DE2454809A1 - Verfahren zum betreiben eines mehrphasigen schrittmotors - Google Patents
Verfahren zum betreiben eines mehrphasigen schrittmotorsInfo
- Publication number
- DE2454809A1 DE2454809A1 DE19742454809 DE2454809A DE2454809A1 DE 2454809 A1 DE2454809 A1 DE 2454809A1 DE 19742454809 DE19742454809 DE 19742454809 DE 2454809 A DE2454809 A DE 2454809A DE 2454809 A1 DE2454809 A1 DE 2454809A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- motor
- pulse
- motor shaft
- gate
- timing pulse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 62
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 24
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 description 13
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000037007 arousal Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
- H02P8/32—Reducing overshoot or oscillation, e.g. damping
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Description
Ricoh Co., Ltd.
No. 3-6, 1-chome, Nakaniagome, Ota-ku, Tokyo, Japan
Verfahren zum Betreiben eines mehrphasigen
Schrittmotors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines
mehrphasigen Schrittmotors und eine Motorsteuerung, welche das erfindungsgemäße Verfahren verkörpert.
Antriebssteuerverfahren in einem geschlossenen Regelkreis und entsprechende Systeme sind.zum Betreiben von mehrphasigen
Schrittmotoren grundsätzlich bekannt. Diese Konfiguration gewährleistet ein genaues Anhalten des Motors bei einer
' . 50 9822/02 91 '
gewünschten Schrittstellung und vermindert Schxirankungen,
Pendeln oder Instabilitäten auf ein geringes Maß. Der Betrieb eines solchen Systems ist daher recht stabil, und
der Motor kann mit hohen Raten an Geschwindigkeit und Beschleunigung betrieben werden- Die Anwendungsbereiche für
solch ein Motorsystem sind wesentlich größer als für ein System, bei welchem ein Schrittmotor in einer offenen
Schleife betrieben wird. .
Schrittmotoren, welche auch Impulsmotoren genannt werden, werden für industrielle Anwendungen in steigendem Maß verwendet,
und zwar aufgrund der Einführung von digitalen Impulsverfahren. Ein Schrittmotor kann einen Winkelausgang
erzeugen, welcher der Anzahl der Eingangsimpulse von einer Steuereinrichtung proportional ist, und er kann weiterhin
einen Drehgeschwindigkeitsausgang erzeugen, welcher der
Frequenz der Eingangsimpulse proportional ist. Schrittmotoren
finden sich in solchen Anwendungen wie Kopiermaschinen-Papierantrieben, -Druckern, usw..
Bekannte Schrittmotor-Steuersysteme sind insofern nachteilig, daß die Motorwellen aufgrund der einer offenen Steuerkette
anhaftenden Eigenschaft in Reaktion auf ^eden Eingangsimpuls
zu Schwingungen neigen. Dieses Phänomen ist insbesondere störend, wenn die Frequenz der Eingangsimpulse hoch ist
und/oder wenn die Frequenz der Eingangsimpulse nahe bei der Sehwingungsfrequenz der Motorwelle liegt, die in Reaktion
auf die Eingangsimpulse auftritt. In ähnlicher Weise kann dieses Phänomen, weiches auch als Pendeln oder als
Instabilität bezeichnet wird, bei der Anhaltestelle der Motorwelle auftreten, um die Stabilität des Motors zu zerstören
bzw. zu beeinträchtigen.
509822/0291
Weiterhin ist es sehr schwierig gewesen, den Schrittmotor
glatt zu dämpfen, wenn die Reibungs- und die Ausgangsbelastungen auf der Motorwelle sich verändern, falls eine
rein elektrische Einrichtung verwendet wird- Aus diesem Grunde verwenden bekannte Schrittmotoren magnetische Bremsen
oder eine andere Einrichtung, um eine glattere Dämpfung zu gewährleisten. Weitere Probleme bei bekannten Schrittmotoren
betreff en die Betriebsdauer, den Betriebslärm und die
Zuverlässigkeit, solcher Einrichtungen.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren zur elektrischen
Steuerung des Antriebes eines mehrphasigen Schrittmotors zu schaffen, bei welchem die obengenannten Schwierigkeiten
bekannter Einrichtungen überwunden werden und eine glatte Dämpfung der Motorwelle, eine hohe Motorwellen-Drehgeschwindigkeit
und eine Beseitigung des Pendeins gewährleistet sind.
Weiterhin soll gemäß der Erfindung eine Regelanordnung geschaffen
werden,, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens geeignet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die in den
Patentansprüchen niedergelegten Merkmale vor. . "
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der
Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen: ..;-■■
Fig. 1a einen Grundriß eines vierphasigen Schrittmotors,
einer Last und einer Motorsteuerung, welche die erfindungsgemäße Anordnung darstellt,
■ Fig. 1b einen Aufriß des in der Fig. 1a dargestellten Motors
und einer auf die Motorwelle aufgesetzten Scheibe,
50 98 22/029 1 . .
Fig* 2 ein Zeittaktdiagramm der in der Fig. 1a dargestellten Motorsteuerung,
Fig. 3 ein weiteres Zeittaktdiagramm,- welches die Arbeitsweise
der in der Fig. la dargestellten Motorsteuerung erläutert,
Fig. 4 ein Drehmomentendiagramm, welches die Arbeitsweise des in der Fig. 1a dargestellten Motors erläutert,
Fig. 5 ein Schaltdiagramm des in der Fig. 1a dargestellten
Motors und der in der Fig.1a dargestellten Motorsteuerung und ■ '
Fig. 6 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 4, welche die Arbeitsweise
eines Dreiphasen-Schrittmotors darstellt.
Gemäß Fig. 1a ist ein vierphasiger 15-Schritt-Motor 10 mit
veränderbarer Reluktanz dargestellt, der auf einer Grundplatte 12 angeordnet ist. Eine Motorwelle 14 des Motors 10
ist mit einer Antriebslast 16 verbunden, welche eine beliebige
geeignete Einrichtung sein kann. Eine Scheibe 18 ist mit der
Welle 14 drehbar und weist 15 auf dem Umfang äquidistant angeordnete
Schlitze 1 8a auf. Jeder Schlitz 18a ist auf halbem Wege zwischen zwei entsprechenden Schrittpositionen der Motorwelle
14 angeordnet, wie es in der Fig. 1b veranschaulicht ist uMdurc.
eine Efeilmarkierung 20 auf der Grundplatte 12 angegeben ist.
Eine Lichtquelle 22 und ein -Empfänger 24 sind oben auf dem
Motoa? 10 angeordnet, und zwar auf einem Abstand von der Mitte
der Welle 14, welcher dem Abstand von der Mitte der Welle 14 zu der Mitte der Schlitze 18a der Scheibe 18 entspricht. Im
Betrieb erzeugt der Empfänger 24 ein Ausgangssignal oder Impulse
B, wenn sich die Weile 14 dreht, und zwar jedesmal dann,
wenn ein Schlitz 18a zwischen der Quelle 22 und dem Empfänger . 24 hindurchgeht.
no qi
U ί, \3 I
Eine Motorsteuerung 26, welche die Erfindung verkörpert, ist
mit dem Empfänger 24 verbunden, um die Impulse B aufzunehmen,
und sie ist weiterhin mit einer- Energiequelle V (nicht dargestellt)
und mit dem Motor 10 verbunden, um diesen zu steuern· Eine bevorzugte Ausführungsform der.Steuerung 26 ist in der
Fig. 5 dargestellt, und sie weist eine Schrittsteuereinheit 30 und einen Abwärts zähler 01 mit vier Bit zum Abwärts zählen
auf. Die Einheit 30 kann eine beliebige geeignete Einrichtung
sein, beispielsweise ein Computer bzw. eine digitale Patenverarbeitungseinrichtung,
welche derart ausgebildet ist, daß die Anzahl der Schritte eingegeben werden kann, um welche sich
die Motorwelle 14 drehen muß, und zwar zur Eingabe in den Zähler 01 in binärer Form. Die maximale Zählung des Zählers 01
ist 15 (binär 1111), was der Anzahl der Schritte des Schrittmotors
10 (bei einer vollständigen Umdrehung) entspricht. Eine Dekodiereinrichtung (keine Zahl) besteht aus den UND-Gattern
A1, A2 und A3. Der Ausgang der Stufe 2 des Zählers
01 ist mit einem Invertiereingang des UND-Gatters A1 verbunden,
weiterhin mit einem Eingang des UND-Gatters A2 und mit
einem Invertiereingang des UND-Gatters A3. Der Ausgang der. Stufe 2 des .Zählers 01 ist mit einem Eingang des UND-Gatters
A1 und mit Invertiereingängen der UND-Gatter A2 und A3 verbunden.
Der Ausgang der Stufe 2 de3 Zählers 01 ist mit den Invertiereingängen der UND-Gatter A1, A2 und A3 verbunden. Für
den Fachmann ist ohne weiteres ersichtlich, daß das JJND-Gatter
A1 derart ausgebildet ist, daß es die Zählung 2 (binär 010) des Zählers 01 ermittelt, während das UNDHGratter A2 die
Zählung von 1 (binär 001) und das UND-Gatter A3 die Zählung
von O (binär 000) des Zählers 01 ermitteln.
Der Ausgang des UND-Gatters A1 ist über einen Inverter H mit
den Eingängen von Zeitimpulsgeneratoren oder monostabilen Multivibratoren
M1 und M2 und jeweils direkt mit einem Eingang eines UND-Gatters A4· verbunden. Der Ausgang des UND-Gatters A2 ist
über einen Inverter 12 mit dem Eingang eines monostabilen
509822/0291
Multivibrators M4- verbunden. Der Ausgang des UND-Gatters A3
ist über einen Inverter 13 mit dem Eingang eines monostabilen Multivibrators M5 verbunden. Der Ausgang des Inverters
13 ist ebenfalls mit dem !Eingang eines mono stabilen Multivibrators M6 verbunden. Der Impuls B von dem Empfänger 24 wird
einem Invertiereingang des UND-Gatters AM- und weiterhin dem
Zähleingang des Zählers C1 zugeführt.
Der Ausgang des Multivibrators M2 ist mit einem Eingang des UND-Gatters A5 verbunden. Der Ausgang des Multivibrators M3
ist mit einem Eingang eines UND-Gatters A6 verbunden. Der Ausgang des Multivibrators M4- ist mit einem Eingang eines
UND-Gatters A7 verbunden. Der Impuls B wird den Eingängen der UND-Gatter A5 und A7 und weiterhin einem Invertiereingang
de3 UND-Gatters A6 zugeführt. Der Ausgang des Multivibrators M1, des UND-Gatters A5 und des UND-Gatters A7 wird
jeweils den Eingängen eines ODER-Gatters 01 zugeführt. Der Ausgang des UND-Gatters A6 und der Ausgang des Multivibrators
M5 sind mit Eingängen eines ODER-Gatters 02 verbunden.
Der Ausgang des ODER-Gatters 02, der Ausgang des UND-Gatters
A7 und der Ausgang des Multivibrators M6 werden den Eingängen eines ODER-Gatters O3 zugeführt.
