DE2312170B1 - Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Schrittmotors - Google Patents

Description

• An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird der Gegenstand der Erfindung nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit einer Überwachungseinrichtung zum überwachen der Steuerimpulslänge, F i g. 2 eine Schaltungsanordnung mit einer Über-
• wachungseinrichtung zum Üb erwachen der Spannungs- bzw. Stromzeitfläche der Steuerimpulse.
• In Fig. 1 ist mit M1 ein erster monostabiler Multivibrator bezeichnet, dem Steuerimpulse Us zugeführt sind. Der Ausgang dieses ersten Multivibrators ist mit dem einen Eingang einer UND-Stufe Nl verbunden. Der andere Eingang dieser UND-Stufe ist mit dem Eingang des ersten Multivibrators M1 verbunden, d. h. diesem anderen Eingang der UND-Stufe werden die Steuerimpulse Us direkt zugeführt.
• Mit ihrem Ausgang ist die UND-StufeN1 mit dem Eingang eines zweiten monostabilen Multivibrators M2 verbunden. Dieser zweite Multivibrator M2 steuert einen Transistor T, der mit einem Schrittmotor in Reihe geschaltet ist. Der Schrittmotor und die Multivibratoren M1 und M2 sind an eine Gleichspannungsquelle Ug angeschlossen.
• In F i g. 2 sind mit M wiederum ein Schrittmotor und mit T ein mit diesem in Reihe geschalteter Transistor bezeichnet. Der Schrittmotor liegt über den Transistor T wiederum an einer Gleichspannung Ug.
• Die Basis des Transistors T ist über einen Entladewiderstand R1 mit der Kathode eines als bistabiles Halbleiterschaltelement vorgesehenen Thyristors T 1 verbunden. Mit seiner Anode ist dieser Thyristor T1 an den Kondensator C eines Reihen-RC-Gliedes R3, C angeschlossen. Dem Kondensator C ist ein Parallelwiderstand R 2 zugeordnet. Die Steuerelektrode des Thyristors T1 ist über eine Zenerdiode Z mit der Anode des Thyristors T 1 verbunden.
• Die Schaltungsanordnung nach F i g. 1 arbeitet wie folgt: Gelangt ein Steuerimpuls Us an den Eingang des ersten Multivibrators M1, so erscheint an dessen Ausgang erst nach einer eingestellten Verzögerungszeit ein Signal. Dieses Signal wird dann dem einen Eingang der UND-Stufe N1 zugeführt. Steht zur gleichen Zeit noch der Steuerimpuls Us am anderen Eingang an, so erscheint am Ausgang der UND-Stufe ein Signal, durch welches der zweite Multivibrator angesteuert wird. Der zweite MultivibratorM2 gibt daraufhin ein Steuersignal von bestimmter Länge an den Transistor T. Der Motor M wird dadurch für die Dauer des von dem zweiten Multivibrator M2 abgegebenen Signals an die Spannung Ug gelegt.
• Trifft am Eingang des ersten MultivibratorsM1 ein Störimpuls ein, dessen Länge kürzer ist als die eingestellte Zeit an dem ersten Multivibrator Ml, so erscheint während der Dauer des Störimpulses kein Signal am Ausgang des ersten MultivibratorsM1.
• Somit erscheint während der Dauer des Störimpulses nicht an beiden Eingängen der UND-Stufe ein Signal und diese Stufe gibt daher auch kein Ausgangssignal an den zweiten Multivibrator M2. Durch die Schaltungsanordnung werden somit Störimpulse unterdrückt.
• Bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 wird ein Steuerimpuls Us dem Reihen-RC-Glied R 3, C zugeführt. Durch den Steuerimpuls Us wird der Kondensator C entsprechend der Zeitkonstanten dieses RC-Gliedes aufgeladen. Sobald die Spannung an dem Kondensator C den Wert der Zenerspannung der Zenerdiode Z erreicht hat, wird der Thyristor T 1 gezündet. Dadurch erhält der Transistor T über den EntladewiderstandR1 einen Steuerstrom und wird aufgesteuert. Der Motor M liegt damit an der Gleichspannung Ug.
