DE2152054C3

DE2152054C3 - Drive circuit for a multi-phase electric stepper motor

Info

Publication number: DE2152054C3
Application number: DE19712152054
Authority: DE
Inventors: Kengo Kawasaki Kanagawa; Manabe Mitsuo Tokio; Kobayashi (Japan)
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1970-10-19
Filing date: 1971-10-19
Publication date: 1976-12-09

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsschalig für einen mehrphasigen elektrischen Schrittmo-", bei der die den einzelnen Phasen zugeordneten regerspulen einerseits mit einer Gleichspannungselle verbunden, andererseits an eine der jeweiligen ase zugeordnete Treiberschaltung angeschlossen sind, ferner eine Erregersteuerschaltung mit mehreren, jeweils mit einer der Treiberschaltungen verbundenen Ausgängen vorgesehen ist, die bei Empfang einer Steuerimpulsfolge an ihren Ausgängen Erregersteuersignale in der vorgeschriebenen Phasenbeziehung zueinander liefert, des weiteren jede der Treiberschaltungen einen mit der Erregerspule verbundenen Schaltkreis zum Zerhacken der Gleichspannung in Abhängigkeit von dem Wert des Erregerstromes enthält, durch den die Gleichspannung wiederholt abwechselnd an die Erregerspule an- und abschaltbar ist, und eine Strommeßschaltung zum Erfassen einer dem Erregerstrom entsprechenden Spannung. Eine derartige Antriebsschaltung für einen mehrphasigen elektrischen Schrittmotor ist in der DT-OS 21 13 889 vorgeschlagen worden.The invention relates to a drive shell for a multi-phase electrical step motor ", in which the individual phases are assigned control coils connected on the one hand to a DC voltage source, on the other hand to one of the respective ase associated driver circuit are connected, furthermore an excitation control circuit with several, is provided in each case connected to one of the driver circuits outputs, which upon receipt a control pulse train at its outputs excitation control signals in the prescribed phase relationship each of the driver circuits provides one connected to the excitation coil Circuit for chopping the DC voltage depending on the value of the excitation current contains, through which the DC voltage can be repeatedly switched on and off alternately to the excitation coil and a current measuring circuit for detecting a voltage corresponding to the exciting current. Such a drive circuit for a polyphase electric stepping motor is shown in FIG DT-OS 21 13 889 has been proposed.

Im allgemeinen dreht sich der Rotor eines Schrittmotors schrittweise, wenn den Mehrphasen-Erregerspulen ein pulsförmiger Erregerstrom, d. h. ein Steuerpuls zugeführt wird. Wird der Steuerpuls mit niedriger Geschwindigkeit zugeführt, dann dreht sich der Rotor durch Wiederholung aufeinanderfolgender Schritt- und Stoppvorgänge. Als Folge hiervon wird eine äußere Last mit einer mechanischen Kraft beaufschlagt, wenn sich der Rotor im Schrittzustand befindet. So ist es im Hinblick auf eine Verbesserung der Leistung bzw. des Wirkungsgrades erwünscht, daß der Erregerspule des Schrittmotors während der Schrittbewegung des Rotors ein hoher Erregerstrom und während des Halts des Rotors ein niedriger Erregerstrom zugeführt wird. Um dies zu erreichen, ist gemäß DT-OS 21 13 889 bereits vorgeschlagen worden, einen Erregerstrom mit schneller Anstiegszeit vorzusehen und eine Schaltung mit geringem Widerstand mit einer relativ hohen Spannung zu beaufschlagen und, wenn der Erregerstrom den vorgegebenen Wert erreicht, diesen zu unterbrechen. Der Mittelwert wird während der Wiederholung dieses Vorganges auf einem vorgegebenen Betrag gehalten. Im allgemeinen wird die Antriebsleistung des elektrischen Schrittmotors durch Zufuhr eines Stroms mit großer Stromstärke zu Beginn der Steuerung verbessert. Wenn jedoch die Folgefrequenz des hohen Spannungspulses groß wird, entsteht zufolge der Eigenschwingung des Gerätes ein Resonanzzustand.In general, the rotor of a stepping motor rotates gradually when the polyphase excitation coils a pulsed excitation current, d. H. a control pulse is supplied. If the control pulse with fed at low speed, then the rotor rotates by repeating successive ones Step and stop operations. As a result, an external load is applied with a mechanical force, when the rotor is in step mode. So it is with a view to improvement the performance or the efficiency desired that the excitation coil of the stepper motor during the Stepping motion of the rotor a high excitation current and a low excitation current while the rotor is stopped is fed. In order to achieve this, 21 13 889 has already been proposed according to DT-OS have been to provide an exciting current with a fast rise time and a circuit with a low Apply a relatively high voltage to the resistor and if the excitation current exceeds the specified Value reached to interrupt this. The mean is taken while repeating this Process kept to a predetermined amount. In general, the driving power is the electric Stepper motor improved by supplying a current with a large amperage at the beginning of the control. However, when the repetition frequency of the high voltage pulse becomes large, the result of the Natural oscillation of the device is a resonance state.

Bei bekannten elektrischen Schrittmotoren wird auf der Achse ein mechanisches Dämpfungsglied vorgesehen, um eine Pendelbewegung zu vermeiden. Dies ist im Hinblick auf die Anlaufcharakteristik und die Empfindlichkeit nachteilig.In known electric stepper motors, a mechanical damping element is provided on the axis, to avoid a pendulum movement. This is with regard to the starting characteristics and the Sensitivity disadvantageous.