Der Impuls B wird einem Eingang eines UND-Gatters A8 zugeführt,
dessen Ausgang mit dem Zähleingang eines Binär-AufwärtsZählers
02 für 2 Bit verbunden ist. Ein Rotationsstart impuls A wird
durch die Schrittsteuereinheit 30 erzeugt-und dem Rückstelleingang
R des Zählers 02 zugeführt. Die Ausgänge beider Stufen des Zählers C2 werden den Eingängen eines NAND-Gatters. N1
zugeführt, dessen Ausgang mit den Eingängen des ODER-Gatters
03 und des UND-Gatters A8 verbunden ist. Das NAND-Gatter N1
dient als Dekodiereinrichtung, um die Zählung von 3 (binär 11) im Zähler 02 zu ermitteln.
50 9822/02 91
Die Impulse A und B werden auch den Eingängen eines ODER-Gatters
021 zugeführt, dessen Ausgang mit einem Eingang eines UND-Gatters A22 verbunden ist. Der Ausgang des UND-Gatters A2
ist mit einem Invertiereingang des UND-Gatters A 22 verbunden. Der- Ausgang des UND-Gatters A22 wird Triggereingängen eines
Flip-Flops FI zugeführt und weiterhin Eingängen von den UND-Gattern
A9 und A10. Die Ausgänge der Seite ."1" und der Seite "0" des Flip-Flops F1 werden anderen Eingängen der UND-Gatter
A9 und A10 jeweils zugeführt. Der Ausgang des inverters 13 ist
mit zusätzlichen Eingängen der UND-Gatter A9 und A10 verbunden. Die Ausgänge der UND-Gatter A9 und A10 werden Triggereingängen
der Flip-Flops F2 und F3 jeweils zugeführt.
Die Ausgänge der Seite "1" und der Seite "0" des Flip-Flops
F2 sind mit Eingängen der UND-Gatter A11 und A12 jeweils
verbunden. Die Ausgänge der Seite "1" und der Seite "0"
des Flip-Flops FJ sind jeweils mit Eingängen der UND-Gatter
A13 und A14- verbunden. Die Ausgänge der UND-Gatter A11 und A12
sind mit Eingängen eines ODER-Gatters 04 verbunden. Die Ausgänge der UND-Gatter A13 und ΑΪ4 sind mit Eingängen eines
ODER-Gatters.05 verbunden·. Der Ausgang des ODER-Gatters 04
ist direkt-mit einem Eingang eines Treibers DI für die Phase
1 des Motors 10 und über einen Inverter 15 mit einem Eingang
eines Treibers D2 für die Phase 3 des Motors 10 verbunden. Der Ausgang des ODER-Gatters 05 ist direkt.mit einem Treiber
D3 für die Phase 4 des Motors 10 und über einen Inverter M-mit
einem Treiber D4- für die Phase 2 des Motors 10 verbunden.
Der Ausgang des ÖDER-Gatters 01 ist mit Eingängen von UND-Gattern
Al5 und A16 verbunden. Die Ausgänge der Seite "1" ·
und der Seite "0" des Flip--Flops F1 sind mit JÖivertierein^
gangen' der UND-Gatter Al5'und A16 jeweils .verbunden. Die ■
Ausgänge der UND-Gatter· Al5 und'A16 sind mit" Eingängen von V
ODER-Gättern 06 und 07 jeweils verbunden. Der Ausgang des *
ODER-Gatters 02 ist mit Eingängen von ODER-Gattern 06 und 07 verbunden. Der Ausgang des ODER-Gatters 06 ist an einen Inver-
5 0 9822;/0291
tiereingang des UND-Gatters A11 und an einen Eingang des
UND-Gatters A12 geführt. Der Ausgang des ODER-Gatters 07
ist an einen Invertiereingang des UND-Gatters AI3 und an
einen Eingang des UND-Gatters A14 geführt.
Der Ausgang des ODER-Gatters 03 ist mit einer Hochleistungs-Steuereinheit
50 verbunden, deren Ausgang 'derart geschaltet
ist, daß sie die Erregungsleistung des Motors 1O steuert.
Die Ausgänge der Seiten "1" der Flip-Flops F2 und FJ sind
mit Eingängen eines exklusiven NOR-Gatters XNO1 verbunden,
dessen Ausgang mit einem Eingang eines exklusiven ODER-Gatters XO1 verbunden ist. Der Ausgang der Seite "1" des
Flip-Flops F1 ist mit einem weiteren Eingang des exklusiven ODER-Gatters XO1 verbunden. Der Ausgang des exklusiven ODER-Gatters
XO1 ist mit einem Eingang eines UND-Gatters A20 und mit einem Invertiereingang eines UND-Gatters A21 verbunden.
Der Motor 1O kann entweder im Uhrzeigersinn oder vorwärts
oder gegen den Uhrzeigersinn oder rückwärts gedreht werden, je nachdem wie es gewünscht ist. Die Schrittsteuereinheit 30
ist deshalb weiterhin in Betrieb, um vor dem Einlaufen der gewünschten Anzahl von Schritten in den Zähler C1 entweder
einen Impuls CW zu erzeugen, welcher eine Drehung im Uhrzeigersinn
anzeigt, oder einen Impuls CCW zu erzeugen, welcher eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn anzeigt. Der Impuls
CW wird einem Eingang des UND-Gatters A21 zugeführt, während der Impuls CCW einem Eingang des UND-Gatters A2O
zugeführt wird. Die Ausgänge der UND-Gatter A20 und A21 sind mit Eingängen eines ODER-Gatters 020 verbunden, dessen
Ausgang mit einem Eingang des ODER-Gatters 021 verbunden ist.
Die Arbeitsweise der Einheit 26 wird nachfolgend anhand der
Fig. 2 und 5 erläutert. Es sei angenommen, daß es erwünscht
ist, die Motorwelle 14 im Uhrzeigersinn>um 7 Schritt zu drehen,
609822/Ό291
und daß die Phasen 1 und 2 (mit 1-2 bezeichnet) des Motors 10
anfänglich derart erregt sind, daß eine elektrisch© Verriegelung auf die Welle 14 wirkt. Weiterhin sei angenommen, daß
der vorhergehende Schritt im Uhrzeigersinn erfolgt ist.
Die Ausgänge der Seite "1" der Flip-Flops IM, F2 und F3 sind
hoch,- hoch bzw. tief. Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht,
liegen die Ausgänge der ODER-Gatter 01 und 02 tief, so
daß die Ausgänge der UND-Gatter A15 und A16 und dadurch auch
die Ausgänge der ODER-Gatter 06 und 07 ebenfalls tief liegen. Die UND-Gatter A11 und A13 werden dadurch aktiviert, während
die UND-Gatter A12 und A14 gesperrt sind. Der hochliegende Ausgang der Seite "1" des Flip-Flops F2 wird durch das UND-Gatter
A11 und das ODER-Gatter 04 derart gesteuert,, daß der
Treiber D1 in die lage versetzt wird, die Phase 1 des Motors
10 zu erregen. Der hochliegende Ausgang des ODER-Gatters 04
wird durch den Inverter 15 invertiert, so daß der Treiber D2
gesperrt wird, wodurch die Phase 3 des Motors 10 gesperrt ist. Der tiefliegende Ausgang der Seite "1".des Flip-Flops,F3 wird
an den Eingang des UND-Gatters A13 geführt,- wodurch ein tiefliegender
Ausgang erzeugt wird. Das ODER-Gatter 05 erzeugt
ebenfalls einen tiefliegenden Ausgang, welcher dem Treiber D3 zugeführt wird, um die Phase 4 des Motors 10 zu sperren. .
Der tiefliegende Ausgang des ODER-Gatters 05 wird durch den
Inverter 14 invertiert, um den Treiber D4 zu aktivieren und
die Phase 2 des Motors 1O zu erregen. Somit werden die Phasen
1-2 des Motors 1O zunächst derart erregt, daß die Motorwelle
14 elektrisch verriegelt ist.
Das exklusive NOR-Gatter XNO1, das exklusive ODER-Gatter X01,
die UND-Gatter A20 und A21 und das ODER-Gatter 020 sind derart
angeordnet, daß die Flip-Flops F1, F2 und F3 derart ge- ■ steuert werden, daß eine Drehung der Motorwelle in der ge-.wünschten
Richtung im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn ausgelöst wird, wie es unten im einzelnen beschrieben
509822/02 91
wird. Da die Ausgänge der Seiten "1" der Flip-Flops F2 und
F3 jeweils hoch und tief liegen, liegt der Ausgang des exklusiven NOR-Gatters XNOi tief. Da die Seite "1" am Ausgang
des Flip-Flops F1 hoch·liegt, liegt der Ausgang des exklusiven
ODER-Gatters X01 hoch. Die UND-Gatter A20 und A21 werden
dadurch jeweils aktiviert bzw. gesperrt. Wie unten im einzelnen erläutert wird, ist die Zählung vor der schrittweisen Bewegung
des Motors im Zähler 01 gleich Null, so daß das UND-Gatter
A3 einen hochliegenden Ausgang erzeugt. Dieser wird durch die Invertiereinrichtung 13 invertiert und den Eingängen
der UND-Gatter A9 und A10 zugeführt, um diese zu sperren.
Zu Beginn des schrittweisen Betriebs erzeugt die Schrittsteuereinheit 30 einen Impuls CW und führt diesen dem Eingang des UND-Gatters A21 zu. Da jedoch gemäß der obigen Beschreibung
das UND-Gatter A21 gesperrt ist, wird der Impuls CW durch das UND-Gatter A21 nicht durchgelassen, und der
Status der Flip-Flops F1, F2 und F3 bleibt unverändert. Die gewünschte Anzahl von Schritten, welche gleich 7 ist
(binär Om), wird dann in den Zähler C1 eingegeben» Der
Ausgang des UND-Gatters A3 wird tief gelegt und wird durch den Inverter I3 gesperrt, um bei den UND-Gattern A9 und A10
hochliegende Eingänge zu erzeugen.
Die Ausgänge der UND-Gatters A1, A2 und A3 bleiben logischerweise
tief, bis die Zählung des Zählers C1 auf 2 vermindert ist (binär OO1O). Die Schrittsteuereinheit 30 erzeugt dann
den Impuls A gemäß Fig. 2, was die Auswirkung hat, daß der Zähler 02 zurückgestellt wird. Das NAND-Gatter N1 erzeugt
einen logisch hochliegenden Ausgang, der mit D bezeichnet ist, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist. Der. Ausgang des
ODER-Gatters O^ liegt hoch und ist mit P bezeichnet, und er
wird der Hochleistungssteuereinheit 50 zugeführt. Das Signal
P ist in der Fig. 2 dargestellt, und zwar ist es ein Hochleistungssignal,
welches die Wirkung hat, daß der Motor 10 mit höherer Leistung erregt wird als normal. Die Multivibra*-
toreh M1 bis M6 bleiben außer Betrieb, bis die Zählung des *
509822/0291
Zahlers CI auf 2 vermindert ist, so daß die Ausgänge der
ODER-Gatter Oi und 02 tief bleiben, und zwar bis zu einer
solchen Zeit. Die Flip-Flops FI, F2 und F3 sind herkömmlicher
Art und sind derart ausgebildet, daß sie durch die negativ verlaufende Flanke eines Eingangs-Triggerimpulses
ausgelöst werden.
