DE2409925A1 - DRIVE CIRCUIT FOR A STEPPER MOTOR - Google Patents
DRIVE CIRCUIT FOR A STEPPER MOTORInfo
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Anmelderin:Kabushiki Kaisha Daini Seikosha, 51-1-» 6-chome, Kameiao, Koto-ku, !Tokyo/ JapanApplicant: Kabushiki Kaisha Daini Seikosha, 51-1- »6-chome, Kameiao, Koto-ku,! Tokyo / Japan
Antriebsschaltung für einen SchrittschaltmotorDrive circuit for a stepper motor
Die Erfindung betrifft eine Antriebsschaltung für einen Schrittschaltmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Antriebs- und Steuerschaltung für einen Schrittschaltmotor, der als Antriebsmotor für Uhren verwendbar ist. Da herkömmliche Antriebseinrichtungen für diese Art von Schrittschaltmotoren mit einem Impulsstrom mit einer fest vorgegebenen Impulsdauer betrieben werden, erfordern derartige Einrichtungen eine größere Impulsdauer als die fest vorgegebene Impulsdauer, um den Motor gegenüber Überlastungen und Störungen stabil zu halten. Nachteilig hierbei ist, daß dann der Stromverbrauch zunimmt und die Batterie größer sein muß, so daß die herkömmlichen Antriebseinrichtungen unwirtschaftlich sind. Da ferner alle Transistoren The invention relates to a drive circuit for a Stepping motor according to the preamble of claim 1. In particular, the invention relates to a drive and control circuit for a stepper motor that can be used as a drive motor for watches. As conventional drive devices for this type of stepper motor can be operated with a pulse current with a fixed pulse duration, Such devices require a longer pulse duration than the fixed pulse duration compared to the motor To keep overloads and disturbances stable. The disadvantage here is that the power consumption then increases and the Battery must be larger, so that the conventional drive devices are uneconomical. Furthermore, there are all transistors
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unmittelbar abgeschaltet werden, nachdem in die Antriebsspule ein Impuls eingespeist ist, sind die Spulenanschlüsse elektrisch offen und infolgedessen neigt der Eotor dazu, frei zu schwingen, was einen nachteiligen, niedrigen Wirkungsgrad zur Folge hat.are switched off immediately after a pulse has been fed into the drive coil, the coil connections are electrically open and as a result the eotor tends to oscillate freely, which results in a disadvantageous, low efficiency has the consequence.
Mit der vorliegenden Erfindung sollen daher die vorerwähnten Nachteile vermieden und beseitigt werden. Bei der Arrfcriebsschaltung für einen Schrittschaltmotor gemäß der Erfindung ist dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht.The present invention is therefore intended to avoid and eliminate the aforementioned disadvantages. At the Arrfcriebsschalt for a stepper motor according to the invention this is indicated by the features in the characterizing part of Claim 1 achieved.
Vorteilhafterweise ist durch die Erfindung eine Antriebsschaltung für einen in uhren verwendbaren Schrittschaltmotor geschaffen, bei welcher die Dauer eines an den Motor angelegten Antriebsimpulses durch Feststellen eines durch den Motor fließenden Antriebsstromes gesteuert wird, um eine Antriebsausgangsimpedanz während einer Periode niedrig zu halten, während welcher der Motor nicht'angetrieben wird, wodurch die Stabilität des Motors verbessert ist. Insbesondere weist die Antriebsschaltung einen maximalen Wirkungsgrad bei niedrigem Stromverbrauch auf, wobei die Dauer des Antriebsimpulses für den Motor gesteuert wird, um eine umgehende Unterdrückung von unerwünschten und nicht brauchbaren Schwingungen zu schaffen, welche sich an dem Eotor ergeben, nachdem der Schaltschritt beendet ist.Advantageously, the invention provides a drive circuit for a stepper motor that can be used in watches created, in which the duration of a drive pulse applied to the motor by detecting a by drive current flowing to the motor is controlled to make a drive output impedance low during a period to hold during which the motor is not driven, whereby the stability of the motor is improved. In particular the drive circuit has a maximum efficiency at low power consumption, the duration of the drive pulse for the motor is controlled to one Immediate suppression of unwanted and unusable vibrations that affect the eotor after the switching step is finished.