Zeitverzögerungsschaltungen zur Steuerung dei Erregerspule eines elektromagnetischen Gerätes sind aus der DT-OS 16 13 145, die eine Schaltung für eir Magnetschaltventil angibt, und aus der DT-OS 18 07 405, die eine Schaltung für eine Wirbelstrombremse betrifft, bekannt. In beiden Fällen wird die Speisespannung erst nach einer Zeitverzögerung vor einigen Millisekunden an die Erregerspule gelegt Diese bekannten Schaltungen eignen sich deshalb nicht als Antriebsschaltungen für elektrische Schrittmotoren, bei denen sich die Schritt-Stopp-Vorgänge mit hoher Frequenz wiederholen und bei welchen zi einem schnellen Anlaufen beim Eintreffen eine; Schrittschalt-Steuerimpulses ein Erregerstrom mög liehst schnell vorhanden sein soll.Are time delay circuits for controlling the excitation coil of an electromagnetic device from DT-OS 16 13 145, which specifies a circuit for a solenoid switch valve, and from DT-OS 18 07 405, which relates to a circuit for an eddy current brake, is known. In both cases, the Supply voltage applied to the excitation coil only after a time delay a few milliseconds ago These known circuits are therefore not suitable as drive circuits for electric stepper motors, in which the step-stop processes repeat with high frequency and in which zi a quick start on arrival one; Stepping control pulse an excitation current possible lent should be available quickly.

Aus der DT-OS 14 88 100 ist eine Antriebsschal tung iür einen dreiphasigen elektrischen Schrittmotoi bekannt, bei dem die Erregerspulen der einzelnerFrom DT-OS 14 88 100 a drive circuit is iür a three-phase electrical stepping motor known in which the excitation coils of the individual

Phasen abwechselnd erregt werden. Während der Erregung einer Phasenwicklung bleibt die Spannungsquelle angeschaltet, d. h., die anliegende Gleichspannung wird während dieses Zeitabschnittes nicht zerhackt, und es ist somit während einer Erregungszeitdauer eine Beeinflussung wie bei einer Antriebsschaltung für einen mehrphasigen elektrischen Schrittmotor der eingangs genannten Art nicht möglich.Phases are excited alternately. During the energization of a phase winding, the voltage source remains switched on, i. i.e. the applied DC voltage is not chopped during this period, and so it is during an energization period an influence as in a drive circuit for a polyphase electric stepper motor of the type mentioned above is not possible.

Aus der DT-OS 15 13 881 und der US PS 34 75 667 sind Schaltungen bekannt, mit welchen Probleme bei der Beschleunigung und Verzögerung eines Schrittmotors gelöst werden sollen. Nimmt die Folgefrequenz der empfangenen Steuerbefehlsimpulse um mehr als ein vorgegebenes Maß zu, dann kann der Schrittmotor nicht mehr folgen. Es ist deshalb erforderlich, daß die Folgefrequenz der Steuerbefehlsimpuls beim Starten allmählich vergrößert und beim Anhalten allmählich verzögert wird. Die beiden genannten Druckschriften geben Lösungen hierfür an. Es läßt sich mit diesen beiden bekannten Schaltungen jedoch weder ein Zerhacken der an einer Erregerwicklung im üblichen Zyklus angelegten Spannung erreichen, noch können diese Schaltungen dazu verwendet werden, Eigenschwingungen, wie sie gemäß obiger Ausführung bei der Steuerschaltung gemäß der DT-OS 21 13 889 möglich sind, zu verhindern. From DT-OS 15 13 881 and US PS 34 75 667 circuits are known with which problems should be solved when accelerating and decelerating a stepper motor. Takes the repetition rate of the received control command pulses by more than a predetermined amount, then the Do not follow stepper motor anymore. It is therefore necessary that the repetition frequency of the control command pulse is gradually enlarged when starting and gradually decelerated when stopping. The two cited publications provide solutions for this. It can be done with these two known circuits but neither a chopping of the one applied to an excitation winding in the usual cycle Achieve voltage, nor can these circuits be used to generate natural vibrations like them according to the above embodiment in the control circuit according to DT-OS 21 13 889 are possible to prevent.

