DE2351212A1

DE2351212A1 - Einrichtung zum einstellen von schrittmotoren auf eine beliebige zwischenposition

Info

Publication number: DE2351212A1
Application number: DE19732351212
Authority: DE
Inventors: Ulrich Walsczyk
Original assignee: Zentronik VEB
Current assignee: Zentronik VEB
Priority date: 1972-11-03
Filing date: 1973-10-12
Publication date: 1974-05-16
Also published as: FR2205772B3; DE2351212B2; FR2205772A1; DD100593A1

Description

9. 11. 1973

EN El 158-Ru/Si

Einrichtung zum Einstellen von Schrittmotoren auf eine beliebige Zwischenposition

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einstellen von Schrittmotoren auf eine beliebige Zwischenposition zwischen jeweils zwei ihrer durch ihre Bauweise vorgegebenen Haltepositionen und zum schrittweisen Schalten unter Beibehaltung der Verdrehung, beispielsweise für die Synchronisation mit der Anfangsstellung und dem anschließenden zeilenweisen Transport einer Magnetkontokarte in einer buchungstechnischen Anlage.

Es ist bekannt, mittels Schrittmotoren, die entsprechend ihres konstruktiven Aufbaus und ihrer schaltungsmäßigen Steuerung eine schrittweise Drehbewegung ausführen, vielfältige Positionieraufgaben zu lösen. Auf Grund der konstruktiv bedingten Verhältnisse und der leistungsmäßigen Anforderungen kann die Schrittweite nicht beliebig klein gemacht werden« Der Schrittmotor kann innerhalb einer Schrittweite keine Zwischenposition einnehmen· Es ist weiter bekannt, den Rotor eines Schrittmotors aus seiner Halteposition um einen kleinen Winkelbetrag vorwärts oder rückwärts

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zu verdrehen, indem die am Aufbau des Magnetfeldes beteiligten elektrischen Wicklungen mit einem kleinen zusätzlichen Differenzstrom beaufschlagt werden, ^aa sich dabei verlagernde Magnetfeld führt zu einer Yerdrehung des Läufers um einen geringen Betrag (siehe IEEE Transactions on automatic control, August 1969, S. 394).

Der Nachteil der bekannten Einrichtungen besteht darin, daß die Zuführung unterschiedlich, großer Ströme zu einzelnen elektrischen Wicklungen des Sohrittmotors, beispielsweise mittels Leistungsverstärkern, die bei Anliegen unterschiedlich großer Steuerspannungen unterschiedliche Ströme in der Ausgangslei— tung fließen lassen, aufwendig und ökonomisch unvorteilhaft ist.

Der Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung einer Einrichtung zum Einstellen von Schrittmotoren auf beliebige Zwischenpositionen mit möglichst einfachen und wenig aufwendigen Mitteln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Einstellen von Schrittmotoren auf eine beliebige Zwischenposition zwischen jeweils zwei ihrer durch ihre Bauweise vorgegebenen Haltepostionen und zum schrittweisen Schalten unter Beibehaltung der Yerdrehung zu schaffen.

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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß jeder elektrischen Wicklung des Schrittmotors eine Torschaltung mit zwei Eingangsleitungen und einer Steuerleitung vorgeschaltet ist, wobei die eine Eingangsleitung in an sich bekannter Weise der Stromversorgung der elektrischen Wicklungen für den Normalbetrieb des Schrittmotors dient und die Torsohaltung in entsprechender Weise passieren kann, während alle· anderen Eingangsleitungen an einen Impulsgenerator angeschlossen sind und in Abhängigkeit von entsprechenden Steuersignalen der Steuerleitungen über die Torschaltungen mit der ersten oder letzten der an der Bildung des Magnetfeldes für die jeweilige Halteposition beteiligten elektrischen Wicklungen, bzw, mit einer der den an der Bildung des Magnetfeldes beteiligten Wicklungen benachbarten Wicklungen des Sohrittmotors in Verbindung bringbar sind und daß die Steuersignale in an sich bekannter Weise in einem Steuergerät in Abhängigkeit der zu synchronisierenden Stellung des Schrittmotors und des schrittweise zu transportierenden Gegenstandes; gebildet werden· Der Impulsgenerator kann für die Abgabe von in gewissen Grenzen regelbaren Frequenzen, von einer bestimmten Frequenz mit einem regelbaren Tastverhältnis oder von einer oder mehreren konstanten Frequenzen oder Tastverhältnissen geeignet sein.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel ■näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig· is ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung,, Fig. 2: das Blockschaltbild nach Fig. 1 in einer anderen Ausfuhr ungsvariante·