Da die Ausgänge der ODER-Gatter' 01 und 02 tief liegen, liegen
auch die Ausgänge der UND-Gatter A15 "tmd A16, der ODER-Gatter
06 und 07- sowie der UND-Gatter A12 und A14· tief und
bleiben auch tief, bis die Zählung des Zählers 01 auf 2 vermindert wird. Die UND-Gatter A11 und A13 werden durch
die tiefliegenden Ausgänge der ODER-Gatter 06 bzw. 07 erregt,
so daß der Inhalt der Seite "1" des Flip-Flops F2 und kie Seite "1" des Flip-Flops F3 dadurch jeweils durchgeschaltet
werden.
Da der Ausgang des UND-Gatters A2 tief liegt, wird dieser . tiefliegende Ausgang durch den Invertiereingang des UND-Gatters
A22 invertiert, um das UND-Gatter A22 zu aktivieren.
Der Impuls A. wird durch das ODER-Gatter 021 und das UND-Gatter A22 zu den Triggereingängen des Flip-Flops F1
durchgeschaltet und zu den Eingängen der UND-Gatter A9 und A10. Da der Ausgang der Seite "1" des Flip-Flops F1 hoch
liegt, wird der Impuls A durch das UND-Gatter A9 .durchgeschaltet,
und zwar zu den Triggereingängen des, Flip-Flops
F2. Da jedoch die Ausgangsseite "0" des Flip-Flops F1 tief liegt, wird das UND-Gatter A10 dadurch gesperrt und der Impuls
A wird daran gehindert, die Triggereingänge des Flip-Flops F3 zu erreichen. Der Impuls A bringt somit die Flip-Flops
F1 und F2 dazu, ihren Zustand zu ändern, der Zustand des Flip-Flops F3 bleibt jedoch unverändert. Der Ausgang
der Seite "1" des Flip-Flops F1 wird tief gelegt.
50 9 8 22/0291
Der Ausgang der Seite "1" des Flip-Flops F2 wird tief gelegt, und das UND-Gatter A11 sowie das ODER-Gatter 04 beaufschlagen
den Treiber D1 mit einem tiefliegenden Eingang- Dieser Eingang ist mit PH1 bezeichnet und da er tief liegt, wird der Treiber
D1 gesperrt und erregt die Phase 1 des Motors 10 nicht. Der tiefliegende Ausgang des ODER-Gatters 04 wird durch den Inverter
15 invertiert und an den Eingang des Treibers D2 geführt,
um diesen zu aktivieren und um die Phase 3 des Motors
10 zu erregen- Dieser Eingang ist mit PH3 bezeichnet.
Der Ausgang der Seite "1" des Flip-Flops F3 bleibt tief und
wird als ein Eingang PH4 über das UND-Gatter A13 und das ODER-Gatter
05 an den Treiber D3 geführt, um diesen zu sperren. Die Phase 4 wird deshalb nicht erregt- Der tiefliegende Ausgang
des ODER-Gatters 05 wird durch den Inverter 14 invertiert
und an den Eingang des Treibers D4 geführt, der mit PH2 bezeichnet ist, um die Phase 2 des Motors 10 zu erregen. Wenn
die Phasen 2-3 des Motors 1O erregt sind, beginnt die Welle 14 sich im Uhrzeigersinn zu drehen. ·'.-..
Wenn die Welle 14 rotiert, geht licht von der Quelle 22 durch den ersten Schlitz 18a der Scheibe 18, und der Empfänger 24
erzeugt den ersten Impuls B. Das Hochgehen des ersten Impulses
B hat keine Auswirkung auf die Einheit 26, dessen Tiefgehen
vermindert jedoch die Zählung des Zählers C1 auf 6,
während die Zählung des Zählers G2 auf 1 gebracht wird, und das Flip-Flop F1 ändert seinen Zustand. Der Ausgang des NAND-Gatters
N1 liegt noch hoch und wird durch das ODER-Gatter durchgeschaltet, um die Hochleistungserregung de3 Motors 10
aufrechtzuerhalten. Da, bevor das Flip-Flop F1 seinen Zustand geändert hat, sein Ausgang der Seite "1" tief lag,
war das UND-Gatter A9 gesperrt, so daß der erste Impuls B die Triggereingänge des Flip-Flops F2 nicht erreichte. Da
jedoch der Ausgang der Seite "0" des Flip-Flops F1 hoch lag
509822/0291
und der erste. Impuls B durch das UND-Gatter A1O durchgesehaltet
war, hat das Flip-Flop F3 seinen Zustand geändert. Da der Zustand des Flip-Flops F2 und der UND-Gatter A11 und At 2 unverändert
war, wird die Phase 3 weiterhin erregt, wobei die Phase 1 gesperrt ist- Da jedoch der Ausgang des ODER-Gatters
07 unverändert ist und der Ausgang der Seite "1" des Flip-Flops F3 hochgelegt wird, wird auch der Ausgang dea UND-Gatters
A13 hochgelegt, so daß die Phase 4· erregt wird und die
Phase 2 gesperrt wird. Der Erregungsstatus wird 3-4, und zwar
in Reaktion auf das Tiefgehen des ersten Impulses B.
In Reaktion auf das Tiefgehen des zweiten Impulses B wird
die Zählung im Zähler 01 auf 5 vermindert, und die Zählung
im Zähler 02 wird auf 2 erhöht. Da der Ausgang der Seite "1" des Flip-Flops F1 hoch lag, wurde das UND-Gatter A9 aktiviert
und der zweite Impuls B durch dieses Gatter durchgeschaltet,
um den Zustand des Flip-Flops F2 zu verändern. Da der Ausgang der Seite "0" des Flip-Flops F1 tief lag,
wurde das UND-Gatter A10 gesperrt, und der zweite Impuls B . hatte keine Auswirkung auf · das Flip-Flop F3. Das Flip-Flop
F1 selbst wird verändert, so daß der Ausgang der Seite "0" hochgelegt wird. Die Ausgänge der Seite "1" der Flip-Flops
F2 und F3 liegen beide hoch, und die Phasen 4-1 werden erregt. · .
In Reaktion auf den dritten Taktimpuls B wird der Zähler 01"
auf 4- vermindert, und der Zähler 02 wird auf 3 erhöht* Der
Ausgang des NAND-Gatters N1- wird tiefgelegt, und zwar aufgrund
der zwei hochgelegten Eingänge, und das Signal D wird tiefgelegt. Das tiefgelegte Signal D wird über das ODER-Gatter
03 der Hochleistungssteuereinheit 50.zugeführt, um
die Treiber D1 bis D4- in die lage zu versetzen, daß sie den
Motor 10 mit normaler Energie erregen. Der Ausgang des NAND-Gatters Ni wird ebenfalls dem Eingang des UND-Gatters A8 zugeführt,
um dieses zu sperren. Der Status des Zählers 02 und
509822/0291
des NÄND-Gatters NI bleibt unverändert, bis ein weiterer
Impuls A von der Sehrittsteuereinheit 3Q für den nächsten
. Sohrittvorgang des Motors 1Ö zugeführt wird.
In Reaktion auf den dritten Impuls B werden die Flip-Flops
F1 und F3 derart verändert, daß die Ausgänge der Seite "1"
der Flip-Flops F1, F2 und F3 hoch, hoch bzw. tief gelegt
werden. Dies führt zu dem Ergebnis, daß die Phasen 1-2 erregt werden. - ■ . '
In Reaktion auf den vierten Impuls B wird der Zähler 01
auf 3 vermindert, und die Flip-Flops F1 und F2 werden derart verändert, daß die Ausgänge der Seite "1" der Flip-Flops
F1, F2 und F3 alle tief gelegt werden. Dies führt zu dem Ergebnis, daß die Phasen 2-3 erregt werden.
In Reaktion auf das Tief gehen des fünften Impulses B wird der Zähler 01 auf 2 vermindert, und die Flip-Flops F1 und F3
werden derart verändert, daß die Ausgänge der Seite "1" der Flip-Flops F1, F2 und F3 hoch, tief bzw. hoch gelegt werden.
Die normale Erregungsphase, welche dieser Kombination entspricht, ist 3-2J-* Eie Multivibrator en M1 und M2 werden jedoch
durch den fünften Impuls B getriggert. Insbesondere,
wenn die Zählung des Zählers 01 auf 2 durch den fünften Impuls B vermindert wird, erzeugt das UND-Gatter A1 einen hochgelegten
Ausgang, welcher dem Inverter H zugeführt wird. Der Ausgang des Inverters H geht vom hohen auf den tiefen Zustand
über, wobei die Multivibratoren M1 und M2 getriggert werden. Die Multivibratoren M1 und M2 erzeugen Ausgangssignale oder
Impulse, welche mit E und F bezeichnet sind, wie es in den Fig. 2 und 5 dargestellt ist. Nach dem Tiefgehen des fünften
Impulses B wird' der B-Impuls-Eingang des UND-Gatters A5 tiefr·
gelegt, so daß das UND-Gatter A5 gesperrt wird und der Ausging
des Multivibrators M2 nicht durch dieses Gatter durch-
509822/0291
geschaltet wird. Der Ausgang des Multivibrators MiT. wird jedoch
durch das ODER-Gatter 01 durchgeschaltet und ist als Signal M bezeichnet. Das Signal M wird den Eingängen der
UND-Gatter A15 und Al6 zugeführt, wodurch diese aktiviert
werden. Da der Ausgang der Seite "1" des !"lip-Flops F1 hochliegt,
wird dieses hochgelegte Signal durch den Invertiereingang des UND-Gatters A15 invertiert, so daß die Ausgänge
des UND-Gatters A15 und des ODER-Gatters 06 tief liegen. Der
Ausgang der Seite "1" des Flip-Flops F2, welcher tiefliegt,
wird über das UND-Gatter A'11 und das ODER-Gatter 04 in der
normalen Weise angelegt, um die Phase 3 zu erregen.
Andererseits liegt der Ausgang der Seite "0" des Flip-Flops
F1 tief und wird durch den Invertiereingang des UND-Gatters
A16 invertiert. Das UND-Gatter A16 erzeugt einen hochgelegten
Ausgang, welcher durch das ODER-Gatter 07 durchgeschaltet wird und dem Invertiereingang des UND-Gatters A13 und
dem Eingang des UND-Gatters A14 zugeführt wird. Das UND-Gatter
A13 wird dadurch gesperrt, während das UND-Gatter A14 aktiviert wird. Der Ausgang der Seite "0" des Flip-Flops
F3, welcher tiefliegt, wird durch das UND-Gatter A14 und das
ODER-Gatter 05 durchgeschaltet, um die Phase 2 des Motors
zu erregen. Somit werden die Phasen 2-3 des Motors 10 erregt, anstatt der normalen Phasen 3-4. Es ist ersichtlich, daß dies
einem Vorauseilen von 3 Schritten im Uhrzeigersinn in der Phasenerregungsfolge des Motors 10 entspricht oder in entsprechender Weise einer Verzögerung um einen Schritt, und
dies hat die Wirkung, daß ein Reversier-Drehmoment auf die
Motorwelle 14 aufgebracht wird, um diese zu verzögern oder
zu bremsen.
Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
die Impulsbreite des Impulses E derart gewählt, daß er eignen vorgegebenen Wert hat, und zwar in Abhängigkeit von der
509822/02-91
Betriebsgeschwindigkeit der Motorwelle, auf welche ein Drehmoment wirkt, um die Welle zu verzögern. Die Impulsbreite des
Impulses F, welcher durch den Multivibrator M2 erzeugt wird, ist beträchtlich größer als die Impulsbreite des Impulses E,
welcher durch den Multivibrator M1 erzeugt wird. Die Impulsbreite des Impulses F kann derart gewählt sein, daß sie grosser
ist als das Intervall zwischen dem Tiefgehen des fünften Impulses B und dem Hochgehen des sechsten Impulses B bei der
geringsten Arbeitsgeschwindigkeit des Motors 10. In diesem Falle wird der Impuls G immer erzeugt. Obwohl dies nicht dargestellt
ist, kann die Breite des Impulses F geringer sein als das Intervall zwischen dem Tiefgehen des fünften Impulses
B und dem Hochgehen des sechsten Impulses B bei der geringsten Arbeitsgeschwindigkeit oder Betriebsgeschwindigkeit
der Motorwelle 14. In diesem Falle wird der Impuls G erzeugt, wenn die Geschwindigkeit der Motorwelle 14 oberhalb eines vor-
gegebenen Wertes liegt und größer ist als die niedrigste Betriebsgeschwindigkeit
der Motörwelle 14. Wie oben bereits ausgeführt wurde, wird das UND-Gatter A5 gesperrt, weil der
Status des Impulses B derart ist, daß das Tiefgehen des fünften
Impulses B aufgetreten ist und das Hochgehen des sechsten
Impulses B noch nicht erfolgt ist. Dieser geringe Wert des Impulses B sperrt das UND-Gatter A5· Beim Auftreten des Hochgehens
des sechsten Impulses B wird das UND-Gatter A5 aktiviert und erzeugt den in der Fig. 2 dargestellten Ausgang
G, und zwar bis zum Auftreten des Tiefgehens des Impulses F, wobei zu diesem Zeitpunkt das UND-Gatter A5 wiederum gesperrt
wird, um einen tiefliegenden Ausgang zu erzeugen. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt in der oben beschriebenen
Arbeitsweise. Es dürfte ersichtlich sein, daß, je höher die
Drehgeschwindigkeit der Motorwelle 14 liegt, das Intervall zwischen dem Tief gehen, des fünften Impulses B und dem Hochgehen
des sechsten Impulses B umso kleiner ist. Aus derselben Überlegung ist abzuleiten, daß mit zunehmender Geschwindigkeit
der Motorwelle 14 die Überlappung oder das Intervall
509822/0291
der Koinzidenz zwischen dem Impuls F und dem ,sechsten Impuls B
größer wird, da die Impulsbreite des Impulses F fest ist. Die. Impulsbreite des Impulses G ist somit proportional zu der
Drehgeschwindigkeit der Motorwelle 14·. Der Impuls G wird durch das ODER-Gatter 01 in einer Art und Weise durchgeschaltet,-welche
mit dem entsprechenden Vorgang für den Impuls E identisch ist, und ist als. Signal M bezeichnet. Es ist ersichtlich,
daß nach der Beendigung des Impulses E das Signal M auf einen niedrigen Pegel zurückkehrt, so daß die UND-Gatter
A15, A16, A12 und Ä14- gesperrt werden und die UND-Gatter
A11 und A13 aktiviert werden, sp daß die Phasenerregung wieder nach 3-4· zurückkehrt. Beim Auftreten des Impulses
G tritt ein Effekt auf, welcher mit demjenigen identisch
ist, welcher durch den Impuls E erzeugt wird, und die Phasenerregung wird.wieder auf 2-3 geändert.
Es ist weiterhin ersichtlich, daß beim Hochgehen des sechsten
Impulses B die Zählung des Zählers C1 noch gleich 2 ist, da der Zähler C1 nur durch tiefgehende Impulse getriggert wird.. ·
Der Ausgang des UND-Gatters A1 liegt hoch und wird dem UND-Gatter
A4· zugeführt, welches zuvor durch den negativen Wert
des Signals B aktiviert wurde, das durch den Invertiereingang des UND-Gatters A4· angelegt war. Beim Hochgehen des
sechsten Impulses B wird das UND-Gatter A4- gesperrt, und sein Ausgang geht vom hochgelegten zum tiefgelegten Zustand über,
wodurch der Multivibrator M3 getriggert wird, der einen Impuls
H erzeugt, welcher dem Impuls F ähnlich ist. Dieser Impuls H wird dem UND-Gatter Ä6 zugeführt. Das UND-Gatter A6
wird jedoch gesperrt, da der Wert des Signals B hochliegt und durch den Invertiereingang des UND-Gatters A6 invertiert .
wird. Der Ausgang des UND-Gatters A6 liegt tief. In Reaktion
auf das Tiefgehen des sechsten Impulses B wird das UND-Gatter
A6 aktiviert und erzeugt einen Ausgangsimpuls I, welcher durch
das ODER-Gatter 02 durchgeschaltet wird und als Signal N be-,
zeichnet ist. Weiterhin werden in Reaktion auf das Tiefgehen
des sechsten Impulses B die Flip-Flops F1 und F2 derart ver-
50 9822/02 91
ändert, daß die Phäsenerregung 4-1 bestimmt ist· Jedoch
wird das Signal N, welches aus dem Impuls I resultiert, durch die ODER-Gatter 06 und 07 durchgeschaltet, um die
UND-Gatter A11 und A13' derart zu sperren, daß die UND-Gatter
Ä12 und A14 aktiviert werden. Die tiefliegenden Ausgänge der Seiten 11O" der Flip-Flops F2 und F3 werden
durch-die UND-Gatter A12 und Ä14 und die.- ODER-Gatter 04
und 05 jeweils durchgeschaltet, um die Phasenerregung
auf 2-3 zu verändern. Dies ist eine Veränderung von 2 Schritten in der Phasenerregungsfolge (entweder vorwärts
oder rückwärts) und führt zu einem sehr hohen Rückdrehmoment, welches auf die Motorwelle 14 wirkt, um diese zu
verzögern. Der Impuls I endet beim Auftreten der rückwärtigen Flanke des Impulses H, da das UND-Gatter A6 gesperrt
wird.
Weiterhin wird in Reaktion auf das Tiefgehen des sechsten Impulses B die Zählung im Zähler 01 auf 1 vermindert, und
das UND-Gatter A2 erzeugt einen hochliegenden Impuls, welcher durch den Inverter 12 invertiert wird und den Multivibrator
M4 triggert. Der Ausgang des Multivibrators M4 ist als Impuls J bezeichnet und wird dem UND-Gatter A7
zugeführt. Das UND-Gatter A7 erzeugt einen tiefliegenden Ausgang, da das Signal B tiefgelegt wurde. Wenn das Hochgehen
des siebten Impulses B erfolgt, wird das UND-Gatter A7 aktiviert, um ein Ausgangssignal oder einen Impuls K
zu erzeugen, welcher durch das ODER-Gatter O1 durchgeschaltet
wird, und wiederum als M bezeichnet ist. Da der Ausgang der Seite "1" des" Flip-Flops F1 tiefliegt, wird
das UND-Gatter A15 durch den tiefliegenden Ausgang der
Seite "1" des Flip-Flops F1, welcher an den Invertiereingang
des UND-Gatters A15 angelegt ist, und das Signal
M aktiviert und erzeugt einen hochliegenden Ausgang, welcher durch das ODER-Gatter 05 durchgeschaltet wird, um
S09822/0291
das UND-Gatter Α12 zu aktivieren und das UND-Gatter A11
zu sperren. Der Ausgang der Seite "O" des Flip-Flops F2, welcher tief liegt, wird über das UND-Gatter A12 und
das ODER-Gatter 04· angelegt, um die Phasenerregung auf
3-4 zu verändern. Dies ist eine Veränderung von 3 Schritt ten vorwärts oder von einem Schritt rückwärts- Der Impuls
K endet mit dem Tiefgehen des Impulses J in einer ähnlichen Weise wie die Impulse G und I, und die Phasenerregung
wird wieder auf 4-1 gebracht«
Es ist ersichtlich, daß deshalb, weil, die Zählung im Zähler
01 gleich 1 ist, und zwar in Reaktion auf den sechsten Impuls B, der Ausgang des UND-Gatters A2 hochliegt und
durch den Invertiereingang des UND-Gatters A22 invertiert
wird, umd=LS UND-Gatter A22 zu sperren. Dies führt zu dem
Ergebnis, daß der siebte Impuls B daran gehindert wird, durch das UND-Gatter A22 hindurchzugehen, so daß er die
Flip-Flops F1, F2 und F3 nicht beeinflußte Die normale
Phasenerregung bleibt auf 4-1. Die Zählung im Zähler C1 geht jedoch in Reaktion auf das !Tiefgehen des siebten Impulses B auf Null, so daß das UND-Gatter A3 einen hochliegenden
Ausgang erzeugt, welcher durch den Inverter 13
invertiert wird, um einen negativ verlaufenden Impuls zu
erzeugen, damit die MuIt!vibratoren M5 und M6 getriggert
werden. Der Multivibrator M6 erzeugt einen Impuls O, welcher durch das ODER-Gatter 03 auf die Hochleistungssteuereiriheit
50 durchgeschaltet wird, um den Motor 1Ö mit hoher
Energie zu versorgen· Wie es in der Fig· 2 dargestellt ist, kann der Impuls 0 fortgesetzt werden, nachdem die Motorwelle
14 ihre endgültige Haltestellung (Schritt 7) erreicht hat, wie es unten beschrieben wird. Der Impuls L kann enden,
wenn die Motorwelle 14 ihre Endstellung erreicht. Der Impuls Ii wird durch das ODER-Gatter 02 durchgeschaltet und hat dieselbe
Wirkung wie der Impuls I, indem er die Erregungsphasen des Motors 10 dazu bringt, daß sie um 2 Schritte vorausgebracht werden. Dies führt zu dem Ergebnis, daß die Erregung
auf 2-3 verändert wird.