Aus der US-PS 34 52 263 ist ein Antriebssystem für einen Mehrphasenschrittmotor bekannt, bei dem jeder Phase eine Erregerspule zugeordnet und jeweils der eine Anschluß der Erregerspulen mit einer Gleichspannungsquelle und der andere Anschluß der Erregerspulen mit einem Konstantstrom-Schaltkreis verbunden ist, der einen Impulsgenerator enthält, ferner einen durch den Impulsgenerator gesteuerten Schaltkreis, der den Erregerstrom der Erregerspulen steuert, und schließlich einen Erregerstrommeßkreis zum Erfassen des Erregerstromes der Erregerspulen und zum Verringern dieses Erregerstromes beim Erreichen eines vorgegebenen Wertes. Mit diesem Antriebssystem ist es möglich, den bei Erhöhung der Schrittfolgefrequenz eines Schrittmotors abfallenden Strommittelwert konstant zu halten. Zu diesem Zweck werden die Erregerspulen mit einer die Schrittfolgefrequenz weit überschreitenden Schaltfrequenz abwechselnd unmittelbar und über einen Widerstand aus der gleichen Spannungsquelle oder aus einer Spannungsquelle mit einer höheren Spannung und einer Spannungsquelle mit einer niedrigeren Spannung gespeist. Das Überschreiten des zulässigen Stromwertes der Erregerspulen wird durch einen für sämtliche Erregerspulen gemeinsamen Erregerstrommeßkreis verhindert, der den Schaltkreis steuert. Das Antriebssystem gemäß US-PS 3452263 weist den Nachteil auf, daß einerseits die einzelnen Erregerspulen bei unsymmetrischen Verhältnissen nicht individuell beeinflußt werden können und daß andererseits die Art der Steuerung ständige Verluste mit sic'i bringt.From US-PS 34 52 263 a drive system for a multi-phase stepper motor is known in which each phase is assigned an excitation coil and one connection of the excitation coils with one DC voltage source and the other terminal of the excitation coils with a constant current circuit is connected, which includes a pulse generator, further controlled by the pulse generator Circuit that controls the excitation current of the excitation coils, and finally an excitation current measuring circuit to detect the excitation current of the excitation coils and to reduce this excitation current when it is reached of a given value. With this drive system it is possible to increase the Step frequency of a stepping motor to keep falling current mean constant. To this end the excitation coils alternate with a switching frequency that far exceeds the step frequency directly and via a resistor from the same voltage source or from a voltage source with a higher voltage and a voltage source fed with a lower voltage. Exceeding the permissible current value of the Excitation coils are prevented by a common excitation current measuring circuit for all excitation coils, that controls the circuit. The drive system according to US-PS 3452263 has the disadvantage that, on the one hand, the individual excitation coils are not individually influenced in asymmetrical conditions and that on the other hand the type of control brings with it constant losses.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebsschaltung der eingangs genannten Art verfügbar zu machen, bei der auch bei einer hohen Folgefrequenz des an den Erregerwicklungen jeweils anliegenden Spannungspulses eine Eigenschwingung des Schrittmotors verhindert wird.The object of the present invention is to provide a drive circuit of the type mentioned at the beginning to make, at which also at a high repetition frequency of the excitation windings in each case applied voltage pulse prevents natural oscillation of the stepper motor.

Diese Aufgabe wird bei einer Antriebsschaltung für einen mehrphasigen elektrischen Schrittmotor der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch eelöst. daß die Dauer des ersten, während der Anstiegszeit des Erregersteuersignals auftretenden, durch Zerhacken der Gleichspannung entstehenden Enegerstromimpulses gegenüber den folgenden Erregerstromimpulsen durch eine Meßstromsteuerschal-This task is performed in a drive circuit for a polyphase electric stepper motor of initially mentioned type according to the invention thereby eelöst. that the duration of the first, during the rise time of the excitation control signal occurring by chopping the DC voltage Energy current pulse compared to the following field current pulses through a measuring current control

tung mittels entsprechender Beeinflussung der durch die Strommeßschaltung erfaßten Spannung verlängerbar ist und daß der Ausgang der Meßstromsteuerschaltung über eine Torschaltung mit dem Steuereingang des Schaltkreises verbunden ist.device can be extended by appropriately influencing the voltage detected by the current measuring circuit and that the output of the measuring current control circuit via a gate circuit with the control input of the circuit is connected.

ίο Es ist somit eine Steuerschaltung geschaffen worden, die einen großen Zerhackerstrom mit schneller Anstiegszeit zu Beginn der Steuerung liefert und bei der danach der Wert des Zerhackerstromes bis zu einem vorgegebenen Mittelwert verringert wird. Damit istίο A control circuit has thus been created which delivers a large chopper current with a fast rise time at the beginning of the control and at the then the value of the chopper current is reduced to a predetermined mean value. So is

«5 die Folgefrequenz des hohen Spannungsimpulses verringert und eine Eigenschwingung des Schrittmotors unterbunden.«5 the repetition frequency of the high voltage pulse is reduced and a natural oscillation of the stepping motor is prevented.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Antriebsschaltung für einen mehrphasigenAn advantageous development of the drive circuit according to the invention for a polyphase

so elektrischen Schrittmotor besteht darin, daß die Meßstromsteuerschaltung aus einem parallel zu der geerdeten Strommeßschaltung geschalteten Serienschaltung eines ersten Widerstandes und eines geerdeten Kondensators besteht und daß der Ausgang der Meßstromsteuerschaltung an dem Kondensator und dem Widerstand angeschlossen ist.so electric stepper motor is that the measuring current control circuit from a series circuit connected in parallel to the earthed current measuring circuit a first resistor and a grounded capacitor and that the output of the measuring current control circuit connected to the capacitor and the resistor.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antriebsschaltung besteht darin, daß die Meßstromsteuerschaltung auf der Eingangsseite der Antriebsschaltung angeordnet ist und aus einer Parallelschaltung eines in Reihe zu einem zweiten Widerstand liegenden Kondensators und einer in Reihe zu einem dritten Widerstand liegenden, in Richtung zum Ausgang der Meßstromsteuerschaltung gepolten Diode besteht und daß der Ausgang der Strommeßschaltung und der Ausgang der Meßstromsteuerschaltung über eine Verbundschaltung an die Torschaltung angeschlossen sind.Another advantageous embodiment of the drive circuit according to the invention is that the measuring current control circuit is arranged on the input side of the drive circuit and consists of a Parallel connection of a capacitor in series with a second resistor and an in Row to a third resistor, in the direction of the output of the measuring current control circuit polarized diode and that the output of the current measuring circuit and the output of the measuring current control circuit are connected to the gate circuit via a compound circuit.

Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele an Hand von neun Figuren näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail by means of exemplary embodiments on the basis of nine figures. It shows

F i g. 1 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktion des elektrischen Schrittmotors,F i g. 1 shows a diagram to explain the function of the electric stepper motor,

F i g. 2 A und 2 B ein Blockschaltbild und eine Darstellung der Wellenform einer Ausführungsform einei Schaltung zum Steuern eines elektrischen Schrittmotors gemäß dieser Erfindung,F i g. 2A and 2B are a block diagram and waveform illustration of one embodiment Circuit for controlling an electric stepping motor according to this invention,

F i g. 3 ein Schaltbild der erfindungsgemäßer Steuerschaltung für eine Phase,F i g. 3 shows a circuit diagram of the control circuit according to the invention for one phase,

F i g. 4 ein Diagramm, das die Wellenform dei Schaltung nach F i g. 3 darstellt,F i g. 4 is a diagram showing the waveform of the circuit of FIG. 3 represents

F i g. 5 ein Blockschaltbild einer weiteren erfin dungsgemäßen Steuerschaltung,F i g. 5 is a block diagram of a further control circuit according to the invention,

F i g. 6 die Schaltung der Steuerschaltung nacl Fig. 5 im Detail,F i g. 6 shows the circuit of the control circuit according to FIG. 5 in detail,

Fig. 7 ein Diagramm, das die Wellenform de Schaltung nach F i g. 6 darstellt,Fig. 7 is a diagram showing the waveform de Circuit according to FIG. 6 represents

F i g. 8 eine Charakteristik, die die Beziehunj zwischen der Folgefrequenz und dem Erregungsstron einer konventionellen Schaltung darstellt,F i g. 8 is a characteristic showing the relationship between the repetition rate and the excitation current a conventional circuit,

Fig. 9 eine Charakteristik, die die Beziehung zwi sehen der Folgefrequenz und dem Erregerstrom de erfindungsgemäßen Schaltung darstellt.Fig. 9 is a characteristic showing the relationship between see the repetition frequency and the excitation current de represents the circuit according to the invention.

Fig. 1 zeigt zur Erläuterung dieser Erfindung eii Beispiel der Wellenformen eines elektrischen SchrittFig. 1 shows to explain this invention eii Example of the waveforms of an electrical step

motors für eine Phase. Wenn der Rotor abwechseln» den Schritt und den Halt wiederholt, wie es i Kurve (α) der Fig. 1 dargestellt ist, wird der Ei regerspule wiederholt jeweils während des Schrittmotors for one phase. When the rotor alternates »the step and the stop, as it is i Curve (α) of Fig. 1 is shown, the egg regerspule is repeated each time during the step

