eingangstor des Transistors Q₄ ist mit der Verbindungsstelle anschluß 23 zugeführt. Die Erregung entspricht einem zwischen dem Kollektor eines Transistors Q₉ und Null-Potential und die Nicht-Erregung einem positieines Widerstands A₁, verbunden. Der zweite An- ven Potential. Wenn also dem Eingangsanschluß 23 Schluß des Widerstands A₁₁ ist mit der Basiselektrode ein positives Potential zugeführt wird, wird der Traneines Transistors Q₅ verbunden, dessen Kollektor io sistorQ₄ leitend gesteuert und macht das Potential ebenfalls an den positiven Pol +B der Spannungs- am Ausgang SP des Impulsgenerators 20 zu Null, so quelle angeschlossen ist. Die Verbindungsstelle zwi- daß verhindert wird, daß der Transistor Q₅ leitend sehen dem Widerstand A₁₁ und der Basiselektrode des wird. Wenn andererseits Null-Potential an den EinTransistors Q₅ ist über einen Widerstand R ₁₂ am ne- gangsanschluß 23 angelegt wird, wird das Potential gativen Pol — B der Spannungsquelle angeschlossen. 15 des Ausgangs SP positiv, und der oben beschriebene Der Emitter des Transistors Q₅ ist über Widerstände Vorgang kann ablaufen.

R₁₅ und A₁₄ geerdet, und die Verbindungsstelle zwi- Fig.5 ist ein Zeitdiagramm, das die Impulsforschen den Widerständen R₁₃ und R_n ist mit der Ba- men für verschiedene Teile der Schaltungen nach siselektrode eines Transistors Q₆ verbunden, dessen den F i g. 1 und 4 darstellt. Es ist die Wellenform der Kollektor an einen Anschluß einer Erregerspule 15 20 Eingangsimpulse, die Wellenibrm der Spannungen der angeschlossen ist. An den zweiten Anschluß der Er- Erregersignale {Al ~£7), die Wellenform des Stroms regerspule 15 ist die elektrische Spannungsquelle EV₁ des Schaltkreises (AO ~ EO) und die Wellenform für angeschlossen. Der Emitter des Transistors Q₆ ist mit verschiedene Teile der F i g. 4 gezeigt, einer Parallelschaltung aus einem Widerstand A₁₅ In F i g. 6 ist ein weiteres Beispiel einer Schaltung und einem Kondensator C₃ verbunden. Der zweite 25 dargestellt, bei der das Erregersignal für die Erreger-Anschluß der Parallelschaltung ist geerdet. Die Ver- spule durch eine Impulsserie statt eines einfachen bindungssteile zwischen der Parallelschaltung und Ein- oder Aus-Gleichstromsignals gegeben wird. Der dem Emitter des Transistors Q₆ ist über einen Wider- Eingangsanschluß 24 ist über einen Widerstand R₁. stand R₁ mit der Basiselektrode eines Transistors Q₇ mit der Basiselektrode eines Transistors Q₁₀ verbunverbunden. Der Emitter des Transistors Q₇ ist über 30 den, dessen Emitter geerdet ist. Außerdem ist der eine Diode D₄ und einen Widerstand R₈ geerdet. Der Eingangsanschluß 24 über einen Widerstand R₁₆ an Kollektor des Transistors Q₇ ist über einen Wider- den positiven Pol einer Spannungsquelle +B angestand/?., an den positiven Pol +B der Spannungs- schlossen und die Verbindungsstelle zwischen dem quelle angeschlossen und außerdem über einen Wi- Widerstand K₁₇ und der Basiselektrode des Transiderstand R₃ mit der Basiselektrode eines Transistors 35 stors Q₁₀ über einen Widerstand R₁₈ geerdet. Der KoI-Q₈ verbunden, dessen Emitterelektrode an die Ver- lektor des Transistors Q₁₀ ist über einen Kondensator bindungsstelle zwischen der Diode D₄ und dem Wi- C₄ geerdet und außerdem über einen Widerstand A₁₉ derstand R_s angeschlossen ist. Der Kollektor des an den negativen Anschluß einer Primärwicklung Transistors Q₈ ist über einen Widerstand A₄ an den eines Transformators T₁ angeschlossen. Der positive positiven Po! +B der Spannungsquelle angeschlossen 4° Anschluß der Primärwicklung des Transformators T₁ und ferner über einen Widerstand i?₅ an die Basis- ist mit dem positiven Pol +B der Spannungsquelle elektrode des Transistors Q₉, dessen Emitter geerdet verbunden. Der negative Anschluß der Sekundärist. Die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand wicklung des Transformators T₁ ist geerdet. Der posi- R₆ und der Basiselektrode des Transistors Q₉ ist über tive Anschluß der SekundäiTvicklung des Transforeinen Widerstand A₆ an den negativen Pol —B der 45 mators ist über eine Diode D₅ mit der Kathode einer Spannungsquelle angeschlossen. Der Kollektor des Zener-Diode Z₁ verbunden, deren Anode geerdet ist. Transistors ist mit dem Kollektor des Transistors Q₄ Die Verbindungsstelle zwischen der Kathode der verbunden und außerdem über einen Widerstand R₁ Diode D₅ und der Kathode der Zener-Diode Z₁ ist ar. Jen positiven Pol +B der Spannungsquelle ange- mit einer Steuerelektrode eines an der Steuerelektrode schlossen. 5° löschbaren Thyristors GTO 1 verbunden, an dessen Wenn das Potential des Ausgangs SP des Impuls- Anode ein Anschluß der Erregerspule 25 angeschlosgenerators 20 bei der erwähnten Schaltung positiv sen ist. Die Kathode des an der Steuerelektrode löschwird, wird der Schalttransistor Q₆ über den Transi- baren Thyristors GTOl ist über eine Parallelschalstor Q₅ leitend gesteuert, und es beginnt durch die tung aus einem Widerstand-R₂₀ und einem Konden-Erregerspule 15 ein Strom zu fließen. Dieser Erreger- 55 sator C₅ geerdet. Der zweite Anschluß der Erregerstrom wird an der Stelle DET des Erregerstrommeß- spule ist an den positiven Pol einer Spannungskreises, welcher eine Parallelschaltung aus einem quelle E₂ angeschlossen.