509822/02 91
Wenn die Motorwelle.14 den siebten Schritt erreicht, endet
der Impuls L, so daß die Erregung auf 4-1 zurückgebracht wird. Die Phasen 4-1 werden mit hoher Energie erregt, und
zwar bis zum Ende des Impulses 0, um die Motorwelle 14 mit einer elektrischen Verriegelung zu beaufschlagen, und danach
mit normaler Leistung, bis zum Beginn des nächsten Schrittvorganges·
Der Vorgang der Auswahl der gewünschten Drehrichtung der Welle 14 wird nachfolgend anhand der folgenden Tabelle beschrieben.
l Erregte Motor phasen |
Dreh rich tung |
t Aus gang F1 |
I Aus gang F2 |
I AUS; '■- gang 3?3 |
Aus gang XK01 |
Aus gang X01 |
1-2 | CW | hoch | hoch | tief | tief | hoch |
2-3 | OW | tief | tief | tief | hoch | hoch |
3-4 | OW | hoch | tief | hoch | tief | hoch |
4-1 | CW | tief | hoch | hoch | hoch | hoch |
1-2 | COW | tief | hoch | tief | tief | tief |
/2-3 · | CCW | hoch | tief | tief | hoch | tief |
3-4 | COW | tief- | ) tief | hoch | tief | tief |
4-1 | CCW | hoch | hoch | hoch | hoch | tief |
TABELLE |
In der Tabelle sind diejenigen Motorphasen aufgeführt, welche normalerweise von den Flip-Flops F1, F2 und F3 in angegebenen
Zuständen erregt werden. Die mit CW bezeichneten Drehrichtungen (im Uhrzeigersinn) und die mit CGW bezeichneten
Drehrichtungen (gegen den Uhrzeigersinn) sind, solche, welche sich ergeben, wenn Impulse durch das UND-Gatter A22
bei den Flip-Flops F1, F2 und F3 in den dargestellten spezifizierten
Zuständen angelegt sind. Die Ausgänge der Flip-Flops F1, F2 und F3 sind solche der Seiten "1". Es ist ersichtlich,
509822/0291
daß jede der acht möglichen Kombinationen der. Zustände
der Flip-Flops F1, F2 und F3 eine spezielle der acht
möglichen Kombinationen der Motorphasen-Erregungszustände
und der Drehrichtungen festlegt, und zwar ohne Doppeldeutigkeit oder Unvollständigkeit. Weiterhin ist
ersiehtlich, daß die Ausgänge der Flip-Flops F2 und F3 die erregten Motorphasen angeben, während der Ausgang
des Flip-Flops F1 die Drehrichtung angibt. Wenn bei-. spielsweise die Phasen 1-2 erregt sind, so sind die
Ausgänge der Flip-Flops F2 und F3 hoch bzw. tief. Wenn
jedoch ein Impuls angelegt ist, der eine Drehung im ührr· zeigersinn erzeugt, liegt der Ausgang des Flip-Flops F1
hoch, während im Falle einer Drehung gegen den Uhrzeiger- . sinn der Ausgang des Flip-Flops F1 tiefliegt.
Weiterhin ist ersiehtlich, daß in allen Fällen eine Drehung
im Uhrzeigersinn dann, wenn der Ausgang des Flip-Flops F1 hochliegt, die Ausgänge der Flip-Flops F2 und F3 verscüeden
sind (einer der Ausgänge der Flip-Flops F2 und F3 liegt, hoch, während der andere tiefliegt).. Im Falle der Drehung
im Uhrzeigersinn ist dann, wenn der Ausgang des Flip-Flops F-I tief liegt, der Ausgang der Flip-Flops F2 und F3 jeweils
derselbe (beide hoch oder beide tief).
In allen Fällen einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn sind diese Beziehungen umgekehrt. Wenn der Ausgang des Flip-Flops
F1 hochliegt, sind die Ausgänge der Flip-Flops F2 und F3
dieselben, während dann, wenn der Ausgang des Flip-Flops F1 tiefliegt, die Ausgänge der Flip-Flops F2 und F3 unterschiedlich
sind. Diese Beziehungen ermöglichen es zu bestimmen, ob der Status der Flip-Flops F1, F2 und F3 eine. Drehung im Uhrzeigersinn
oder eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn festlegt. ' · -. ,..
50 9822/02 9 1
Das exklusive NOR-Gatter XNOi erzeugt einen hochliegenden
Ausgang, wenn die Ausgänge der Flip-Flops F2 und F3 dieselben sind, und erzeugt einen tiefliegenden Ausgang, wenn
sie unterschiedlich sind. Das exklusive ODER-Gatter X01 erzeugt
einen hochliegenden Ausgang, wenn der Ausgang des Flip-Flops F1 und der Ausgang des exklusiven NOR-Gatters
XNO1 unterschiedlich sind und einen tiefliegenden Ausgang, wenn sie dieselben sind. Wie aus der labeile hervorgeht,
liegt der Ausgang des exklusiven ODER-Gatters X01 hoch in all denjenigen Fällen, in welchen der Status der Flip-Flops
F1, F2 und F3 eine Drehung im Uhrzeigersinn festlegt, und er liegt in all den Fällen tief, in welchen eine Drehung gegen
den Uhrzeigersinn erfolgt.
Wie oben bereits ausgeführt wurde, ist es erwünscht, die Motorwelle 14 wahlweise im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn
zu drehen, und zwar um einen Schritt aus der Ausgangsposition in Reaktion auf den Impuls A, und der Impuls
OW für die Drehung im Uhrzeigersinn oder· der Impuls CÖW für
die Drehung gegen den Uhrzeigersinn wird jeweils erzeugt, worauf die Einstellung der Anzahl der Schritte im Zähler
erfolgt, wonach wiederum der Impuls A erzeugt wird. Da am Ende der vorhergehenden Schrittbewegung die Zählung des Zählers
01 auf Null vermindert wurde, wird der hochgelegte Ausgang,
des UND-Gatters A3 invertiert und den UND-Gattern A9
und A1O zugeführt, um diese zu sperren. Somit erzeugt ein Impuls, welcher über das UND-Gatter A22 unter diesen Bedingungen
angelegt wird, nur die Wirkung, daB das Flip-Flop F1 seinen Zustand ändert, da der Impuls daran gehindert wird,
die Triggereingänge der Flip-Flops F2 und F3 zu erreichen,
indem die UND-Gatter A9 und A1O gesperrt werden. Ein solcher
Impuls bewirkt somit nur die festgelegte Drehrichtung
der Welle 14 und beeinflußt den Erregungsstatus der Motorphasen
nicht.
509822/02 91
Unter der Annahme, daß die Flip-Flops F1, F2 und F3 in
einem Status sind, welcher einer Drehung im Uhrzeigersinn
entspricht, wird der hochliegende Ausgang des exklusiven ODER-Gatters XO1 dem Eingang des UND-Gatters
A20 und dem Invertier eingang des UND-Gatters A.21 zugeführt, so daß dadurch das UND-Gatter A20. aktiviert wird
und das UND-Gatter A21 gesperrt wird. Wenn es erwünscht ist, die Welle 14- im Uhrzeigersinn zu drehen, wird der
Impuls CW für eine Drehung im Uhrzeigersinn von der Schrittsteuereinheit 30 dem Eingang des UND-Gatters A21
zugeführt. Da jedoch das UND-Gatter A21 gesperrt ist,
hat der Impuls CW keine Auswirkung auf die Flip-Flops F1, F2 und F3. Dies ist das gewünschte Ergebnis, weil ·.
die Flip-Flops F1, F2 und F3 bereits in einem Status
sind, welcher einer Drehung im Uhrzeigersinn entspricht, und es ist nicht erwünscht, sie zu ändern. Wenn jedoch
die Flip-Flops F1, F2 und F3 sich in einem Status befinden,
welcher einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn entspricht, liegt der Ausgang des exklusiven ODER-Gatters
X01 tief und wird durch den Invertier eingang des UND-Gatters
A21 derart invertiert, daß das UND-Gatter A21-aktiviert
ist. In diesem Falle wird der Impuls CW durch
das UND-Gatter A21, die ODER-Gatter 020 und 021 und das
UND-Gatter A22 durchgeschaltet, um die Eingänge des Flip-Flops F1 zu triggern, damit der Status von einer Drehung
gegen den Uhrzeigersinn in eine Drehung im Uhrzeigersinn umgewandelt wird. In ähnlicher Weise schaltet das UND-
*■»
Gatter A20 einen Impuls für eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn CCW durch, wenn die Flip-Flops F1, F2 und F3
in einem einer Drehung im Uhrzeigersinn entsprechenden Status sind, und blockiert einen Impuls CCW, wenn die
Flip-Flops Fi, F2 und F3 bereits in einem einer Drehung
gegen den Uhrzeigersinn entsprechenden Status sind. Wenn
die Anzahl der Schritte in den Zähler 01 eingegeben ist, wird der Ausgang des UND-Gatters A3 tiefgelegt, so daß die
UND-Gatter A9 und A1O aktiviert sind, um einen normalen
S09822/0291
Schrittbetrieb zu ermöglichen, wie es oben bereits beschrieben wurde.
Nachfolgend wird die Drehung der Motorwelle 14 gegen den Uhrzeigersinn
beschrieben. Es sä angenommen, daß die anfänglichen
Ausgänge der Flip-Flops F1, F2 und F3 tief, hoch bzw. tief liegen,
wodurch die Phasen 1-2 festgelegt sindi und eine in der Tabelle, dargestellte Drehung gegen den Uhrzeigersinn erfolgt.
In Reaktion auf den Impuls A ändern die Flip-Flops F1 und F3 ihren Zustand, so daß die Ausgänge der Flip-Flops F1, F2 und
F3 alle hochgelegt werden, wodurch die Phasen 4-1 bestimmt
werden und zugleich eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn. In Reaktion auf den ersten Impuls B ändern die Flip-Flops F1
und F2 ihren Zustand, so daß die Ausgänge der Flip-Flops F1, F2 und F3 jeweils tief, tief bzw. hochgelegt werden, um die
Phasen 3-2J- zu bestimmen und zugleich eine Drehung gegen den
Uhrzeigersinn. In Reaktion auf den zweiten Impuls B ändern die Flip-Flops F1 und F3 ihren Zustand, so daß die Ausgänge
der Flip-Flops F1, F2 und F3 jeweils hoch, tief bzw. tiefgelegt
werden, wodurch die Phasen 2-3 und zugleich eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn festgelegt werden. In Reaktion auf den
dritten Impuls B ändern die Flip-Flops F1 und F2 ihren Zustand, so daß die Ausgänge der Flip-Flops F1, F2 und F3 jeweils tief,
hoch bzw. tief gelegt werden und zugleich die Phasen 1-2 und
damit eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn festgelegt sind. Die Anwendung zusätzlicher Impulse B führt zu Ergebnissen,
welche mit den oben beschriebenen Ergebnissen identisch sind. Wenn unter der Voraussetzung, daß die Ausgänge der Flip-Flops
IM, F2 und F3 jeweils tief, hoch bzw. tief liegen, wodurch die Phasen 1-2 bestimmt sind und damit eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn,
das Signal M erzeugt wird, und zwar aufgrund des hochliegenden Ausgangs der Sei&e "O" des Flip-Flops F1, so
bleiben die Zustände der UND-Gatter A13 und A14 unverändert,
so daß die Phase 2 weiterhin erregt bleibt. Jedoch führt der tiefliegende Ausgang der Seite "1" des Flip-Flops F1 dazu,
daß das UND-Gatter A15 einen hochliegenden Ausgang erzeugt,
509822/02 9 1
welcher."durch das ODER-Gatter 06 durchgeschaltet wird, um
das UND-Gatter A11 zu sperren und das UND-Gatter ΑΊ2 zu
aktivieren· Der Ausgang der Seite "O".des Flip-Flops F2,
welcher tiefliegt, wird dadurch über das UND-Gatter A12
und das ODER-Gatter 04 derart angelegt, daß die Phase 3
erregt wird. Das Ergebnis ist ein Vorrücken der drei Erregungsphasen in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn.