ein Impuls £ einer geeigneten Impulsbreite zugeführt rungsform der Fig. 2 A. Bei der Schaltung nach und während des Halts ein Impuls einer kleineren F i g. 3 ist die Eingangsklemme 26 mit einer Serien-Impulsbreite, wie dies durch die Kurve (b) in F i g. 1 schaltung aus Widerständen 27 und 28 verbunden, dargestellt ist. Demgemäß ist die mittlere Span- Die Verbindungsstelle der Widerstände 27 und 28 nung E_m der Impulse während des Schritts groß und 5 ist mit der Basis eines Transistors 29 verbunden, deswährend des Halts klein, wie dies die Kurve (c) der sen Emitter geerdet ist. Der Kollektor des Transistors F i g. 1 erkennen läßt. Wie Kurve (d) der F i g. 1 zeigt, 29 ist über einen Widerstand 30 an den positiven ist auch während des Schrittzustandes der Erreger- Pol einer Spannungsquelle V_B angeschlossen. Dei strom / groß, und er ist während des Haltzustandes Kollektor des Transistors 29 ist außerdem über eine klein. Die Wirkung ist somit äquivalent zur Erregung io Diode 31 mit der Basis eines Transistors 33 verbunder Spule mittels zweier elektrischer Spannungsquel- den, dessen Emitter geerdet ist. Die Basis des Tran· Jen, d. h. einer Spannungsquelle hoher Spannung sistors 33 liegt über einen Widerstand 32 an Erde, und einer Spannungsquelle niedriger Spannung, und Der Kollektor des Transistors 33 ist über einen es wird hierdurch der Wirkungsgrad der Erregung Widerstand 34 an den positiven Pol der Spannungsbeträchtlich verbessert. Außerdem ist der Erreger- 15 quelle V_n angeschlossen und außerdem über einer strom nur durch ein Schaltelement pro Erregerspule Widerstand 35 an die Basis eines Transistors 36, desschaltbar, so daß der Aufbau der Schaltung sehr sen Emitter mit der Basis eines Transistors 38 verbuneinfach wird und die Kosten niedrig werden. den ist und ferner über einen Widerstand 37 an Erde F i g. 2 A stellt ein Ausführungsbeispiel einer An- liegt. Die Kollektoren der Transistoren 36 und 38 sind triebsschaltung für einen 5-Phasen-Schrittmotor 1 ao mit der Erregerspule 2 und der Spannungsquelle V₁ dar. Die Erregerspulen 2 bis 6 jeder Phase sind ent- verbunden. Der Emitter des Transistors 38 ist mil sprechend mit den Antriebsschaltungen 7 bis 11 ver- einem Widerstand 39 verbunden, dessen anderer Anbunden, die als Schaltelemente betätigt werden. Mit schluß geerdet ist. Die Verbindungsstelle zwischer den Erregerspulen 2 bis 6 sind entsprechend Funken- dem Emitter des Transistors 38 und dem Widerstand löschschaltungen 12 bis 16 verbunden. Außerdem 25 39 ist über einen Widerstand 40 mit einem Kondensind die Erregerspulen 2 bis 6 an eine Spannungs- sator 41 verbunden, dessen anderer Anschluß an Erdt quelle V_B angeschlossen. In der Schaltung nach liegt. Die Verbindungsstelle zwischen dem Konden-Fig. 2A wird der in Fig. 2B dargestellte Steuerim- sator41 und dem Widerstand40 ist über eine Diode puls CP einer Klemme 17 für positive Impulse bzw. 42 an die Basis des Transistors 33 geschaltet,
einer Klemme 18 für negative Impulse der alternieren- 30 Wenn das durch Kurve (a) der F i g. 4 dargestellte den 2-Phasen-3-Phasen-Erregersteuerschaltung 19 Erregersignal der Basis des Transistors 29 zugefühn zugeführt. Die Erregersteuerschaltung 19 verteilt dann, wird, wird der Transistor 29 leitend, und das Potential wie in Fig. 2B dargestellt, die Steuersignale der des Kollektors des Transistors29 sinkt ab, so daC Ausgangsklemmen (a bis e) so, daß in der vorgege- der Transistor 33 in den nichtleitenden Zustand ge· benen Phasenfolge alternierend die 2-Phasen- und 35 langt. Demzufolge werden die Transistoren 36 und 3t die 3-Phasen-Erregung wiederholt wird. Das Tast- leitend, und es fließt ein Erregerstrom aus der Spanverhältnis der Ausgangssignale der Ausgangsklemmen nungsquelle V_B zur Erregerspule 2. Dieser Erreger- (a bis e) ist 50°/o. Wenn z. B. bei der Schaltung nach strom wird im Widerstand 39 als Spannungsfall er-Fig. 2A das Ausgangssignal in der Ausgangs- faßt und der erfaßte Wert durch den Kondensator 41 klemme α der Antriebsschaltung 7 zugeführt wird, 4° integriert. Da die Ladespannung im Kondensator 41 gelangt das Signal über einen Verstärker 20 an eine zu Beginn der Erregung Null ist, lädt die am Wider-Torschaltung 21 und betätigt über einen Verstärker stand 39 abfallende Spannung den Kondensator 41 22 einen Schaltkreis 23. Es fließt dann Strom von der über den Widerstand 4C auf. Erreicht die Kondensa elektrischen Spannungsquelle V_B zur Erregerspule 2. torspannung einen vorgegebenen Wert, dann wird dei Der Stromfluß in der Erregerspule 2 wird durch eine 45 Transistor 33 leitend. Die Zeitkonstante der Entla Strommeßschaltung 24 erfaßt und der erfaßte Strom dung des Kondensators 41 ist verhältnismäßig grol einer Meßstromsteuerschaltung 25 zugeführt. Der gewählt. Als Folge hiervon wird, wenn der Erreger Ausgang der Meßstromsteuerschaltung steuert die strom erneut fließt, der durch den Widerstand 39 er Torschaltung 21. Wenn somit der durch die Strcm- faßte Wert unmittelbar der Basis des Transistors 3; meßschaltung 24 erfaßte Strom einen vorgegebenen 50 zugeführt, da in diesem Fall der Anfangswert de: Wert erreicht, wird der Stromfluß in der Spule 2 Spannung an dem Kondensator 41 nicht Null ist durch den Schaltkreis 23 unterbrochen. Bei Wieder- Der Erregerstrom wird dann unterbrochen, um dei holung dieses Vorgangs fließt in der Spule 2 ein vor- erfaßten Wert auf den vorgegebenen Betrag zi gegebener mittlerer Strom. bringen.a pulse £ of a suitable pulse width supplied approximately form of Fig. 2A. When switching after and during the stop, a pulse of a smaller F i g. 3 is the input terminal 26 with a series pulse width as indicated by curve (b) in FIG. 1 circuit of resistors 27 and 28 connected, is shown. Accordingly, the junction of resistors 27 and 28 voltage E _{m of} the pulses is large during the step and 5 is connected to the base of a transistor 29 which is small during the stop, as the curve (c) of the sen emitter is grounded . The collector of transistor F i g. 1 shows. Like curve (d) of FIG. 1 shows that 29 is connected to the positive pole of a voltage source V _B via a resistor 30, even during the step state. The current / large, and it is during the hold state collector of the transistor 29 is also about a small. The effect is thus equivalent to the excitation of diode 31 with the base of a transistor 33 connected coil by means of two electrical voltage sources, the emitter of which is grounded. The base of the Tran · Jen, ie a voltage source of high voltage sistor 33 is connected to earth via a resistor 32, and a voltage source of low voltage, and the collector of transistor 33 is connected to the positive pole via a resistor 34 that increases the efficiency of the excitation the tension improves considerably. In addition, the excitation source V _{n is} connected and also via a current only through one switching element per excitation coil resistor 35 to the base of a transistor 36, which can be switched, so that the structure of the circuit is very sen emitter with the base of a transistor 38 and verbunsimple the cost will be low. den is and also via a resistor 37 to earth F i g. 2A depicts one embodiment of an application. The collectors of the transistors 36 and 38 are driving circuits for a 5-phase stepping motor 1 ao with the excitation coil 2 and the voltage source V _1. The excitation coils 2 to 6 of each phase are connected. The emitter of the transistor 38 is connected to the drive circuits 7 to 11 via a resistor 39, the other connections of which are operated as switching elements. Is grounded with the end. The connection point between the excitation coils 2 to 6 are correspondingly sparking the emitter of the transistor 38 and the resistor extinguishing circuits 12 to 16 connected. In addition, the excitation coils 2 to 6 are connected to a voltage generator 41 via a resistor 40 with a capacitor, the other terminal of which is connected to earth source V _B. In the circuit after lies. The junction between the condensate Fig. 2A, the control im- sator41 shown in FIG. 2B and the resistor 40 is connected via a diode pulse CP of a terminal 17 for positive pulses or 42 to the base of the transistor 33,
a terminal 18 for negative pulses of the alternating 30 If the curve (a) of FIG. 4, the 2-phase-3-phase excitation control circuit 19 is supplied with an excitation signal to the base of the transistor 29. The excitation control circuit 19 then distributes, is, the transistor 29 becomes conductive, and the potential as shown in FIG. 2B, the control signals of the collector of the Transistors29 so DAC output terminals decreases, (a to e) so that the in the vorgege- The phase sequence which alternates between the 2-phase and 35 reaches transistor 33 in the non-conductive state. As a result, the transistors 36 and 3t will repeat the 3-phase excitation. The tactile conducting, and an excitation current flows from the span ratio of the output signals of the output terminals voltage source V _B to the excitation coil 2. This excitation (a to e) is 50%. If z. B. when switching to current is in resistor 39 as a voltage drop he-Fig. 2A the output signal is captured in the output and the detected value is fed to the drive circuit 7 through the capacitor 41 terminal α, 4 ° integrated. Since the charging voltage in the capacitor 41 passes the signal via an amplifier 20 to a zero at the beginning of the excitation, the voltage dropping at the cons-gate 21 and actuated via an amplifier 39 charges the capacitor 41 22 a circuit 23. Current then flows from the through resistor 4C on. If the capacitor electrical voltage source V _B to the excitation coil 2. gate voltage reaches a predetermined value, then the current flow in the excitation coil 2 becomes conductive through a transistor 33. The time constant of the Entla current measuring circuit 24 is detected and the current detected by the capacitor 41 is fed to a measuring current control circuit 25, which is relatively large. The chosen. As a consequence of this, when the exciter output of the measuring current control circuit controls the current again flowing through the resistor 39, the gate circuit 21. Thus, if the value captured by the current is directly applied to the base of the transistor 3; measuring circuit 24 detected current is supplied to a predetermined 50, since in this case the initial value de: reaches value, the current flow in the coil 2 voltage on the capacitor 41 is not zero by the circuit 23 interrupted. The excitation current is then interrupted, in order to repeat this process, a pre-recorded value of the given average current flows in the coil 2 to the predetermined amount zi. bring.