Kondensator C₃ und einem Widerstand A₁₅ enthält, Im Falle einer Erregung wird dem Eingangsais Potential erfaßt. Wenn der Erregerstrom einen anschluß 24 ein intermittierender Impuls zugeführt, vorgegebenen Wert erreicht hat, wird der Transi- ^6o wie er in Fig.6 dargestellt und hier mit »Ein« bestorQ₇ auf Grund des Potentials an der Stelle DET zeichnet ist. Dieser Impuls erregt über den Transistor leitend. Als Folge hiervon wird der Transistor Q_R ge- Q₁₀ abwechselnd die Primärwicklung des Impulssperrt, und das Potential des Ausgangs SP wird über transformator T₁. Der induzierte Sekundärstrom in den Transistor Q₉ zu Null. Die Transistoren Q₅ und der Sekundärwicklung des Transformators wird durch Q_R werden gesperrt und somit der Erregerstrom un- ⁶S die Diode D₄ gleichgerichtet. Der gleichgerichtete tcrbrochen. Wenn der Erregerstrom unterbrochen Strom steuert den an der Steuerelektrode löschbaren wird, wird die im Kondensator C₃ gespeicherte La- Thyristor GTUl leitend. So beginnt aus der Gleichdung über den Widerstand A₁₅ entladen. Dadurch spannungsqnclle E„ ein Erregerstrom durch die Er-

regerwicklung 25 zu fließen. Proportional zur Zunahme des Erregerstroms steigt das Potential an der Stelle d an. Wird hierbei das Potential an der Stellec überschritten, dann wird der an der Steuerelektrode löschbare Thyristor GTO 1 gelöscht. Die Folge hiervon ist, daß die im Kondensator C₅ gespeicherte Ladung über den Widerstand R₀₀ entladen wird und der an der Steuerelektrode löschbare Thyristor GTO 1 erneut in den leitenden Zustand gelangt. Durch Ändern der Folgefrequenz des intermittierenden Impulses im Ein-Zustand wird bei der Schaltung nach F i g. 6 der Erregerstrom kleiner als der durch den Strommeßkreis erfaßte Erregerstrom.

F i g. 7 stellt ein weiteres Beispiel der erfindungsgemäßen Schaltung dar. Ein Eingangsanschluß 27 ist über eine Diode D₆ und einen Widerstand R_2x an die Basiselektrode eines Transistors Q_n angeschlossen, dessen Emitterelektrode geerdet ist. Die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand R_1x und der Basiselektrode des Transistors Q₁₁ ist über einen Widerstand R₂.-, geerdet. Der Kollektor des Transistors Q_1x ist über einen Widerstand R₂₃ an den positiven Pol + B einer Spannungsquelle angeschlossen und außerdem mit der Steuerelektrode eines an der Steuerelektrode löschbaren Thyristors GTO 2 verbunden, dessen Anode am positiven Pol +B der Spannungsquelle angesrhlossen und dessen Kathode über einen Kondensator C₀ geerdet ist. Die Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator C₆ und der Kathode des Thyristors GTO2 ist über einen Widerstand/?.,., mit der Basiselektrode eines Transistors Q_x, verbunden, dessen Kollektor an die Verbindungsstelle zwischen einer Erregerspule 26 und der Anode einer Diode D₉ angeschlossen ist. Der Emitter eines Transistors Q_x., ist einerseits über einen Widerstand R_2R und andererseits über einen Widerstand /?„. und eine Lampe LA geerdet. Die Verbindungsstelle zwischen dem Emitter des Transistors Q_x., und dem Widerstand /?„„ ist über einen Widerstand R.,_& und Dioden D₇ und D₈ mit der Verbindungsstelle zwischen der Basiselektrode des Transistors Q₁, und dem Widerstand R„_x verbunden. Die Verbindungsstelle zwischen der Erregerspule 26 und der Kathode der Diode D₈ liegt an einer positiven Spannung Ε_Λ.

