DE2217383C3

DE2217383C3 - Antriebsanordnung für den Anforderungsbetrieb von Lochstreifenlesegeräten

Info

Publication number: DE2217383C3
Application number: DE19722217383
Authority: DE
Inventors: Julius Dr.rer.nat 8500 Nürnberg Brunner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1972-04-11
Publication date: 1976-09-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung für den Anforderungsbetrieb von Lochstreifenlesegeräten, bei der der Antrieb für die Antriebswalze über ein bistabiles Schaltelement durch einen Anforderungsimpuls gestartet und durch einen von der Winkelstellung der Antriebswelle abhängigen, .-s ist DeKanu., *«-. Antrieb eines Lochstreifens in tinem Lochstreifenlesegerät einen Schrittmotor zu verwenden. Elektrische Schrittmotoren lassen sich erfahrungsgemäß infolge der relativ großen Massen· Seit de! Läufers nur bis zu einer Schnttgeschwindkkeh von 200 Schritten pro Sekunde einsetzen. Außerdem neigen sie bei höherer Schnttgeschwindigkeli zum Überschwingen ihrer Schnttstellung, was

in vielen Fällen unerwünscht ist.

Ferner ist bekannt, als Antriebsmotor einen dauernd

laufenden Motor zu verwenden, an dem das Band ζ B mit Hilfe einer Andrückvorrichtung zum Weitertransport angekuppelt wird. Schwierigkeiten bereitet Ebä die Einhaltung genauer Schnttstelungen insbesondere bei hohen Schrittgeschwindigkeiten Schwierigkeiten bereitet aber auch das reibungslose Zusammenwirken des Streifenantnebs mit dem Antrieb deXreivornchtungdesLochstr^fenlesegerätesAus

diesem Grunde muß zwischen der Auf- undI Abwickelwalze ein Vorratsweg, beispielsweise durch Einbau einer oder mehrerer Schleifen, vorgesehen sein.

Es ist ferner eine Antriebsanordnung der eingangs beschriebenen Art bekanntgeworden (DT-OS 19 54 532^X bei der als Antrieb für die Antriebswaize ein'dauernd laufender Motor verwendet wird der mit dieser über ein elektromagnetische Kupplung in Antriebsverbindung steht. Die elektromagnetische Kupplung wird durch elektrische Signale erregt, wobei das Einrücken der Kupplung über ein bistabiles Schaltelement durch einen Anforderungsimpuls erfolgt während das Ausrücken durch einen von der Winkelstellung der Antriebswelle abhängigen, durch pinen Winkelstellungsgeber ausgelösten Stopimpuls gesteuert wird. Auch bei dieser bekannten Antriebsvorrichtung bereitet die Einhaltung genauer Schnttstellungen infolge des unvermeidlichen Nachlaufes insbesondere bei hohen Schrittgeschwindigkeiten erhebliche Schwierigkeiten. Der Nachlauf hangt von den jeweiligen Reibungsverhältnissen ab, die verschiedenen Einflüssen unterliegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugi nde, eine Antriebsanordnung für den Anforderungsbetrieb von Lochstreifenlesegcräten zu schaffen, mit der nicht nur hohe Bandgeschwindigkeiten erzielbar sind, sondern auch die einzelnen Schrittstellungen exakt eingehalten werden können. Außerdem sollen die Vorratsspeichcr vor den Auf- und Abwickelrollen möglichst klein gehalten werden können.

Die Antriebsanordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb ein in der Drehzahl regelbarer Gleichstrommotor vorgesehen ist dem ein Regelkreis Tür die Winkelstellung und ein Regelkreis für die Winkelgeschwindigkeit der Antriebswaize zugeordnet ist und daß der Regelkreis Tür die Winkelgeschwindigkeitdurchden Anforderungsimpuls

und der Regelkreis für die Winkelstellung durch den gleichzeitig als Stopsignal dienenden Leseimpuls wirksam wird.

Für den Anforderungsbetrieb ist es besonders vorteilhaft, daß eine Grenzwertstufe vorgesehen ist, die veranlaßt, daß der Regelkreis für die Winkelstellung erst wirksam wird, wenn der Betrag des Geschwindigkeits-Sollwertes einen bestimmten Grenzwert unterschreitet und umgekehrt, wenn der Betrag des Geschwindigkeits-Sollwertes einen bestimmten Grenzwert überschreitet, wird der Regelkreis Pur die Winkel-

ellung unwirksam und der Regelkreis für die Winkelgeschwindigkeit wirksam. Mit einer solchen Antriebsanordnung lassen sich Schrittzahlen von etwa 500 Schritten/Sek. erreichen.

Eine besonders exakte Winkelsteiiungserfassung w'rd mit einem Winkelstellungsgeber erzielt, welcher

die Sienale sin -^ und - cos "^- abgibt, aus denen ein Signal der Funktion sin ~- ■ sign {- cos ~j gebildet wird, wobei α die Winkelposition und η die Anzahl der Raststellungen pro Umdrehung der Antriebswalze bedeuten.

An Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt ist, wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F j 2. 1 eine Antriebsanordnung für den Anforderunesbetrieb eines Lochstreifenlesegerätes bei Verwendung sowohl eines Regelkreises für die Winkelstellung als auch eines Regelkreises für die Winkelgeschwindigkeit,

F i g· 2 einen besonders gunstigen Signalverlauf für den Winkel-Funktionsgebcr.

F i g. 2a und F i g. 2b die Signale zur Bildung des Signals "gemäß F i g. 2, Fi g. 2c winkelstellungsabhänsiige Leseimpulse und

f"j ε. 3 ein Schaltungsbeispiel zur Bildung der Funktion gemäß F i g. 2.

Mit Λί ist in F i g. 1 ein in der Drehzahl regelbarer Gleichstrommotor bezeichnet, und zwar ein solcher, der eine sehr geringe Massenträgheit des Läufers besitzt. Die Welle des Motors treibt eine in der Zeichnung nicht dargestellte Stachelwalze an zum Antrieb eines Lochstreifens. Ferner werden von der Welle des Gleichstrommotors M eine Tachomaschine T zur Bildung des Drehzahl-Istwertes und ein Funktionsgeber FG zur Bildung des Winkelsiellungs-lslwertes angetrieben. Der Funktionsgeber FG gibt beispielsweise Signale gemäß F i g. 2a und 2b ab. Mit Hilfe einer Funktionsstufe FS (F i g. 3) wird aus diesen beiden Signalen die in F i g. 2 darsgestelltc Funktion gebildet, was weiter unten noch näher erläutert wird. Diese Funktion wird einem Winkelstellungsregler P zugeführt. Der Winkelstellungsregler P beeinflußt über einen Schalter Sl und eine Steuerschaltung ST den Gleichstrommotor M. Ferner ist ein Winkelgeschwindigkeitsregler V vorgesehen, der über einen Schalter S2 ebenfalls auf die Steuerschaltung ST einwirkt. Der Winkelgeschwindigkeitsregler V crhä!t seinen Istwert von der Tachomaschinen T über einen Widerstand K1. Der Geschwindigkeitssollwert v* des K-Reglers kann mit Hilfe der beiden Schalter S3 und S4 wahlweise entweder auf einen bestimmten Wert u_s oder auf den Wert Null gesetzt werden. Die Schalter S1 bis S4 sind vorzugsweise kontaktlos ausgebildet. Die Ansteuerung der Schalter S3 und S4 erfolgt über eine bistabile Kippstufe K, wobei über die obere Lösung ein Anforderungssignal A und über die untere Leitung ein Leseimpuls L eingegeben werden kann. Mit G ist eine Grenzwertstufe bezeichnet, die in Abhängigkeit von der Höhe des Geschwindigkeitssollwertes ρ* entweder den Schalter S1 oder den Schalter S2 einschaltet. Damit wird bezweckt, daß bei Unterschreiten eines bestimmten oberen Grenzwertes des Gcschwindigkeits-Sollwertes der Winkelgeschwindigkeitsregler V wirkungslos gemacht und der Winkelstelluniisreulcr P zur Wirkung gebracht wird, über-

schreitet dagegen der Betrag des Geschwindigkeitssollwertes v* wieder den genannten Grenzwert, dann wird der Winkelstellungsregler P wirkungslos und der Winkclgeschwindigkeitsregler V im Eingriff sein. Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 ist wie folgt: Das Stachelrad möge in der

Position k · — ^T- (k = 1, 2.. .n) stehen. Soll nun das

Stachelrad um eine Position weitergeschaltet wer-

den, wird ein Anforderungsimpuls A auf die bistabile Kippstufe K gegeben. Diese setzt den Geschwindigkeitssollwert v* über den Schalter S3 auf den Wert u_s. Da dieser Wert über dem Grenzwert der Grenzwertstufe liegt, schließt ein Signal der Grenz-

wertstufe G den Schalter S 2 und öffnet den Schalter S1, so daß nur der Winkelgeschwindigkeitsregler V zur Wirkung kommt. Der Winkelgeschwindigkeitsregler V sucht nun diese Sollgeschwindigkeit einzuregeln. In der Position (k + 1/2) 2π/η wird durch einen Lese-

impuls L die bistabile Kippstufe K umgestoßen, wodurch über den Schalter S4 der Geschwindigkeitssollwert v* auf Null gesetzt wird. Beim Unterschreiten des oberen Grenzwertes spricht die Grenzwertstufe G erneut an und öffnet Schalter S2, während der SchalterSl schließt. Damit wird der Winkelstellungsregler P wirksam, und dieser sucht den Motor in die neue Position (k 4 1)2.τ/η einzustellen. Falls nach der Übernahme der Information sofort ein neuer Anforderungsimpuls A auf die Kippstufe gegeben wird,

wird der Geschwindigkeitssollwert v* wieder auf den Wert u_s gesetzt, und der Leser liest praktisch mit der konstanten Geschwindigkeit v*. Wenn von der Übernahme der Information an bis zur Anforderung einer neuen eine mehr oder weniger kurze Zeit vergeht, wird durch den Winkelstellungsregler P die Geschwindigkeit des Motors reduziert oder in den Raststellungen auf Null gebracht, bis eben wiederum eine neue Information durch einen Anforderungsimpuls A angefordert wird.