Im vorliegenden Fall wird der durch die Strom- 55 Wenn, wie oben erwähnt, das in Kurve (α) de:In the present case, the value given by the current 55 If, as mentioned above, the curve (α) de:

meßschaltung 24 erfaßte Strom in der Meßstrom- F i g. 4 dargestellte Erregersignal der Basis des Tranmeasuring circuit 24 detected current in the measuring current F i g. 4 shown excitation signal of the base of the Tran

steuerschaltung integriert. Erreicht somit der Er- sistors 29 zugeführt wird, fließt in der Erregerspul·integrated control circuit. When the transistor 29 is thus supplied, flows in the excitation coil ·

regerstrom im ersten Zeitabschnitt der Erregung einen der in der Kurve (c) der Fi g. 4 dargestellte Erregerexcitation current in the first period of excitation one of the curve (c) of FIG. 4 pathogens shown

vorgegebenen Wert, dann wird der Erregerstrom strom. Im Anfangsstadium der Erregung fließt eil nicht durch den Stromschalter unterbrochen. Der 60 Erregerstrom großer Stromstärke und dieser sinkpredetermined value, then the excitation current becomes current. In the initial stage of excitement, there is a rapid flow not interrupted by the power switch. The 60 excitation current of great amperage and this sink

Erregerstrom steigt weiter, abhängig von der Zeitkon- allmählich auf den Erregerstrom des vorgegebeneiThe excitation current continues to rise, depending on the Zeitkon- gradually to the excitation current of the specified

stante der Meßstromsteuerschaltung exponentiell an. mittleren Betrags ab. Kurve (6) der Fig. 4 stellt di<constant of the measuring current control circuit increases exponentially. middle amount. Curve (6) of FIG. 4 represents di <

Wenn der integrierte Wert des Erregerstromes einen Potentialänderung zwischen dem Emitter und denIf the integrated value of the excitation current causes a change in potential between the emitter and the

vorgegebenen Betrag erreicht, wird der Erregerstrom Kollektor des Transistors 38 dar. Bei der beschrie durch den Schaltkreis 23 unterbrochen und danach 65 benen Ausführungsfonn wird eine IntegrationsschalReached predetermined amount, the excitation current collector of the transistor 38 is. In the described interrupted by the circuit 23 and then 65 adjacent embodiment forms an integration scarf

zerhackt, so daß der Strom auf einem vorgegebenen rung dazu benutzt, um der Strommeßschaltung einichopped so that the current is used on a predetermined tion to the current measuring circuit eini

mittleren Wert gehalten wird. nichtlineare Charakteristik zu geben. Es können fümedium value is kept. to give a non-linear characteristic. It can fü

Fig. 3 zeigt eine Antriebsschaltung einer Ausfüh- diesen Zweck aber auch andere Typen von nichtFig. 3 shows a drive circuit of one embodiment, but also other types of not

linearen Elementen verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Varistor oder ein Thermistor an Stelle des Widerstandes 39 oder in Parallelschaltung zu dem Widerstand 39 verwendet werden.linear elements are used. For example, a varistor or a thermistor can be used in place of the Resistor 39 or in parallel to the resistor 39 can be used.

In Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der in F i g. 2 A gezeigten Antriebsschaltung dargestellt. Bei der Schaltung nach F i g. 5 wird das Erregersignal über einen Verstärker 43 einer Meßstromsteuerschaltung 44 zugeführt. Der Ausgang der Meßstromsteuerschaltung 44 und der Ausgang einer Stronimeßschaltung 49 sind in einer Verbundschaltung 45 vereinigt, und der Ausgang der Verbundschaltung 45 steuert eine Torschaltung 46. Der Ausgang der Torschaltung 46 steuert über einen Verstärker 47 den Schaltkreis 48, d. h. den Erregerstrom, der durch die Erregerspule 2 fließt. Der Erregerstrom wird in der Stronimeßschaltung 49 erfaßt und der Ausgang der Strommeßschaltung 49, wie oben erwähnt, der Verbundschaltung 45 zugeführt.In Fig. 5 is a block diagram of another Embodiment of the in F i g. 2 A shown drive circuit is shown. In the circuit according to FIG. 5 the excitation signal is fed to a measuring current control circuit 44 via an amplifier 43. The exit the measuring current control circuit 44 and the output of a current measuring circuit 49 are in a compound circuit 45 combined, and the output of the composite circuit 45 controls a gate circuit 46. The The output of the gate circuit 46 controls the circuit 48 via an amplifier 47, i. H. the excitation current, which flows through the excitation coil 2. The excitation current is detected in the current measuring circuit 49 and the output of the current measuring circuit 49 is fed to the compound circuit 45 as mentioned above.

F i g. 6 zeigt ein Schaltungsdiagramm der in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform. Die Schaltung nach F i g. 6 unterscheidet sich von der nach Fig. 3 wie folgt: Die Meßstromsteuerschaltung44 und die Verbundschaltung 45 sind zwischen den Kollektor des Transistors 29 und die Basis des Transistor 33 geschaltet. Die Meßstromsteuerschaltung 44 besteht nämlich aus einer Reihenschaltung, die einen Kondensator 50 und einen Widerstand 51 enthält, sowie einer weiteren Reihenschaltung, die eine Diode 52 und einen Widerstand 53 enthält. Ein Anschluß der Meßstromsteuerschaltung ist mit dem Kollektor des Transistors 29 und der andere über eine Diode 54, die als Verbundschaltung dient, mit der Basis des Transistors 33 verbunden. Die Verbindungsstelle zwischen dem Emitter des Transistors 38 und dem Widerstand 39 ist über einen Widerstand 55 und eine Diode 56 mit der Verbindungsstelle der Meßstromsteuerschaltung und der Diode 54 verbunden. Wenn der Erregerstrom über den Transistor 38 durch die Erregerspule 2 fließt, wird die am Widerstand 39 abfallende Spannung über den Widerstand 55 und die Dioden 56 und 54 an die Basis des Transistors 33 gelegt.F i g. 6 shows a circuit diagram of the circuit diagram in FIG. 5 illustrated embodiment. The circuit according to FIG. 6 differs from that according to FIG. 3 as follows: The measuring current control circuit 44 and the composite circuit 45 are between the collector of the transistor 29 and the base of the transistor 33 switched. Namely, the measuring current control circuit 44 consists of a series circuit, the one Contains capacitor 50 and a resistor 51, as well as a further series circuit which contains a diode 52 and a resistor 53 contains. One connection of the measuring current control circuit is connected to the collector of the Transistor 29 and the other through a diode 54, which serves as a compound circuit, with the base of the Transistor 33 connected. The junction between the emitter of transistor 38 and the Resistor 39 is connected to the junction of the measuring current control circuit via a resistor 55 and a diode 56 and diode 54 connected. When the excitation current flows through the excitation coil 2 via the transistor 38, the value at the resistor 39 voltage drop across resistor 55 and diodes 56 and 54 to the base of transistor 33 placed.

Erreicht der Erregerstrom den vorgegebenen Wert, dann wird der Transistor 33 leitend, und die Transistoren 36 und 38 werden nichtleitend, wodurch der Erregerstrom unterbrochen wird. Als Folge hiervon nimmt der Spannungsabfall am Widerstand 39 ab, und der Transistor 33 gelangt erneut in den nichtleitenden Zustand, und damit beginnt der Erregerstrom wieder zu fließen. Wie erwähnt, fließt der zerhackte Erregerstrom durch die Erregerspule 2.If the excitation current reaches the predetermined value, then the transistor 33 becomes conductive and the transistors 36 and 38 become non-conductive, whereby the excitation current is interrupted. As a consequence of this, the voltage drop across the resistor 39 decreases, and the transistor 33 returns to the non-conductive state, and the excitation current begins to flow again. As mentioned, the chopped excitation current flows through the excitation coil 2.

Im Anfangsstadium wird der Kondensator SO über die Widerstände 30, 51 und 32 und über die Diode 54 durch die Spannungsquelle \'_n aufgeladen. Wenn der Eingangsklemme 26 das durch die Kurve (a) der Fig. 7 dargestellte Erregersignal zugeführt wird und der Transistor 29 leitend wird, fällt das Potential derIn the initial stage of the capacitor SO via the resistors 30, 51 and 32 and through the diode 54 is charged by the voltage source \ _'n. When the input terminal 26 is supplied with the excitation signal shown by curve (a) in FIG. 7 and the transistor 29 becomes conductive, the potential of the falls