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Ein Schrittmotor 1 (Fig. 1 und 2), der beispielsweise mit fünf elektrischen Wicklungen ausgestattet ist, steht über bekannte und daher nicht näher zu beschreibende mechanische Mittel mit Transportrollen 2 in Verbindung· Die Transportrollen 2 sind für den zeilenweisen Transport jeweils einer Magnetkontokarte 3, die von einer nicht gezeigten Einrichtung zugeführt wird, vorgesehen· Jeder elektrischen Wicklung des Schrittmotors 1 ist ein Schaltverstärker V1 ... T5 zugeordnet, dem eine Torschaltung T1 .«· T5 vorgeschaltet ist· Jede der Torschaltungen T1 ... T5 verfügt über eine Eingangsleitung E1, eine weitere Eingangsleitung E2 und eine Steuerleitung S· Die Steuerleitungen S sind an ein. Steuergerät 4, die Eingangsleitungen E1 an einen Impulsverteiler 5 und iie Eingangsleitungen B2, die alle untereinander verbunden sind, an einen Ausgang A eines Impulsgenerators 6 angeschlossen. Dem Impulsverteiler 5 wird die Energie für den normalen Antrieb des Schrittmotors 1 über das Steuergerät 4 von einem spannungsgesteuerten Impulsgenerator 7 zugeführt, der von einer bekannten Besohleunigungs- und Verzögerungsschaltung 8 beeinflußbar ist. Von dem Impulsverteiler 5 zum Steuergerät 4 führt eine R'ückmeldungsleitung R. In der Transportbahn der Magnetkontokarte 3 befindet sich ein fotoelektrischer Fühler 9, der über bekannte elektrische Mittel durch eine Fotosignalleitung F mit dem Steuergerät 4 in Verbindung steht. Eine den Impulsgenerator 6 steuernde Synchronisierschaltung 10 ist durch eine Befehlsleitung B und eine Haltesignalleitung H mit dem Steuergerät 4 verbunden· Anstelle der Synohronisierschaltung 10

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and des Impulsgenerator 6 sind in einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung (Fig· 2) zwei astabile Multivibratoren 11; 12 angeordnet, deren Impulse über Impulsleitungen J1J J2 einer Torschaltung T6 zugeführt werden. An die Torschaltung T6 ist eine von dem Steuergerät 4 kommende Umschaltleitung U angeschlossen. D₈₃₃ Ausgang der Torschaltung T6 ist mit den Ein— gangsleitungen E2 der Torschaltung T1 ... T5 verbunden·

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt:

Bei der bekannten. Arbeitsweise des Schrittmotors 1 erhalten dessen elektrische Wicklungen ihre Arbeitsenergie von der Beschleunigungs- und Verzögerungsschaltung 8 und dem Impulsgenerator 7 über das Steuergerät 4, den Impulsverteiler 5, die Torschaltungen ΤΊ ... T5 und die Schaltverstärker Y1 ... V5. Die Umfangsgeschwindigkeit der TransportroIlen 2 stimmt dabei mit -der Geschwindigkeit einer ankommenden Magnetkontokarte 3 überein. Wenn die von den Transportrollen 2 erfaßte Magnetkontokarte 3 den fotoelektrischen Fühler 9 erreicht, überträgt dieser ein Signal über die Fotosignalleitung F zu dem Steuergerät 4. Das Steuergerät 4 verhindert die weitere Arbeit des Impulsverteilers 5. Der Schrittmotor 1 bleibt dadurch in einer Stellung stehen, die maximal eine Schrittweite von der Stellung entfernt sein kann, in der die Magnetkontokarte 3 das Signal in dem fotoelektrisohen Fühler 9 auslöste. Über die Rückmeldungsleitung R wird dem Steuergerät 4 die augenblickliche Stellung des Schrittmotors 1 signalisiert, d.h., das Steuergerät 4 ist über diejenigen Torschaltungen

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T1 ... T5 informiert,, die die augenblickliche Stellung des Schrittmotors 1 bestimmen und den vom Impulsverteiler 5 über die jeweiligen Eingangsleitungen E1 ankommenden Strom weiterleiten· Das Steuergerät 4 veranlaßt in bekannter Weise die Syzichronisiersohaltung 10 und den Impulsgenerator 6 zur Erzeugung von Impulsen, die über die Eingangsleitung E2 an allen TorsGhaltungen T1 ... T5 anliegen. Das Steuergerät 4 entscheidet nunmehr, welche der Torschaltungen T1 ... T5 über die entsprechende Steuerleitung S umgeschaltet werden soll, um die auf der Eingangsleitung E2 anliegenden Impulse auf die zugeordnete elektrische Wicklung des Schrittmotors 1 weiterzuleiten. Je nachdem, ob der Schrittmotor 1 aus seiner Halteposition um einen gewissen Betrag, der kleiner als eine Schrittweite ist, vorwärts oder rückwärts bewegt werden soll, wird eine der beiden benachbarten Torschaltungen T1 ... T5 oder die erste bzw. letzte derjenigen Torschaltungen T1 ... T5, die augenblicklich die Halteposition des Schrittmotors 1 mitbestimmen, auf den Durchgang der Eingangsleitung E2 umgeschaltet. Dadurch werden eine oder mehrere elektrische Wicklungen des Schrittmotors 1 von einem Gleichstrom und die auf Durchgang der Eingangsleitung E2 umgeschaltete elektrische Wicklung von einem Impulsstrom erregt. Im Ausführungsbeispiel sind fünf elektrische Wicklungen für den Schrittmotor vorgesehen, die im sogenannten 2-3-2-Betrieb geschaltet werden. Das Magnetfeld, das die übliche Halteposition des Schrittmotors bestimmt, wird folglich abwechselnd durch zwei bzw, drei elektrische Wicklungen gebildet. Das Steuergerät 4 arbeitet in be-

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kannter, nicht zur Erfindung gehörender Weise derart, daß bei zwei beteiligten elektrischen Wicklungen eine benachbarte, bei drei beteiligten elektrischen Wicklungen die erste bzw. letzte der beteiligten Wicklungen mit den Impulsen der Eingangsleitung E2 beaufschlagt wird. Die so beaufschlagten elektrischen Wicklungen erzeugen ein Magnetfeld, dessen Nullage yon der des durch die Eingangsleitungen E1 gebildeten abweicht. Der Rotor des Schrittmotors 1 wird durch die Gesamtwirkung des Magnetfeldes aller beteiligten Wicklungen um einen gewissen Betrag aus seiner Halteposition verdreht. Der sich mit der Frequenz des Impulsgenerators 6 periodisch verändernden Nullage des resultierenden magnetischen Feldes kann der Schrittmotor 1 auf Grund der Trägheit seines Rotors und der mechanisch gekuppelten Massen nicht folgen· Er bleibt in einer Mittelstellung stehen· Die Frequenz ist entsprechend hoch zu wählen. Wird die Verdrehung des Rotors durch eine veränderliche Frequenz gesteuert, so tritt mit steigender Frequenz eine Verringerung der Stromamplitude und damit der magnetischen Durchflutung ein· Bei Steuerung durch veränderliches Tastverhältnis bleiben Frequenz und Stromamplitude konstant, dafür verändert sich jedoch der Mittelwert des Stromes in der elektrischen Wicklung und damit ebenfalls die magnetische Durchflutung. In der Synchronisierschaltung 10 und dem Impulsgenerator 6 läßt sich die Frequenz oder das Verhältnis der Ein- zur Ausschaltdauer der Impulse, das sogenannte Tastverhältnis, entsprechend verändern, so daß sieh der Rotor des Schrittmotors 1 auf die gewünschte Zwischenposition zwischen zwei üblichen Haltepositionen einstellen läßt. Im vorliegenden

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Ausführungsbeispiel erfolgt die Verdrehung des Rotors rückwärts so lange, bis die Magnetkontokarte 3 den fotoelektrischen Fühler 9 erneut zur Aussendung eines Signals über die Fotosignalleitung F veranlaßt. Die weitere Aussteuerung der Synchronisierschaltung 10 wird nunmehr durch einen entsprechenden Befehl.des Steuergerätes 4 über die Befehlsleitung B unterbrochen· Die eingestellte Frequenz, bzw. das eingestellte Tastverhältnis bleibt für nachfolgende Schaltzyklen erhalten. Der Verdrehungsbetrag des Rotors aus der HaItβροsition bis zur Zwisohenposition wird nach jedem weiteren Schaltzyklus wirksam. Ein SGhaltzyklus entspricht im Ausführungsbeispiel einer Folge von zehn Ansteuerimpulsen des Impulsgenerators 6; nach denen jeweils wieder die gleichen Wicklungen zur Bildung des Magnetfeldes angesteuert sind. Ein Sobaltzyklus oder ein ganzzahliges Vielfaches entspricht einem Zeilenabstand der Magnetkontokarte 3. Durch die Verdrehung des Rotors wurde eine Synchronisation zwischen dem Schrittmotor 1 und der zeilenweise zu transportierenden Magnetkontokarte 3 erreicht. Die Zeilenschaltung wird durch eine Kante der Magnetkontokarte 3, die keinerlei Zeilenmarkierungen trägt, gesteuert, während die Zeilenabstände durch die Schaltzyklen des Schrittmotors 1 bestimmt werden. Die Größe der Schaltzyklen bleibt von der Verdrehung des Rotors unbeeinflußt. In einer vereinfachten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung (Fig. 2) wird auf die kontinuierliche Verdrehung des Rotors verzichtet. Anstelle der Synchronisierschaltung 10 und des Impulsgenerators wie in Fig. 1 werden hier ein oder mehrere astabile Multivi-