Wenn bei der Schaltung nach F i g. 7 an den Eingangsanschluß 27 ein Erregersteuersignal (negativ) angelegt wird, wird der TransistorQ_xx gesperrt und hierdurch der an der Steuerelektrode löschbare Thyristor GTO 2 und der Transistor Q₁₂ leitend gesteuert. In der Erregerspule 26 beginnt ein Erregerstrom zu fließen. Wenn der Erregerstrom, welcher z.B. durch das Potential an der Stelle DET erfaßt wird, einen vorgegebenen Wert erreicht, wird der Transistor Q₁₁ über die in Reihe geschalteten Dioden D- und D₈ leitend und damit der an der Steuerelektrode löschbare Thyristor GTO 2 gesperrt. Der Erregerstrom wird unterbrochen, und der Transistor Q₁₁ gelangt erneut in den gesperrten Zustand, wodurch der an der Steuerelektrode löschbare Thyristor GTO 2 wieder leitend wird. So läuft der gleiche Vorgang nacheinander ab. Die Lampe LA dient als Anzeigelampe für die Erregung.

Bei den Schaltungen der Erfindung kann der Wert des Reihenwiderstandes im Stromkreis der Erregerspule beträchtlich verringert oder in der Praxis sogar zu einem Minimum gemacht werden, so daß die Verluste im Stromkreis der Erregerspule beträchtlich reduziert werden können.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. zwischen dem zweiten Transistor und dem Wider-

   r, . -■ L ctnnH (R \ des Erreeerstrommeßkreises über

   Patentansprüche: ^sl^an°_}^KrX 1" _{Od) rait} der Basis des ersten

   1. Steuerschaltung tür einen menrpnasigen ±r<m:>iSiO.s ,.

   Schrittmotor, bei dem jeder Phase eine Erreger- 5
   spule zugeordnet und jeweils der eine Anschluß

   der Erregerspulen mit einer Leistungsgleichspan- ■

   nungsquelle und der andere Anschluß der Erregerspulen mit einem von einem Erregersteuersignalgenerator angesteuerten KonstantEtromschalt- ίο _{Erfindung bezi}eht sich auf eine Steuerschalkreis verbunden ist, der einen Impulsgenerator, Die trimming Dezieni m«-i . ,.
   einen von dem Impulsgenerator gesteuerten tung für einen mehrphasigen SchnttmcJ^ b« dem Schaltkreis, der den Erreferstrom der Erreger- jeder Phase «ne Enegerspule^zugeordnet undjewe.s

   ßki d ie Anschluß der Er «ß^» ^mt J^ner Lei-

   Schaltkreis, der den Erreferstrom der Erreger jeder P g^
   spulen steuert, und einem Erregerstrommeßkreis, der eine Anschluß der Er «ß^» ^mt J^ner
   in dessen Abhängigkeit der Erregerstrom beim 15 stungsgleichspannungsquelle und der andere An-Emuchen eines vorgegebenen Wertes verringer- Schluß der Erregerspulen mit emerrvon einem E-bar ist, enthält, d a d u Fc h g e k e η η ζ e i c h η e t, regersteuersignalgenerator gesteuerten Konstan daß jeder Erregerspule (15 bis 19; 25; 26) ein stromschal (kreis verbunden^ώ, Jr emen Impul eigener Konstantstromschaltkreis (9 bis 13) züge- generator, einen von dem Impulsgenerator ge teuerordnet ist und daß der Erregerstrom beim Errei- »0 ten Schaltkreis, der den Erregers^^^rom der Erregerchen des vorgegebenen Wertes durch den Schalt- spulen steuert, und einem Erreger trommeßkreis, ,n kreis (21) soerrbar ist dessen Abhängigkeit der Erregerstrom beim Erre:-