ίο Basis des Transistors 33 entsprechend dem Potential des Kondensators 50 ab, der Transistor 33 wird nichtleitend, die Transistoren 36 und 38 werden leitend, und es fließt durch die Erregerspule 2 der Erregerstrom. Demgemäß steigt die Spannung am Widerstand 39 an. Der Erregerstrom nimmt jedoch weiter zu, bis die Ladespannung des Kondensators 50 auf den vorgegebenen Wert abgesunken ist. Wenn sich der Kondensator über den Transistor 29, die Widerstände 51, 39 und 55 sowie die Diode 56 entlädt, erreicht der Spannungsabfall am Widerstand 32 einen Wert, der den Transistor 33 leitend macht, und der Erregerstrom wird unterbrochen. Danach wird, wie durch Kurve (c) der Fig. 7 dargestellt, der Erregerstrom jedesmal dann unterbrochen, wenn er den vorgege-ίο Base of transistor 33 according to the potential of the capacitor 50, the transistor 33 becomes non-conductive, the transistors 36 and 38 become conductive, and the excitation current flows through the excitation coil 2. Accordingly, the voltage across the resistor increases 39 at. However, the excitation current continues to increase until the charging voltage of the capacitor 50 has reached the predetermined level Value has decreased. If the capacitor is via the transistor 29, the resistors 51, 39 and 55 and the diode 56 discharges, the voltage drop across resistor 32 reaches a value that makes the transistor 33 conductive, and the excitation current is interrupted. After that, how through Curve (c) of Fig. 7 is shown, the excitation current is interrupted every time it reaches the

benen Wert erreicht hat, und somit wird der vorgegebene Mittelwert aufrechterhalten. In der Kurve (c) der Fig. 7 bedeutet Tc die Periode des Zerhackervorgangs im normalen Zustand und Tb die Periode des Zerhackervorgangs im Anfangsstadium des Erregersignals. Wie in Kurve (c) der F i g. 7 dargestellt, fließt im Anfangsstadium der Erregung ein großer Strom mit einer kurzen Anstiegszeit, und danach fällt der Erregerstrom auf einen Mittelwert eines vorgegebenen Betrags ab. Kurve (b) der F i g. 7 zeigt die Potentialänderung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 38. Bei der Schaltung nach F i g. 6 sind die Diode 52 und der Widerstand 53 vorgesehen, um die Spannung am Kondensator 50 festzuhalten. Die erwähnte Wirkung tritt nicht ein, wenn diese Elemente weggelassen werden.has reached the same value, and thus the predetermined mean value is maintained. In curve (c) of Fig. 7, Tc means the period of the chopping operation in the normal state and Tb means the period of the chopping operation in the initial stage of the excitation signal. As in curve (c) of FIG. As shown in FIG. 7, at the initial stage of excitation, a large current flows with a short rise time, and thereafter the excitation current falls to an average value of a predetermined amount. Curve (b) of FIG. 7 shows the change in potential between the collector and the emitter of the transistor 38. In the circuit according to FIG. 6, diode 52 and resistor 53 are provided to hold the voltage across capacitor 50. The aforementioned effect does not occur if these elements are omitted.

Wenn die Folgefrequenz des Erregersignals ansteigt, steigt auch, wie in F i g. 9 dargestellt, der Mittelwert des Erregerstroms an, da der Erregerstrom im ersten Zeitabschnitt der Erregung groß ist, und die Periode, während der der Erregerstrom einen kleinen Mittelwert besitzt, abnimmt. Bei bekannten Schaltungen hat der Mittelwert des Erregerstromes die Tendenz, wie in F i g. 8 dargestellt, in Abhängigkeit von der Folgefrequenz abzunehmen.As the repetition rate of the excitation signal increases, it also increases, as in FIG. 9, the mean value of the excitation current, since the excitation current is large in the first period of excitation, and the period during which the excitation current has a small mean value decreases. At acquaintances Circuits, the mean value of the excitation current has the tendency, as in FIG. 8 shown, depending decrease from the repetition rate.

Hierzu 6 Blatt ZeichnungenIn addition 6 sheets of drawings

609 650/198609 650/198

Claims

Patent claims:

1. Drive circuit for a polyphase electric stepper motor, in which the individual Excitation coils assigned to phases connected on the one hand to a DC voltage source, on the other hand, are connected to a driver circuit assigned to the respective phase, furthermore an excitation control circuit with several, each connected to one of the driver training courses Outputs is provided, the excitation control signals at their outputs when a control pulse sequence is received in the prescribed phase relationship to one another, furthermore each of the driver circuits a circuit connected to the excitation coil for chopping the Contains DC voltage as a function of the value of the excitation current through which the DC voltage can be repeatedly switched on and off alternately to the excitation coil, and a current measuring circuit for detecting a voltage corresponding to the excitation current, characterized in that that the duration of the first, during the rise time of the excitation control signal as occurring excitation current impulses caused by chopping the DC voltage the following excitation current pulses through a measuring current control circuit (25, 44) by means of corresponding influence of the current measuring circuit (resistor 39) detected Voltage can be extended and that the output of the measuring current control circuit via a gate circuit (21, 46) is connected to the control input of the circuit (23) (F 1 g. 2 A and 5).

2. Drive circuit according to claim 1, characterized in that the measuring current control circuit (25) from a connected in parallel to the grounded current measuring circuit (resistor 39) There is a series connection of a first resistor (40) and a grounded capacitor (41) and that the output of the measuring current control circuit (25) at the capacitor (41) and the resistor (40) is connected.

3. Drive circuit according to claim 1, characterized in that the measuring current control circuit (44) is arranged on the input side of the drive circuit and consists of a parallel circuit one capacitor (50) in series with a second resistor (51) and one in series to a third resistor (53) lying in the direction of the output of the measuring current control switch circuit (44) polarized diode (52) and that the output of the current measuring circuit (resistor 39) and the output of the measuring current control circuit (44) via a compound circuit (45) are connected to the gate circuit (46).