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bratoren 11» 12 verwendet, wobei jeder Multivibrator ii| 12 Impulse einer bestimmten^ ausgewählten Frequenz oder eines bestimmten, ausgewählten Tastverhältnisses erzeugt. Das Steuergerät 4 kann über eineUmschaItleitung U und eine Torschaltung T6 den jeweils günstigsten Multivibrator 11; 12 mit der Eingangsleitung E2 verbinden. Der Rotor des Schrittmotors 1 läßt sich auf diese Weise zwischen zwei Haltepositionen auf eine oder mehrere Zwischenpositionen einstellen_a wobei das Steuergerät 4 die jeweils günstigste auswählt» Diese vereinfachte Ausführungsform läßt sich dort anwenden, wo an die Genauigkeit der Synchronisation zwischen dem Schrittmotor 1 und dem schrittweise zu transportierenden Gegenstand, im Ausführungsbeispiel der Ma-. gnetkontokarte 3, keine besonders hohen Anforderungen gestellt werden.

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Claims

Patentansprüche

1.- Einrichtung zum Einstellen von Schrittmotoren auf eine beliebige Zwischenposition zwischen jeweils zwei ihrer durch ihre Bauweise vorgegebenen Haltepositionen durch Veränderung des die Halteposition bestimmenden Magnetfeldes und zum schrittweisen Schalten unter Beibehaltung der Verdrehung von der jeweiligen Halteposition auf die Zwischenposition bei jedem Schritt, beispielsweise für die Synchronisation mit der Anfangsstellung und dem anschließenden zeilenweisen Transport einer Magnetkontokarte, dadurch gekennzeichnet, daß jeder elektrischen Wicklung des Schrittmotors (1) eine Torschaltung (T1 ... T5) mit zwei Eingangsleitungen (El; E2) und einer Steuerleitung (S) vorgesohaltet ist, wobei die eine Eingangsleitung (E1) in an sich bekannter Weise der Stromversorgung der elektrischen Wicklungen für den Normalbetrieb des Schrittmotors (1) dient und die Torschaltung (Ti ... T5) in entsprechender Weise passieren kann, während alle anderen Eingangsleitungen (E2) an einen Impulsgenerator (6) angeschlossen sind und in Abhängigkeit von entsprechenden Steuersignalen der Steuerleitungen (S) über die Torschaltungen (Ti ... T5) mit der ersten oder letzten der an der Bildung des Magnetfeldes für die jeweilige Halteposition beteiligten elektrischen Wicklungen, bzw, mit einer der den an der Bildung des Magnetfeldes beteiligten Wicklungen benachbarten Wicklungen des Schrittmotors (1) in Ver-

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' bindung bringbar sind und daß die Steuersignale in an sich
bekannter Weise in einem Steuergerät (4) in Abhängigkeit der zu synchronisierenden Stellungen des Schrittmotors (1) und des schrittweise zu transportierenden Gegenstandes gebildet werden.

Einrichtung nach Anspruch 1_? dadurch gekennzeichnet_? daß der Impulsgenerator (6) für die Abgabe von in gewissen Grenzen
regelbaren Frequenzen geeignet ist«

Einrichtung nach Anspruch 1_s dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (6) für die Abgabe einer bestimmten Frequenz mit einem regelbaren Verhältnis zwischen Ein- und Ausschaltdauer geeignet ist.

4» Einrichtung· nach Anspruch 1_? dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsgenerator ein oder mehrere astabile Multiribratoren
(11; 12) einsetzbar sind, die jeweils für die Abgabe einer
bestimmten konstanten Frequenz oder eines bestimmten konstanten Tastverhältnisses geeignet sind.

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