Wenn unter der Voraussetzung, daß die Ausgänge der Flip-Flops
F1, F2 und F3 jeweils tief, hoch bzw. tief liegen,
wodurch die Phasen 1—2 und eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn bestimmt sind, das Signal N erzeugt wird, werden
die UND-Gatter A11 und A13 gesperrt und die UND-Gatter A12
und A14- aktiviert. Dies führt zu dem Ergebnis, daß die Ausgänge der "O^-Seite der Flip-Flops F2 und F3, welche jeweils
tief bzw. hochliegen, durch die UND-Gatter A12 und A14· jeweils
durchgeschaltet werden, um die Phasen 3-4· zu bestimmen, was
ein Vorrücken von 2 Erregungsschritten gegen den Uhrzeigersinn bedeutet. Das Anlegen des Signals M oder N erzeugt ein
Vorrücken von, jeweils 3 bzw- 2 Schritten gegen den Uhrzeigersinn, und zwar wahlweise bei den Ausgängen der Flip-Flops F1,
F2 und F3 in einem beliebigen Status, welcher einer Drehung
gegen den Uhrzeigersinn entspricht. Die verschiedenen Kombinationen
werden nicht einzeln im Detail beschrieben, um Wiederholungen im wesentlichen zu vermeiden.
Nachfolgend wird auf das ODER-Gatter 03 Bezug genommen« Wie
oben bereits ausgeführt wurde, war das Signal D vom NAND-Gatter N1 durch das ODER-Gatter 03 während der ersten drei
Schritte des Schrittmotors 10 durchgeschaltet, um die Erregungsenergie
des Motors 10 zu erhöhen, damit die Motorwelle 14 beschleunigt wird und der Motor-10 schneller arbeitet.
Die Signale N, K und 0 werden ebenfalls durch, das
ODER-Gatter 03 durchgeschaltet (das zusammengesetzte Signal wird als P bezeichnet), um eine erhöhte Energieerregung
■ 1098 22/02
■ - 26 - ■:■'..
während solcher Zeiten zu schaffen, in welchen ein Gegendrehmoment
auf die Motorwelle 14 wirkt, um diese zu verzögern. Dies kompensiert die hohe Beschleunigung, die zuvor erzeugt
wurde, und liefert eine äußerst rasche Drehung des Motors
Nachfolgend wird ein wesentliches neues Merkmal der Erfindung
anhand der Fig. 3 beschrieben. In der Fig. 2 sind die Impulse B so dargestellt, daß sie dieselbe Breite und denselben Abstand
zwischen den einzelnen Impulsen B aufweisen, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Im ,praktischen Betrieb ist dies
jedoch nicht der Fall, weil die Motorwelle 14 zunächst beschleunigt
wird, dann während einer bestimmten Periode mit konstanter Geschwindigkeit läuft und dann zum Stillstand verzögert
wird. Die Impulse B(1) gemäß Fig. 3 ergeben sich aus dem Betrieb des Motors 10, ohne daß vorgesehen ist, die Erregungsenergie
während der Beschleunigung und der Verzögerung zu erhöhen. Der erste und der siebte Impuls B(i) sind
natürlicherweise die längsten, weil sich die Motorwelle 14 mit der geringsten Geschwindigkeit dreht, und zwar zu Beginn
und am Ende eines Schrittvorganges. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Motorwelle 14 während der Zeit des
ersten bis dritten Impulses B(i) beschleunigt, v/ird während des vierten und des fünften Impulses B(i) mit konstanter Geschwindigkeit
gedreht und wird während des sechsten und des siebten Impulses B(1) verzögert. Es ist ersichtlich, daß die
Breiten der Impulse G(i), I(1) und K(i) verhältnismäßig gering
sind und daß die Motorwelle 14 während verhältnismäßig kurzer Zeitperioden einem Gegendrehmoment unterworfen ist.
Die Impulse B(2) ergeben sich aus.dem Betrieb des Motors
bei einer hohen Erregungsenergie während des Beschleunigen
und des Verzögerhs. Es ist ersichtlich, daß die Gesamtzeit des Schrittvorganges wesentlich vermindert ist und daß die
Breiten der Impulse B(2) geringer sind als die entsprechen-
509822/02 91
den Breiten der Impulse B(i), wodurch höhere Eaten der Geschwindigkeit,
der Beschleunigung und der Verzögerung angezeigt werden« Der wichtige Punkt ist derjenige, daß die Impulsbreiten der Impulse
G(2), 1(2) und K(2) größer sind als die entsprechenden
Breiten der Impulse G(I), I(i) und K(I), und zwar um einen Betrag,
welcher zu der Differenz in der Drehgeschwindigkeit der
Motorwelle 14 in den zwei entsprechenden Beispielen proportional ist. Das Gegendrehmoment wirkt auf die Motorwelle 14 über Zeitintervalle,
welche der Drehgeschwindigkeit der Motorwelle 14 proportional sind, und es wird eine wirksame elektrische Dämpfung
der Motorwelle 14 erreicht, welche das Phänomen des Pendeins in wirksamer Weise überwindet. Die Arbeitsweise des Systems
ist eigentlich von der Reibung und von Ausgangalasten bzw. Abtriebslasten der Motorwelle 14 unabhängig, da eine Veränderung
der Last die Geschwindigkeit der Motorwelle 14 beeinflußt und automatisch durch die Steuerung 26 kompensiert wird.
Nachfolgend wird auf die Fig. 4 Bezug genommen, welche das
Drehmoment veranschaulicht, das auf die Motorwelle 14 als Funktion der Zeit wirkt. In der Zeichnung sind die Erregungsphasen als 1-2, 2t3» 3~4 und 4-1 wie oben bestimmt, und eine
starke durchgezogene Kurve bestimmt die resultierende Drehmomentenkurve
der Motorwelle 14 als Ergebnis der selektiven Erregung der Motorphasen, wie es oben anhand der Fig. 2 und
beschrieben wurde. Es sei angenommen, daß alle Kurvenabschnitte durch die benachbarten vertikalen Linien begrenzt sind, wenn es
nicht ausdrücklich anders beschrieben ist.
Wenn ein Startsignal A erzeugt wird, während die Motorwelle
in Ruhe ist, wobei die Motorphasen 1-2 erregt sind, so werden die Motorphasen 2-3 dann mit hoher Energie erregt, um
einen Kurvenabschnitt f?O der stark durchgezogenen Kurve zu
erzeugen. Dieses Drehmoment ist positiv und beschleunigt die Motorwelle 14. Beim Tiefgehen des ersten Impulseä B wird die
509822/02 91
Phasenerregung auf 3-2J- umgeschaltet, was ebenso eine hohe
Energie im positiven Bereich bedeutet, wodurch die Motorwelle 14 weiter beschleunigt wird, wie es durch einen Kurvenabschnitt
51 dargestellt ist. Das Tiefgehen des zweiten Impulses B hat dieselbe Wirkung und erregt die Phasen
4-1 mit hoher Energie, wie es durch den Kurvenabschnitt 52
dargestellt ist.
Bei dem. Tiefgehen des dritten Impulses B werden die Phasen
1-2 mit normaler Energie erregt, um ein positives Drehmoment zu erzeugen, so daß die Motorwelle 14 mit konstanter Geschwindigkeit
angetrieben wird, wie es durch den Kurvenabschnitt 53 dargestellt ist. Das Tiefgehen des vierten Impulses B erzeugt
eine Erregung der Phasen 2-3 mit normaler Energie, und es wird ein positives Drehmoment erzeugt, welches die Motorwelle 14
mit konstanter Geschwindigkeit antreibt, wie es durch den ■
Kurvenabschnitt 54 dargestellt ist.
In Reaktion auf das Tiefgehen des fünften Impulses B ist die normale Phasenerregung 3-4. Aufgrund der Wirkung des Impulses
E wird die Phasenerregung jedoch um drei Schritte auf 2-3 vorgerückt, wie es durch einen Kurvenabschnitt 55 dargestellt ist,
welcher durch die Punkte 55a und 55b begrenzt ist. Das Ergebnis
33b ein Vorwärtsdrehmoment im Bereich des Kürvenabschnittes
55 zwischen den Punkten 55a und 55c und ein negatives Drehmoment
im Bereich des Kurvenabschnittes 55 zwischen den Punkten 55c und 55b, wodurch die Motorwelle 14 verzögert wird. Bei der Beendigung
des Impulses E wird die normale Phasenerregung 3-4 wieder hergestellt, wie es durch einen Kurvenabschnitt 56 dargestellt
ist, was dazu führt, daß die Drehung der Motorwelle durch ein positives Drehmoment weitergeführt wird.
Beim Auftreten des Hochgehens des sechsten Impulses B wird der Impuls G ausgelöst,, der die Phasenerregung wiederum dazu
509822/02
bringt, auf 2-3 überzugehen, wie es durch den Kurvenabschnitt
57 dargestellt ist· Dieser Kurvenabschnitt 57 liegt vollstän-*
dig im negativen Drehmoinentenbereich, und das Ergebnis ist
eine weitere Verzögerung der Motorwelle 14·. Beim Tiefgehen ■■■
des Impulses F wird der Impuls G beendet, und die. Phasenerregung wird wieder auf die normale Kombination 3-4· gebracht,
wie es durch, einen Kurvenabschnitt 58 dargestellt ist.
Beim Auftreten des Tiefgehens des sechsten Impulses B.ist
die normale Phasenerregung 4—1. Aufgrund der Wirkung,,des Impulses I wird die Erregung jedoch auf 2-3 geändert und
mit hoher Energie angelegt, wishes durch einen Kurvenabschnitt
59 dargestellt ist. Dies führt zu dem Ergebnis, daß ein sehr .
hohes entgegengesetztes oder negatives Drehmoment auf die Motorwelle 14· wirkt. Beim Auftreten des Tiefgehens des Impulses
H wird der Impuls I beendet, und die Phasenerregung wird wieder
auf die normale Kombination 4—1 gebracht, wie es durch ei-
nen Kurvenabschnitt 60 dargestellt ist.
Beim Hochgehen des siebten Impulses B wird der Impuls. K er- ■
zeugt, und die Phasenerregung wird auf 3-4- geändert, wie es.
durch einen Kurvenabschnitt 61 dargestellt ist. Diese Erregung wird ebenfalls mit hoher Energie angelegt und führt zu
einer starken Verzögerung der Motorwelle 14·. Beim Tiefgehen
des Impulses J wird-der Impuls K beendet, und die Phasenerregung
wird wieder auf die normale. Kombination 4—1 gebracht, . was zu einem positiven Drehmoment führt, wie es durch einen
Kurvenabschnitt 62 dargestellt ist.