Nachfolgend werden weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:Further advantages and details of the invention are explained in detail below with reference to the drawings. It demonstrate:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung; undFig. 1 is a block diagram of an embodiment of the invention; and
Fig. 2 Wellenformen zur Erläuterung der Betriebsweise der Schaltung der Fig. 1.FIG. 2 shows waveforms for explaining the operation of the circuit of FIG. 1.
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In Fig. 1 liegen an den Taktimpuls-Eingangsanschlüssen T-, T2 von Flip-Flop-Schaltungen F^, F2 Taktimpulse an (welche in Fig. 2 mit A und B bezeichnet sind), welche zueinander gegenphasig sind und von einem herkömmlichen Taktimpulsgenerator CP erzeugt sind.In Fig. 1 are at the clock pulse input terminals T-, T 2 of flip-flop circuits F ^, F 2 clock pulses (which are denoted by A and B in Fig. 2), which are in phase opposition to each other and from a conventional one Clock pulse generator CP are generated.
Die Steuerelektroden von zwei Paaren komplementärer Feldeffekttransistoren (FET'en)'sind an die Ausgangsanschlüsse Q. und Q2 der Flip-Flop-Schaltungen F^ bzw. F2 angeschaltet. Die Anschlüsse der Feldeffekttransistoren FET'en sind mit Energiequellen +V-n-n bzw. -V-n-n verbunden, und ein Schrittschaltmotor M ist zwischen die gemeinsamen Anschlüsse a und b der Feldeffekttransistoren FET'en geschaltet. Ferner ist ein Widerstand R zwischen die Energiequelle +V-n-n und die Feldeffekttransistoren FET'en geschaltet. Eine Potentialänderung an einem Anschluß. C zwischen der Energiequelle +V-Q-n und den Feldeffektransistoren FET'en wird mittels eines Verstärkers A, einer Differenzierschaltung I und einer Inverterschaltung IN verarbeitet. Das. auf diese V/eise" verarbeitete Signal vjixö. dann jeweils an den Rückstelleingang der Flip-Flop-Schaltungen F^ und Fp angelegt.The control electrodes of two pairs of complementary field effect transistors (FETs) are connected to the output terminals Q. and Q 2 of the flip-flop circuits F ^ and F 2, respectively. The connections of the field effect transistors FETs are connected to energy sources + Vnn or -Vnn, and a stepping motor M is connected between the common connections a and b of the field effect transistors FETs. Furthermore, a resistor R is connected between the energy source + Vnn and the field effect transistors FETs. A change in potential at a connection. C between the energy source + VQn and the field effect transistors FET'en is processed by means of an amplifier A, a differentiating circuit I and an inverter circuit IN. That. The signal vjixö processed in this way is then applied to the reset input of the flip-flop circuits F 1 and F p.
Wenn bei der vorbeschriebenen Schan.tungsanordnung die Taktimpulse, welche in Fig. 2 mit A und B bezeichnet sind, jeweils an die Eingangs anschlüsse 1' und T2 der Flip-Flop-Schal tungeii F. und Fp angelegt v/erden, fließt ein Strom durch eine Antriebsspule des hotors M, worauf dieser sich zu drehen beginnt. Gleichzeitig ändert sich das Potential an dem in Fig. 1 dargestellten Schaltungspunkt C, wie durch die in Fig. 2 dargestellte Wellenform 0 angezeigt ist; hieraus ist zu ersehen, daß das Potential, wenn sich der Rotor zu drehen, beginnt, etwas absinkt und sich dann wieder etwas erholt und ansteigt, wenn sich der Rotor dreht, und daß das Potentail nach,Beendigung eines Drehschrittes des Rotors wieder absinkt und sieh anschließend nach einer gewissenIf n in the above-saddle .tungsanordnung the clock pulses, which are designated in FIG. 2 A and B, respectively to the input terminals 1 'and T 2 of the flip-flop scarf tungeii F. and applied Fp v / ground flows a current through a drive coil of the hotors M, whereupon this begins to rotate. Simultaneously, the potential at node C shown in Fig. 1 changes as indicated by waveform 0 shown in Fig. 2; from this it can be seen that the potential, when the rotor begins to rotate, decreases somewhat and then recovers and increases again somewhat when the rotor rotates, and that the potential decreases again after the end of a rotation step of the rotor and see then after a certain
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Zeitspanne wieder erholt und auf den ursprünglichen Pegel ansteigt. Die Wellenform C, welche mittels der Differenzierschaltung I differenziert wird, wird dann umgeformt, wie durch eine Wellenform D in Fig. 2 angezeigt ist.Time span recovers and rises to the original level. The waveform C, which by means of the differentiating circuit I is differentiated is then transformed as indicated by a waveform D in FIG.
Ein Ausgangsimpuls E an der Inverterschaltung IN erzeugt einen Differentialimpuls, wie bei E in Fig. 2 dargestellt ist, an einer Stelle P. der Wellenform C, wo diese absinkt, nachdem ein Drehschritt des Rotors beendet ist. Wenn dieser Impuls jeweils an die Rückstellanschlüsse Re der Flip-Flop-Schaltungen F- und Fp angelegt wird, wird jeweils an den Ausgangsanschlüssen F und G ein Taktimpuls erzeugt, wie bei F und G- in Fig. 2 dargestellt ist. Infolgedessen werden positive und negative Impulse, wie bei H in Fig. 2 dargestellt ist, an eine Antriebsspule des Motors M angelegt, so daß die Impulsdauer vollständig gesteuert ist und Nutzenergie gespart ist, da der Rotor unmittelbar nach Beendigung eines Drehschrittes keinen Impuls aufnehmen würde. Die Motorspule ist mit ihren Anschlüssen zu der Energiequelle V-^ oder dem Potential Vgs sogar in stationärem Zustand in Nebenschluß geschaltet, so daß mit der Antriebsschaltung für den Motor gemäß der Erfindung das Schwingen des Motors jeweils nach Beendigung des Betriebs bzw. seines Antriebs schnell gedämpft werden kann und das Ausgangsdrehmoment mit hohem Wirkungsgrad größer wird, ohne daß der Stromverbrauch zunimmt.An output pulse E from the inverter circuit IN generates a differential pulse as shown at E in Fig. 2 at a point P. of the waveform C, where it decreases after one step of rotation of the rotor is completed. When this pulse is applied to the reset terminals Re of the flip-flop circuits F- and Fp, respectively, a clock pulse is generated at the output terminals F and G, as shown at F and G- in FIG. As a result, positive and negative pulses, as shown at H in Fig. 2, are applied to a drive coil of the motor M, so that the pulse duration is fully controlled and useful energy is saved since the rotor would not receive any pulse immediately after the completion of a rotating step. The motor coil is shunted with its connections to the energy source V- ^ or the potential V gs even in the steady state, so that with the drive circuit for the motor according to the invention the oscillation of the motor is rapid after the end of operation or its drive can be attenuated and the output torque becomes larger with high efficiency without increasing the power consumption.
Zusätzlich weist die Erfindung den Vorteil auf, daß der Rotor sehr wirkungsvoll stabil betrieben werden kann, da der Rotor ein großes Schaltdrehmoment erhält, das sogar in dem stationärem Zustand des Rotors augenblicklichen, großen Störungen entgegen wirkt.In addition, the invention has the advantage that the rotor can be operated very effectively in a stable manner, since the rotor receives a large switching torque that is instantaneous, large even in the stationary state of the rotor Counteracts disturbances.
- Patentansprüche -- patent claims -
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