• Damit die Spannung an dem Kondensator C den Wert der Zenerspannung der Zenerdiode Z erreichen kann, ist eine bestimmte Spannung und Dauer eines Impulses erforderlich. Auf diese Weise können Stör-und Steuerimpulse unterschieden werden. Das Reihen-RC-Glied R3, C ist also so zu bemessen, daß an dem Kondensator beim Auftreten eines Stönmpulses nicht die Zenerspannung der Zenerdiode Z erreicht wird.
• Diese Schaltungsanordnung zeichnet sich besonders durch eine geringe Ruhestromaufnahme aus. Die wirksame Steuerlänge eines Steuerimpulses wird durch die Kondensatoraufladung nicht beschnitten, da der während der Aufladezeit des Kondensators C in diesen hineinfließende Ladestrom am Ende des Steuerimpulses Us über den Thyristor Tl und den Entladewiderstand R 1 dem Transistor T als Entladestrom zugeführt wird. Durch entsprechende Dimensionierung des Widerstandes R 3 und des Entladewiderstandes R 1 können die Aufladezeit und die Entladezeit entsprechend angepaßt werden, so daß die wirksame Steuerlänge eines Impulses nicht beschnitten wird.
• Über den Parallelwiderstand R 2 kann sich der Kondensator nach einer Aufladung durch einen Störimpuls jeweils wieder entladen, so daß eine allmähliche Aufladung des Kondensators C durch mehrere Störimpulse bis zur Höhe der Zenerspannung der Zenerdiode Z sicher vermieden wird.
• Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist besonders vorteilhaft für Schrittmotoren kleiner Steuerleistung, da solche Schrittmotoren insbesondere durch Störimpulse zu Fehlschaltungen veranlaßt werden können.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Schrittmotors, bei der im Stromkreis des Schrittmotors ein durch Steuerimpulse steuerbares Halbleiterelement angeordnet ist, d a d II r cli g e -kennzeichnet, daß die Steuerimpulse(Us) über eine Überwachungseinrichtung, durch die die Länge der Steuerimpulse (Us) oder deren Spannungs- bzw. Stromzeitfläche überwacht wird, dem steuerbaren Halbleiter (Transistor T) zugeführt sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerimpulse (Us) über ein Verzögerungsglied (monostabiler Multrivibrator M1) dem einen Eingang einer Verknüpfungsschaltung (Und-Stufe N1) und deren anderem Eingang direkt zugeführt sind, daß ferner der Ausgang der Verknüpfungsschaltung mit einem Zeitglied (monostabiler Multivibrator M2) verbunden ist, welches beim Empfang eines Signals durch die Verknüpfungsschaltung das steuerbare Halbleiterelement (Transistor T) so lange durchsteuert, bis der Motor (M) mit Sicherheit um einen Schritt weitergeschaltet ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verzögerungsglied ein erster (M1) und als Zeitglied ein zweiter monostabiler Multivibrator (M2) vorgesehen ist und die Verknüpfungsschaltung aus einer UND-Stufe (N1) besteht.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Halbleiterelement (T) mit seinem Steuereingang über ein mit einem Entladewiderstand(R1) in Reihe liegengendes bistabiles Halbleiterschaltelement (ThyristorTl) an den Kondensator(C) eines durch die Steuerimpulse (Us) beaufschlagten Reihen-RC-Gliedes (R3, C) angeschlossen ist und die Steuerelektrode des bistabilen Halbleiterschaltelementes (Thyristor T1) über eine Zenerdiode (Z) mit der positiven Elektrode des bistabilen Halbleiterschaltelementes verbunden ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Kondensator(C) des Reihen-RC-Gliedes (R3, C) ein Parallelwiderstand (R2) angeordnet ist.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Schrittmotors, bei der im Stromkreis des Schrittmotors ein durch Steuerimpulse steuerbares Halbleiterelement angeordnet ist.

   Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DT-AS 1488 113 bekannt. Durch eine elektronische Steuereinrichtung werden bei dieser bekannten Schaltungsanordnung die dem Schrittmotor zugeführten Erregerimpulse unabhängig von der Höhe der jeweils am Motor anliegenden Gleichspannung stets konstant gehalten. Zur Abgabe eines Erregerimpulses wird die elektronische Steuereinrichtung jeweils durch ein von fern gesendetes Steuersignal angeregt. Eine Anregung der elektronischen Steuereinrichtung kann bei dieser bekannten Schaltungsanordnung auch durch einen am Steuereingang eintreffenden Störimpuls erfolgen.

   Die für die Steuerung von Schrittmotoren zur Verfügung stehende Steuerspannung selbst ist in vielen Fällen nicht konstant, sondern schwankt in weiten Grenzen. Infolge dieser betriebsbedingten Spannungsschwankungen ist es besonders schwierig, einen Schrittmotor so zu bemessen, daß er nicht auf Störimpulse anspricht, deren Spannung größer ist als die jeweils vorhandene Steuerspannung. So besteht z. B.

   für Schrittmotoren, die in Gebührenzählern von Fernsprecheinrichtungen eingesetzt werden, die Forderung daß diese Motoren nicht auf Störimpulse mit einer Spannung von 15 V und einer Dauer bis zu 10 Millisekunden ansprechen. Dagegen sollen diese Schrittmotoren auf Steuerimpulse mit einer Spannung von 7 Volt und einer Mindestdauer von 60 Millisekunden sicher ansprechen. Es besteht zwar die Möglichkeit, einen Schrittmotor auch bei einem derartigen Verhältnis von Störimpuls zu Steuerimpuls so zu konstruieren, daß er nicht auf die Störimpulse anspricht.

   Der konstruktive Aufbau eines solchen Schrittmotors wird jedoch sehr aufwendig und die Herstellungskosten entsprechend hoch.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Schrittmotors so auszubilden, daß ein Ansprechen des Schrittmotors auf Störimpulse verhindert wird.

   Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art nach der Erfindung dadurch, daß die Steuerimpulse über eine Uberwachungseinrichtung, durch die die Länge der Steuerimpulse oder deren Spannungs- bzw.

   Stromzeitfläche überwacht wird, dem steuerbaren Halbleiter zugeführt sind.

   Eine Überwachung der Steuerimpulslänge kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß die Steuerimpulse über ein Verzögerungsglied dem einen Eingang einer Verknüpfungsschaltung und deren anderem Eingang direkt zugeführt sind, daß ferner der Ausgang der Verknüpfungsschaltung mit einem Zeitglied verbunden ist, welches beim Empfang eines Signals durch die Verknüpfungsschaltung das steuerbare Halbleiterelement so lange durchsteuert, bis der Motor mit Sicherheit um einen Schritt weitergeschaltet ist. Vorteilhafterweise kann als Verzögerungsglied ein erster und als Zeitglied ein zweiter monostabiler Multivibrator vorgesehen werden und die Verknüpfungsschaltung aus einer UND-Stufe bestehen.

   Eine Überwachung der Spannungs- bzw. Stromzeitfläche der Steuerimpulse erfolgt nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß das steuerbare Halbleiterelement mit seinem Steuereingang über ein mit einem Entladewiderstand in Reihe liegendes bistabiles Halbleiterschaltelement an den Kondensator eines durch die Steuerimpulse beaufschlagten Reihen-RC-Gliedes angeschlossen ist und die Steuerelektrode des bistabilen Halbleiterschaltelementes über eine Zenerdiode mit der positiven Elektrode des bistabilen Halbleiterschaltelementes verbunden ist. Es kann ferner vorteilhaft sein, zu dem Kondensator des Reihen-RC-Gliedes einen Parallelwiderstand anzuordnen.