Beim Tiefgehen des siebten Impulses B ist die normale
gung 4—1, da der siebte Impuls B die Flip-Flops F1, F2 und F3
nicht beeinflußt, wie es oben beschrieben ist. Aufgrund der Wirkung des Impulses L wird jedoch die Erregung auf 2-3 verändert
und mit hoher Energie angelegt. Das daraus resultierende umgekehrte Drehmoment bringt die Motorwelle 14· bei der Posi-
509822/02 9 1
tion des siebten Schrittes zum Stillstand. Die Beendigung
des Impulses I« bringt die Erregung dazu, daß sie auf 4—1 zurückgeändert wird, um die Motorwelle 14· elektrisch zu
verriegeln. ·
Die Fig. 6 ist ähnlich wie die Fig. 4-, zeigt jedoch die
Drehmomentenkurve für einen dreiphasigen Schrittmotor· Der Motor und seine Steuerung sind einfache Abwandlungen
des Motors 10 und der Steuerung 26 und sind deshalb nicht dargestellt. Der Motor wird 'angetrieben, indem die Phasen
1, 2 und 3 sequentiell jeweils einzeln erregt werden. Zusätzlich ist es erwünscht, daß die Motorwelle sich tun 8
Schritte dreht.
In Reaktion auf den Startimpuls A und das Tiefgehen des
ersten und des zweiten Impulses B werden die Phasen 1, 2 und 3 sequentiell mit hoher Energie erregt, um die Motorwelle
zu beschleunigen, wie es durch die Kurvenabschnitte 70, 71 und 72 -jeweils dargestellt ist. In Reaktion auf das
Tiefgehen des dritten, vierten und fünften Impulses B werden die Phasen 1, 2 und 3 wiederum erregt, jedoch mit normaler
Energie, um die Motorwelle mit konstanter Geschwindigkeit zu drehen, wie es durch die Kurvenabschnitte 73»
74 und 75 jeweils dargestellt ist. In Reaktion auf das TieS-'gehen
des sechsten Impulses B wird die Phase 1 normal erregt, die Phase 3 wird jedoch in der Weise erregt, daß eine
Verzögerung aufgrund der Wirkung des Impulses E erfolgt, wie es durch einen Kuryenabschnitt 76 dargestellt ist, welcher
durch die Punkte 76a und 76d begrenzt ist. Bei der Beendigung
des Impulses E wird die normale Erregung der Phase wieder hergestellt, wie es durch einen Kurvenabschnitt 77 dargestellt
ist. Γη Reaktion auf den Impuls G wird die Erregung wieder auf die Phase 3 verändert, wie es durch einen Kurvenabschnitt
78 dargestellt ist. Bei der Beendigung des Impulses G wird die Erregung wiederum auf die normale Phase 1 ge-
509822/029 1 ■ " *
bracht, wie es durch einen Kurrenabschnitt 79 dargestellt ist.
In Reaktion auf das Tiefgehen des siebten Impulses B ist
die normale Erregungsphase die Phase 2, aufgrund der Wirkung des Impulses I wird die Phase jedoch auf die Phase 3
geändert, und zwar bei hoher Energie, um ein hohes entgegengesetztes Drehmoment zu erzeugen, wie es durch einen Kurvenabschnitt
80 dargestellt ist. Bei der Beendigung des Impulses I wird die Phase wieder auf die normale Phase 2 gebracht, wie
es durch einen Kurvenabschnitt 81 dargestellt ist. In Reaktion auf den Impuls K wird die Erregung auf die Phase 1 geändert,
und zwar bei hoher Energie, um eine starke Verzögerung zu erzeugen, wie es durch einen Kurvenabschnitt 82 dargestellt
ist. Bei der Beendigung des Impulses K wird die Erregung wieder auf die Phase 2 gebracht, wie es durch einen Kurvenabschnitt
83 dargestellt ist.
In Reaktion auf den achten Impuls B ist die normale Phasenerregung die Phase 2, weil der letzte oder achte Impuls B daran
gehindert wird, die Flip-Flops der (nicht dargestellten) Steuerung zu beeinflussen. Aufgrund der Wirkung des Impulses L wird
die Erregung jedoch auf die Phase 1 bei hoher Energie geändert,
wie es durch einen Kurvenabschnitt 84 dargestellt ist. Bei diesem
Breiphasenmotor ist eine weitere Abwandlung vorhanden, welehe
darin besteht, daß der Impuls L derart ausgebildet ist, daß
er beendet, wird, bevor der letzte Schritt erfolgt, wie es durch einen Kurvenabschnitt 85 dargestellt ist. In diesem Falle wird
während des letzten 1/4-Schrittes der Motorwellendrehung ein .
hohes Gegendrehmoment auf die Welle aufgebracht (Kurvenabschnitt
84), auf das ein geringes Vorwärtsdrehmoment folgt (Kurvenabschnitt 85), welches bei der endgültigen Position des
Stoppschrittes 8 auf Null abfällt. Dies gewährleistet ein glattes Anhalten des Dreiphasenmotors bei der gewünschten
Sehrittstellung und eine elektrische Verriegelung.
509822/02 9 1
Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, daß das Signal M aus den
Impulsen E, G und K zusammengesetzt ist, welche dazu führen, daß der Vierphasenmotor bei einer. Phase erregt wird,
welche um 3 Schritte von der normalen Erregung vorgerückt ist. In ähnlicher Weise bewirkt das Signal N, welches aus
den Impulsen I und 1 zusammengesetzt ist, ein Vorrücken der Phase von 2 Schritten. Das Signal P, weiches aus den
Impulsen D, I, K, L und 0 zusammengesetzt ist, ist ein Hochenergiesignal, welches an die Hochenergie-Steuereinheit
50 geliefert wird, um eine Erregung des Motors 1O mit
hoher Energie zu bewirken. Das Gegendrehmoment, welches durch die Erzeugung der Impulse E, G, I, K und L hervorgerufen
wird, ist in der Weise dargestellt, daß es zuerst angelegt wird, wenn der Zähler C1 auf 2 vermindert ist,
wodurch angezeigt ist, daß die Motorwelle 14 um 2,25 Schritte gegenüber der gewünschten Anhalteposition voraus
ist. Diese Anordnung dient lediglich als Beispiel, und eine beliebige andere Betriebskombination der Impulse und ihrer
zeitlichen Steuerung kann im Rahmen der Erfindung verwendet werden. Weiterhin dienen die Motorsteuerung 26 gemäß Fig.
und die Scheibe 18 sowie die Quelle 22 und der Empfänger als Beispiel und können durch beliebige andere geeignete
Einrichtungen ersetzt werden, welche dieselben oder andere erforderliche Funktionen erfüllen.
Während bei der veranschaulichten Ausführungsform davon ausgegangen
wurde, daß der Impuls B gemäß der Darstellung in der Zeichnung und der Beschreibung ein positiver Impuls ist, sei
darauf hingewiesen, daß der Impuls B bei Bedarf auch negativ sein kann. Obwohl gemäß der Beschreibung und der Zeichnung
weiterhin die Scheibe 18 mit Schlitzen 18 ausgestattet ist, die äquidistant auf dem Umfang verteilt sind, ist ersichtlich,
daß der Abstand zwischen benachbarten Schlitzen 18 auch ungleich sein kann. .
5098 22/02 9 1
Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß die Motorsteuerung in
der Weise abgewandelt werden kann, daß sie eine Schaltung
aufweist, in welcher das UND-Gatter A'5 weiterhin eine Eingangsklemme
aufweist, welche mit der Ausgangsklemme des UND-Gatters A1 verbunden ist, wodurch dann,.wenn die Impulsbreite
des Impulses Έ größer wird als das Tiefgehen des fünften
Impulses B und das Hochgehen des siebten Impulses B, der Impuls G, welcher während der Zeit der Koinzidenz des siebten
Impulses B und des Impulses F erzeugt wird, gesperrt ist.
Weiterhin ist ersichtlich, daß die Motorsteuerung außerdem
mit einer Schaltungsverbindung ausgestattet sein kann, welche die Eingangsklemme des UND-Gatters A6 und die Ausgangsklemme
des UND-Gatters A2 verbindet, wodurch dann, wenn die Impulsbreite des Impulses H größer wird als das Intervall zwischen
dem Hochgehen des sechsten Impulses B und dem Tiefgehen des siebten Impulses B, der Impuls I gesperrt wird, welcher während
des Zeitintervalls zwischen der Beendigung des siebten Impulses B und der Beendigung des Impulses H erzeugt wird.
In ähnlicher Weise kann die Eingangsklemme des UND-Gatters A7 mit der Ausgangsklemme des UND-Gatters A2 verbunden sein,
wodurch der Impuls E, welcher erzeugt wird, wenn die Impulsbreite
des Impulses J erheblich größer wird, gesperrt ist. '■"'.· .-■-■■..