   l^lSZngn^ Anspruch 1, dadurch chen eines vorgegebenen Wertes vemn ^r ,st, gekennzeichnet, daß der Konstantstromkreis wäh- enthält. Eine derartige Steuerschaltung fur einen rend der Ansteuerzeit einer Erregerspule (25) von 25 mehrphasigen Schrittmotor ist aus der Ub-I b dem Erregersignalgenerator (8) jeweils Impuls- 34 52 263 bekannt Antriebssystem folgen aus wiederholten Impulssignalen erhalt, die Durcn die ui /\a i*.t-i , , ί
   an den Eingang eines an einer-Steuerglcichspan- dieser Art für Elektromotoren mit e ektron.scher nungsquelle ( + fi, A) Hegenden Verstärkers Kommutierung bekanntgeworden. L, sollen dabei die (Transistor Q₁₀) gelegt sind, an dessen Aus- 30 Vorzüge ausgenutzt werden, die ein rc.ner Schaltgang die Primärwicklung eines Transformators betrieb elektronischer Leistungsstufe nach Art einer (T₁T angeschlossen ist, dessen Sekundärwicklung Impulsbreitensteuerung mit sich bnngt so daß auf über einen Gleichrichter (Diode D₅) an die eine Kennhniensteuerung verzichtet werden kann, Steuerelektrode des die Erregerspule (25) an die ohne daß die m.t einer direkten Steuerung der Le.-Leistungsgleichspannungsquefle (£.,) schalten- 35 slungsstufe zusammenhangenden Nachteile ^iee.ne den Halbleiterschalters (Thyristor GTO 1) ange- entsprechend starke Dimensiomerung der Schaltschlossen ist, und daß zwischen der Steuerelek- elemente, in Kauf genommen werden müssen Wenn trode des Schalters und dem einen geerdeten Pol der bekannte Elektromotor seme Nenndrehzahl er-(A) der Leistungsgleichspannungsquelle parallel reicht hat und kerne Überlastung vorhanden ist er-7.U dem an die eine Leistungselektrode des Halb- 4° reicht der Strom nicht mehr den Grenzwert, und der leiterschalters angeschlossenen aus einer Parallel- Schaltbetneb hört auf- . .
   schaltung eines Widerstandes (*„„) und eines Aus der US-PS 34 52 263 ist ein Antr ebssys em Kondensators (C₅) bestehenden Erregerstrom- für einen Mehrphasenschnttmotor bekannt be, dem meßkreises (Ä„_o, C₅) eine Zenerdiode (Z₁) an- jeder Phase e.ne Erregerspule zugeordnet und jeeeschlossen ist 45 weils der eine Anschluß der Erregerspulen mit einet

   3. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch Gleichspannungsquelle und der andere Anschluß der gekennzeichnet, daß der Konstantstromschaltkreis Erregerspulen mit einem Konstantstrom-Schal kreis während der Aussteuerzeit einer Erregerspule verbunden ist, der einen Impulsgenerator enthalt, fer-(25) von dem Erregersteuersignalgenerator (8) ner einen durch den Impulsgenerator gesteuerten jeweils einen Impuls erhält, der an die Basis eines 50 Schaltkreis, der den Erregerstrom der Erregerspulen an eine Steuergleichspannungsquelle ( + B, A) steuert und schließlich einen Erregerstrommeßkreis geschalteten, ersfen Transistors (Q_n) gelegt ist, zum Erfassen des Erregerstromes der Erregerspulen dessen Kollektor mit der Steuerelektrode eines und zum Verringern dieses Erregerstromes be.m Eran die gleiche Steuergleichspannungsquelle ge- reichen eines vorgegebenen Wertes Mit diesem Anschalteten Thyristors (GTO 2) verbunden ist und 55 triebssystem ist es möglich den bei Erhöhung dei dessen Kathode über einen Kondensator (C₈) an Schrittfolgefrequenz eines Schrittmotors abfallenden dem einen geerdeten Pol der Steuergleichspan- Strommittelwert konstant zu halten. Zu diesem Zweck nungsquelle liegt, wobei der Verbindungspunkt werden die Erregerspulen m.t einer die Schrittfolgezwischen dem Kondensator (C_n) und dem Thy- frequenz weit überschreitenden Schaltfrequenz ab· ristor(G7U2) mit der Basis eines zweiten Tran- <"> wechselnd unmittelbar und über einen Widerstand sistors (β..) verbunden ist, dessen Emitter in aus der gleichen Spannungsquelle oder aus e.nei Reihe zu dem Widerstand (R,.) des Erreger- Spannungsquelle mit einer höheren Spannung una strommeßkreises (R₂., C₆) an "den einen, ge- einer Spannungsquelle mit einer niedrigeren Spanerdeten Pol der Leistungsgleichspannungsquelle nung gespeist. Das Überschreiten des zulassigen (£,) und dessen Kollektor an die mit dem an- 65 Stromwertes der Erregerspulen wird durch einen fui deren Pol der Leistungsgleichspannungsquelle. sämtliche Erregerspulen gemeinsamen Erregerstrom-(E ) in Verbindung stehende Erregerspule (26) meßkreis verhindert, c.cr den Schaltkreis steuert,
   geschaltet ist, wobei der Verbindungspunkt (D£7) Während das Antriebssystem nach der DT-AS