F i g. 2 zeigt einen besonders günstigen Signalverlauf für den Winkelfunktionsgeber; er entspricht

der Funktion sin · J' sign ( — cos · -," J, wobei α die Winkelstellung des Stachelrades und η die Anzahl der Stacheln am Umfang bedeutet. Wird ein solches Signal einem Regler für die Winkelstellung als Sollwert zugeführt, so sind die Winkelstellungen n_k = k ■

(k = 1, 2.. . n) stabile Stellungen. Der Phasen-

sprung bei ( k + i) ⁿ kann dann zur Erzeugung der winkelstellungsabhängigen Leseimpulse gemäß Fig. 2c benutzt werden.

Zur Realisierungdes Signals sin ""■ sign(-cos "y

kann mit der den Lochstreifen antreibenden Stachelwalze eine periodisch magnetisierte Magnetscheibe

mit ., Magnetisierungsperioden verbunden sein.

Zwu räumlich feststehende und gegeneinander justierte

Hallgeneratoren liefern die Signale sin -y- bzw.

— cos y gemäß F i g. 2a und 2b. Das erste Signal

sin j wird verstärkt (Faktor V) und invertiert, das zweite Signal -cos "~ einem bistabilen Kippverstärker K 2 zugeführt, so daß ein binäres Signa! B

entsteht, das den Zustand H hat für solche Winkcl-

bcreiche, in denen -cos —■ größer als Null ist und den Zustand L für Bereiche, in denen

cos j kleiner

als Null ist. Nun wird mit Hilfe zweier Schalter 55 und S6, die beispielsweise Feldeffekttransistoren sein können, und Ansteuerstufen An für B = H das Signal V ■ sin ■ I' zum Ausgang des Winkelfunktionsgebers FS durchgeschaltet, für B = L das Signal - V- sin · "" .

Die eriindungsgemäßc Antriebsanordnung ist auch als Schrittantrieb für Positionssteuerungen verwendbar. Der Winkelfunktionsgeber kann auch anders ausgebildet sein; auch kann ein ähnlich verlaufendes Signal Verwendung finden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

durch einen Winkelstellungsgeber ausgelösten Stop- Patentansprüche:

1. Antriebsanordnung für den Anforderungsbetrieb von Lochstreifenlesegeräten, bei der der Antrieb für die Antriebswalze über ein bistabiles Schaltelement durch einen Anforderungsimpuls gestartet und durch einen von der Winkelstellung der Antriebswelle abhängigen, durch einen Winkelstellungsgeber ausgelösten Stopimpuls angehalten \o wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb ein in der Drehzahl regelbarer Gleichstrommotor (M) vorgesehen ist, dem ein Regelkreis für die Winkelstellung (FG, FS, P, S₁) und ein Regelkreis für die Winkelgeschwindigkeit der Antriebswaize (T, V, S₂) zugeordnet ist und daß der Regelkreis für die Winkelgeschwindigkeit (T, V, S₂) durch den Anforderungsimpuls (A) und der Regelkreis für die Winkelstellung (FG, FS, P,

S₁) durch den gleichzeitig als Stopsignal dienenden Leseimpuls (L) wirksam wird.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grenzwertstufe (G) vorgesehen ist, die veranlaßt, daß der Regelkreis (FG, FS, P, S₁) für die Winkelstellung erst wirksam wird, wenn der Betrag des Geschwindigkeits-Sollwertes (v*) einen bestimmten Grenzwert unterschreitet und umgekehrt, wenn der Betrag des Geschwindigkeits-Sollwertes (v*) einen bestimmten Grenzwert überschreitet, wird der Regelkreis für die Winkelstellung (FG, FS, P, S₁) unwirksam und der Regelkreis für die Winkelgeschwindigkeit (T, V, S₂) wirksam.

3. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelstellung der Antriebswalze mit Hilfe eines Winkelstellungsgebers (FG) erfaßt wird,

welcher die Signale sin "~ und - cos '—■ abgibt,

aus denen ein Signal der Funktion sin -y ■ sign f- cos "ί¹-J gebildet wird, wobei « die Winkelposition und μ die Anzahl der Raststellungen pro Umdrehung der Antriebswalze bedeutet.

4. Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Winkelstellung eine periodisch magnetisierte Magnetscheibe mit \ Magnetisierungsperioden verbunden ist, an welcher zwei feststehende, um 90° el gegeneinander versetzte Hallgeneratoren derart angeordnet sind, daß sie die Signale sin ₂"

bzw. -cos "" abgeben.