50 9 822/02 91
Claims (1)
- Patentansprüche1. Verfahren zum Betreiben eines mehrphasigen Schrittmotors, ~~ wobei der Motor eine Erregungseinrichtung aufweist, welche die^ Motorphasen sequentiell erregt, um den Motor anzutreiben, wobei weiterhin ein Impulsgenerator betrieblich mit der Motorwelle verbunden ist, um Stellungsimpulse zu.erzeugen, welche die Stellung der Motorwelle anzeigen, wobei die Stellungsimpulse für die einzelnen Motorschritte erzeugt werden und durch einen ersten Winkelabstand in bezug auf die jeweiligen Motorschritte hervorgerufen werden, und bei einem zweiten Winkelabstand in bezug auf die entsprechenden Motorschritte beendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Schritt (a) die Stellungsimpulse abgetastet werden, um die Motorwellengeschwindigkeit zu bestimmen, und daß in einem Schritt . (b) die Erregungseinrichtung derart gesteuert wird, daß die Phasenerregung des Motors in der Weise verändert wird, daß ein solches Drehmoment auf die Motorwelle wirkt, daß die Welle bei einer Wellenstellung verzögert wird, bevor der gewünschte Anhalteschritt erreicht ist, und zwar in der Weise, daß die Zeitdauer, während welcher die Phasenerregung verändert wird, zu der Motorwellengeschwindigkeit proportional ist.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (a) die Erzeugung eines Zeitsteuerimpulses vorgegebener Dauer bei einem vorgegebenen Motorwellenabstand vor dem gewünschten Anhalteschritt umfaßt und weiterhin das Abtasten der Koinzidenz des Zeitsteuerimpulses und der Stellungsimpulse, wodurch das Intervall der Koinzidenz des Zeitsteuerimpulses und eines Stellungsimpulses die Geschwindigkeit der Motorwelle angibt.50982 2/02 9 1J. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (a) die Erzeugung eines Zeitsteuerimpulses vorgegebener Dauer bei einem vorgegebenen Motorwellenabstand vor dem gewünschten Anhalteschritt umfaßt, daß der vorgegebene Motorwellenabstand derart gewählt ist, daß der Zeitsteuerimpuls ausgelöst wird, nachdem ein Stellungsimpuls beendet ist und bevor der nächste Stellungsimpuls ausgelöst wird, und daß der Schritt (b) den Vorgang einschließt, daß auf die Motorwelle ein Gegendrehmoment während der Zeit der Koinzidenz des Zeitsteuerimpulses und des nächsten Stellungsimpulses aufgebracht wird.4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-? net, daß der Schritt (a) die Erzeugung eines Zeitsteuerimpulses vorgegebener Dauer bei einem vorgegebenen Motorwellenabstand vor dem gewünschten Anhalteschritt umfaßt, daß der vorgegebene Motorwellenabstand derart gewählt ist, daß der Zeitsteuerimpuls ausgelöst wird, nachdem ein Stellungsimpuls ausgelöst wurde und bevor der Stellungsimpuls beendet ist, und daß der Schritt (b) den Vorgang umfaßt, daß ein Gegendrehmoment auf die Motorwelle während des Zeitintervalls zwischen der Beendigung des Stellungsimpulses und der Beendigung des Zeitsteuerimpulses aufgebracht wird.5- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4·, dadurch, g e kennze ichnet , daß in einem weiteren Schritt (c) ein Zeitsteuerimpuls vorgegebener Dauer bei einem vorgegebenen Motorwellenabstand vor dem gewünschten Anhalteschritt erzeugt wird und daß in einem Schritt (d). ein Drehmoment auf die Motorwelle aufgebracht wird, um die Motorwelle während der Dauer des Zeitsteuerimpulses zu verzögern.509822/02 912A5A8096. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungsenergie des Motors während des Schrittes (b) erhöht wird.7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Schritt (c) die Erregungsenergie des Motors während einer vorgegebenen Anzahl von Schritten vor der Ausführung des Schrittes (a) erhöht wird.8. Steuereinrichtung für einen mehrphasigen Motor mit einer Erregungseinrichtung, welche die Motorphasen sequentiell erregt, um den Motor anzutreiben, und mit einem Stellungsimpulsgenerator, welcher betrieblich mit dem Motor verbunden ist, um Stellungsimpulse zu erzeugen, welche die Stellung des Motors anzeigen, wobei die Stellungsimpulse für die jeweiligen Motorschritte erzeugt werden und durch einen ersten Winkelabstand in bezug auf die jeweiligen Motorschritte ausgelöst werden und bei einem zweiten Winkelabstand in bezug auf die jeweiligen Motorschritte beendet werden, dadurch gekennzeichnet , daß eine Abtasteinrichtung (24·) vorhanden ist, welche derart arbeitet, daß sie die Stellungsimpulse abtastet, um dadurch die Motorwellengeschwindigkeit zu bestimmen, daß weiterhin eine Steuereinrichtung (26) vorhanden ist, welche auf die Abtasteinrichtung (24) anspricht und in der Weise arbeitet, daß sie die Erregungseinrichtung derart steuert, daß die Phasenerregung des Motors (1O) in der V/eise verändert wird, daß auf die Motorwelle (14) ein Drehmoment aufgebracht wird, um die Welle bei einer Wellenstellung vor dem gewünschten Anhalteschritt in der Weise zu verzögern, daß die Zeitdauer, während welcher die Phasenerregung verändert wird, zu der Motorwellengeschwindigkeit proportional ist.50 9 822/02919- Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η ζ e i ο h η e t , daß die Abtasteinrichtung (24·) einen Zeitsteuerimpulsgenerator aufweist , welcher in der Weise arbeitet, daß er bei einem vorgegebenen Abstand vor dem gewünschten Anhalteschritt einen Zeitsteuerimpuls erzeugt, und daß logische Verknüpfungseinrichtungen (A1, A2, A3) vorhanden sind, welche in der Weise arbeiten, daß sie die Koinzidenz des Zeitsteuerimpulses und der Stellungsimpulse ermitteln, daß die logischen .Verknüpfungseinrichtungen (A1, A2, A3) weiterhin in der ' Weise arbeiten, daß die Steuereinrichtung (26) so betätigt wird, daß auf die Motorwelle (14·) ein Gegendrehmoment wirkt, und zwar aufgrund des Koinzidenzintervalls des Zeitsteuerimpulses und eines Stellungsimpulses.10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Abtasteinrichtung (24·) einen ZeitSteuerimpulsgenerator aufweist, welcher in der Weise arbeitet, daß er einen Zeitsteuerimpuls vorgegebener Dauer bei einem vorgegebenen Motorwellenabstand vor dem gewünschten Anhalteschritt erzeugt, daß der vorgegebene Motorwellenabstand derart gewählt ist, daß der Zeitsteuerimpuls ausgelöst wird, nachdem ein Stellungsimpuls beendet ist, und bevor der nächste Stellungsimpuls ausgelöst wird, und daß logische Verknüpfungseinrichtungen (A1, A2, A3) vorhanden ist, welche in der Weise arbeiten, daß sie die Koinzidenz des Zeitsteuerimpulses und· der Stellungaimpulse ermitteln, wobei die logischen Verknüpfungseinrichtungen (A1, A2, A3) weiterhin derart arbeiten, daß sie die Steuereinrichtung (26) in der Weise betätigen, daß auf die Mötorwelle (14·)- ein Gegendrehmoment während der Zeit der Koinzidenz des Zeitsteuerimpulses und des nächsten Stellungsimpulses aufgebracht wird. ■509822/0?9111. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtasteinrichtung (24) einen Zeitsteuerimpulsgenerator aufweist, welcher in der Weise arbeitet, daß er einen Zeitsteuerimpuls vorgegebener Dauer bei einem vorgegebenen Motorwellenabstand vor dem gewünschten Anhalteschritt erzeugt, daß der vorgegebene Motorwellenabstand derart gewählt ist, daß der Zeitsteuerimpuls ausgelöst wird, nachdem ein Zeitsteuerimpuls ausgelöst ist und bevor der Stellungsimpuls beendet ist, und daß die logischen Verknüpfungseinrichtungen (A^ A2, A3) in der Weise arbeiten, daß sie die Koinzidenz des Zeitsteuerimpulses und der Stellungsimpulse ermitteln, wobei die logischen Verknüpfungseinrichtungen (A1, A2, A3) weiterhin in der Weise arbeiten, daß sie die Steuereinrichtung (26) in der Weise betätigen, daß ein Gegendrehmoment auf die Motorwelle (14·) während des Zeitintervalls aufgebracht wird, welches sich zwischen der Beendigung des Stellungsimpulses und der Beendigung des Zeitsteuerimpulses erstreckt·12. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Motorsteuereinrichtung (26) durch die logischen Verknüpfungseinrichtungen (A1, A2, A3) in der Weise betätigt wird, daß die Motorphasenerregung um zwei Ablaufschritte verzögert wird, um auf die Motorwelle (14) ein Gegendrehmoment aufzubringen.13- Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung (26) durch dialogischen Verknüpfungseinrichtungen (A1^ A2, A3) in der Weise betätigt wird, daß die Motorphasenerregung um einen Ablaufschritt verzögert wird, um auf die Motor welle (14·) ein Gegendrehmoment aufzubringen.SO 9822/0291- 39 -' 14. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß eine Leistungssteuer einrichtung (50) vorgesehen ist, welche durch die Steuereinrichtung (26) angeschlossen ist und in der Weise arbeitet, daß die Erregungsenergie des Motors ■ erhöht wird, während auf die Motorwelle (14) ein Gegendrehmoment aufgebracht ist·.15- Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß eine Leistungssteuereinriehtung (50) vorhanden ist, welche in der Weise arbeitet,daß die Erregungsenergie des Motors (1Q) während einer vorgegebenen Anzahl von Schritten erhöht wird, nachdem der Motor anfänglich erregt ist.509822/0291
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13054073A JPS5414727B2 (de) | 1973-11-20 | 1973-11-20 | |
JP13054073 | 1973-11-20 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2454809A1 true DE2454809A1 (de) | 1975-05-28 |
DE2454809B2 DE2454809B2 (de) | 1977-05-12 |
DE2454809C3 DE2454809C3 (de) | 1977-12-29 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL7415133A (nl) | 1975-05-22 |
NL171096C (nl) | 1983-02-01 |
JPS5079710A (de) | 1975-06-28 |
FR2251945B1 (de) | 1980-11-28 |
DE2454809B2 (de) | 1977-05-12 |
NL171096B (nl) | 1982-09-01 |
JPS5414727B2 (de) | 1979-06-09 |
GB1496344A (en) | 1977-12-30 |
FR2251945A1 (de) | 1975-06-13 |
US3997829A (en) | 1976-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2759956C1 (de) | Elektronische Uhr mit einem Schrittmotor | |
DE2908182C2 (de) | Steuerschaltung für einen Schrittmotor mit einem reaktiven Rotor und mit Ständerwicklungen | |
DE2014347A1 (de) | Servosystem | |
DE2128347A1 (de) | Verfahren zur Ansteuerung eines Schrittmotors und Anordnung zur Durch fuhrung des Verfahrens | |
DE1613172B2 (de) | Steuerschaltung zum betrieb eines schrittmotors im schnellgang | |
DE2525321C3 (de) | Verfahren zum aufeinanderfolgenden Erregen der Motorphasen eines mehrphasigen Schrittmotors und Schaltung zur Durchführung des Verfahrens | |
EP0025081A1 (de) | Quantisierte Geschwindigkeitssteuerung eines Schrittmotors | |
DE2803201A1 (de) | Verfahren und schrittmotor-steuerschaltung zum steuern von schrittmotoren | |
DE2321650B2 (de) | Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Gleichstrommotors | |
DE2932395A1 (de) | Steuerschaltung fuer gleichstrommotor verwendende positioniervorrichtung | |
DE2209043C3 (de) | Verfahren und Einrichtung zum Stillsetzen einer sich drehenden Vorrichtung | |
DE2209291C3 (de) | Schaltungsanordnung zum Steuern eines Schrittmotors im geschlossenen Rückmeldebetrieb | |
DE1638099A1 (de) | Einrichtung zum Regeln der Drehzahl eines Gleichstrommotors | |
DE19721282A1 (de) | Verfahren zum Treiben eines Schrittmotors | |
DE2721240C3 (de) | Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Schrittmotors im optimalen Lastwinkelbereich | |
DE2454809A1 (de) | Verfahren zum betreiben eines mehrphasigen schrittmotors | |
DE2024371A1 (de) | Mehrphasen-Motor mit steuerbarer Geschwindigkeit | |
DE2454809C3 (de) | Verfahren zum liberschwingungsfreien Stillsetzen eines mehrphasigen Schrittmotors und Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE2161326B2 (de) | Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Gleichstrommotors | |
DE2035983C3 (de) | Steueranordnung für einen elektrischen Schrittmotor | |
DE2409248C2 (de) | Anordnung zur Steuerung des Polradsteuerwinkels einer Stromrichtermaschine synchroner Bauart | |
DE2054784A1 (de) | ||
EP0140160B1 (de) | Lastwinkelabhängige Schrittaktregelung für Schrittmotore | |
DE1289871B (de) | Schaltungsanordnung zum Vergleich einer Bezugsfrequenz-Impulsfolge mit einer Signalfrequenz-Impulsfolge | |
DE1638091C (de) | Steuer und Bremsschaltung fur einen Schrittschaltmotor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |