DE2525321C3 - Verfahren zum aufeinanderfolgenden Erregen der Motorphasen eines mehrphasigen Schrittmotors und Schaltung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum aufeinanderfolgenden Erregen der Motorphasen eines impulsgesteuerten mehrphasigen Schrittmotors, bei dem eine von der Drehzahl des Motors hinsichtlich Impulsdauer und Impulsfrequenz abhängige erste Impulsfolge und eine eine vorbekannte feste Impulsdauer aufweisende zweite Impulsfolge in Abhängigkeit von der ersten Impulsfolge erzeugt und beide Impulsfolgen miteinander verglichen werden und bei dem bei Abweichung der Impulsdauer beider Impulsfolgen voneinander die Erregung der Moiorphasen im korrigierenden Sinne beeinflußt wird sowie auf eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einem solchen aus der GB-PS 1175 918 bekannten Verfahren und Schaltung zum Betreiben eines mehrphasigen Schrittmotors wird mit Hilfe eines ersten Impulsgenerators, der in bekannter Weise mit der Motorwelle des Schrittmotors gekoppelt ist, die erste Impulsfolge erzeugt, deren Impulse in Dauer und Wiederholungsfrequenz von der Drehzahl der Motorwelle abhängen. Außerdem wird mit Hilfe eines zweiten und von der ersten Impulsfrequenz steuerbaren Impulsgenerators die zweite Impulsfolge erzeugt, deren Impulse eine vorbestimmte feste Impulsdauer haben. Dieser zweite Impulsgenerator kann z. B. aus einem monostabilen Multivibrator bestehen, der jeweils von den Impulsen der ersten Impulsfolge angesteuert nach einem bestimmten festen Zeitintervall wieder in seinen stabilen Zustand zurückschaltet. Gelangt dabei unmittelbar nach dem Zurückschalten des monostabilen Multivibrators in seinen stabilen Schaltzustand ein weiterer Impuls der ersten Impulsfolge an seinen Steuereingang, so kann der monostabile Multivibrator noch nicht sofort in seinen instabilen Schaltzustand umgeschaltet werden, da seine durch die Umladezeiten der Kondensatoren bedingte Erholzeit noch nicht beendet ist. In diesem Fall werden also Impulse in der zweiten Impulsfolge ausgelassen, wenn die Impulse der ersten Impulsfolge zu schnell aufeinanderfolgen. Das bekannte Steuerverfahren arbeitet nun derart, daß während der Anlaufphase, also dem Beschleunigen des Schrittmotors die Erregung der einzelnen Motorphasen durch die Impulse der ersten Impulsfolge geschaltet wird, so daß der Schrittmotor schnell auf seine Nenndrehzahl beschleunigt wird. Ist die Nenndrehzahl erreicht, so soll die Erregung des Schrittmotors durch die Impulse der zweiten Impulsfolge geschaltet werden, um ein Überschreiten der Nenndrehzahl zu verhindern. Zu diesem Zweck wird eine die Beschleunigungsphase überwachende bistabile Schaltung jeweils von den Impulsen der ersten Impulsfolge gesetzt und jeweils von den Impulsen der zweiten Impulsfolge zurückgesetzt.

Wird am Ende der Beschleunigungsphase die Drehzahl des Schrittmotors so groß, daß zwei aufeinanderfolgende Impulse der ersten Impulsfolge zum Setzen der bistabilen Schaltung auftreten, bevor ein Impuls der zweiten Impulsfolge zum Zurücksetzen der bistabilen Schaltung aufgetreten ist, so wird die Erregung der Motorphasen von dem ersten Impulsgenerator auf den zweiten Impulsgenerator umgeschaltet Sollte nach dieser Umschaltung der Schrittmotor z. B. infolge einer stärkeren Belastung seiner Ausgangswelle jedoch wieder verzögert werden, so ist keine erneute automatische Umschaltung wieder in die Beschleunigungsphase möglich, so daß die Drehzahl des Schrittmotors bei entsprechenden Lastwechseln erheblichen Änderungen unterworfen sein kann.

Aus der DE-OS 22 09 291 ist eine Schaltung für einen Schrittmotor bekannt, mit der eine hinsichtlich ihrer Frequenz von der Drehzahl des Motors abhängige erste Impulsfolge erzeugt wird. Diese bekannte Steuervorrichtung arbeitet dabei so, daß während eines Umlaufes des Schrittmotors bestimmte zulässige Stillsetz- und unzulässige Stillsetzpositionen voneinander unterschieden werden. Die Erregung des Schrittmotors wird daher so gesteuert, daß bei allen auftretenden Fällen ein Überlaufen der unzulässigen Stillsetzpositionen sichergestellt ist Zum Stillsetzen des Schrittmotors in den zugelassenen Stillsetzpositionen ohne die Möglichkeit eines Überlaufens dieser Stillsetzpositionen ist ein als monostabiler Multivibrator ausgebildeter zusätzlicher Impulsgenerator vorgesehen, der von einem vor dem Erreichen einer zugelassenen Stillsetzposition auftretenden Impuls der ersten Impulsfolge angesteuert wird. Der zusätzliche Impulsgenerator erzeugt einen Impuls vorbestimmter fester Zeitdauer. Während des Auftretens dieses Impulses wird die Erregung des Schrittmotors so geändert, daß auf seine Motorwelle ein Bremsoder gar ein Haltemoment ausgeübt wird. Da die Impulsdauer des von dem zusätzlichen Impulsgenerator erzeugten Impulses konstant ist, sich die Drehzahl des Schrittmotors aber ändern kann, rückt das Ende des Impulses immer näher an die zulässige Stillsetzstellung des Schrittmotors heran, je größer seine Drehzahl wird. Da der bekannte Schrittmotor mit festen zulässigen Stillsetzpositionen arbeitet, wird dieser Schrittmotor so erregt, daß er nach dem Überlaufen einer unzulässigen Stillsetzstellung infolge seiner Erregung laufend abgebremst wird, bis er seine zulässige Stillsetzstellung erreicht. Bei einer hohen Drehzahl des Schrittmotors könnte die zulässige Stillsetzstellung trotz dieses ohnehin auftretenden Bremsmomentes jedoch überlaufen werden, wenn nicht dann auch der von dem zusätzlichen Impulsgenerator erzeugte Impuls entsprechend dicht an die zulässige Stillsetzstellung heranrückt, also unmittelbar vor Erreichen der Stillseizsteliung ein zusätzliches Brems- bzw. Haltemoment erzeugt Der bekannte Schrittmotor wird daher mit Sicherheit jeweils an seiner zulässigen Stillsetzstellung stillgesetzt und erst danach erneut zu seiner Weiterdrehung um einen weiteren Schritt angetrieben. Diese bekannte Steuervorrichtung arbeitet daher bei dieser Betriebsweise mit einer schrittweisen Weiterdrehung des Schrittmotors.

Aus der Zeitschrift »Elektrie« (1971), Heft 10, Seiten 391 bis 394 ist es allgemein bekannt, zum Stillsetzen eines Schrittmotors in einer ganz bestimmten Position in einer vorgegebenen Entfernung von der Zielposition den Verzögerungsvorgang einzuleiten und die Schrittfreauenz auf einen Wert unterhalb der maximalen Bremsfrequenz zu senken, von dem aus die Steuerimpulse sprunghaft unterbrochen werden können. Dieses geschieht dabei z. B. dadurch, daß ein mit einer bestimmten Drehzahl und mit einer bestimmten Schriufrequenz angetriebener Schrittmotor in einer ausreichenden Entfernung vor der jeweils gewünschten Zielposiiion durch Herabsetzen der Schrittfrequenz auf eine sehr viel geringere Drehzahl abgebremst wird, wonach die Schrittfrequenz noch unter die maximale

ίο Bremsfrequenz abgesenkt wird, damit allein durch Fortlassen eines Steuerimpulses der Schrittmotor in der jeweils gewünschten Zielposition dann stillgesetzt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß mit Hilfe einer einfachen Steuerung die Drehzahl eines Schrittmotors unabhängig von der an der Motorwelle wirkenden und sich ändernden Last auf einem bestimmten Wert begrenzt werden kann.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Drehzahlbegrenzung während jedes Zeitintervalls zwischen dem Ende eines kürzeren Impulses der ersten Impulsfolge und dem Ende eines zugeordneten Impulses der zweiten Impulsfolge die festgestellte Abweichung zwischen beiden Impulsfolgen durch Verzögerung des Läufers korrigiert wird.

Bei dem neuen Verfahren werden also die Impulse beider Impulsfolgen jeweils einzeln miteinander vergli-

jo chen und immer dann, wenn die Impulsdauer eines Impulses der ersten Impulsfolge geringer als die feste vorbestimmte Impulsdauer eines zugeordneten Impulses der zweiten Impulsfolge ist, ein dieser Impulsdauerdifferenz entsprechender Steuerimpuls erzeugt, der

i^r> unmittelbar zur Umschaltung der Phasenerregung des Schrittmotors dient. So wird z. B. während der Dauer dieses Steuerimpulses entweder die Phasenerregung vermindert oder abgeschaltet, so daß kein weiteres Beschleunigungsmoment erzeugt wird, oder aber die Phasenerregung wird entsprechend umgeschaltet, so daß ein Bremsmoment erzeugt wird. Da jedoch diese Abschaltung oder Umschaltung der Phasenerregung nur während der relativ kurzen Dauer dieser Steuerimpulse erfolgt, findet auch eine sehr feinfühlige Regelung der Drehzahl des Schrittmotors statt. Sobald die Drehzahl des Schrittmotors wieder den jeweils gewünschten Wert erreicht hat, ist die Dauer der Impulse der zweiten Impulsfolge nicht mehr länger als die der Impulse der ersten Impulsfolge, so daß dann

so auch keine Steuerimpulse mehr erzeugt werden. Damit wird aber in die normale Phasenerregung des Schrittmotors nicht langer eingegriffen, und der Schrittmotor wird in seiner zum Erzeugen des an seiner Ausgangswelle abgenommenen Drehmomentes erforderlichen Weise laufend beschleunigt. Da ein solcher Vergleich der Impulsdauer der jeweils einander zugeordneten Impulse der ersten und zweiten Impulsfolge äußerst einfach durchgeführt werden kann, ist dieses neue Verfahren auch mit Hilfe einer sehr einfach

bo ausgebildeten Schaltung zu realisieren, die Gegenstand einer Weiterbildung der Erfindung ist.

Diese Schaltung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer die Motorphasen aussteuernden Erregersteuerschaltung, einem ersten Impulsgenerator

b5 zur Erzeugung der hinsichtlich impulsdauer und Impulsfrequenz von der Motordrehzahl abhängigen ersten Impulsfolge, einem von der ersten Impulsfolge angesteuerten zweiten Impulsgenerator zur Erzeugung

der zweiten Impulsfolge vorbestimmter fester Impulsdauer und einer Vergleichsschaltung zum Abgeben eines Korrektursignals zur Änderung der Erregung der Motorphasen, und ist gemäß der Weiterbildung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung eine Koinzidenzschaltung ist, deren einem Eingang die erste Impulsfolge, deren anderem Eingang die zweite Impulsfolge zugeführt ist und die als Ausgdiigssignal eine dritte Impulsfolge angibt, deren Impulse zwischen dem Ende eines Impulses der ersten Impulsfolge und dem eines zugeordneten Impulses der zweiten Impulsfolge auftreten und deren Dauer dem Zeitintervall entspricht, wobei die Impulse der dritten impulsfolge das Korrektursignal bilden.

Weitere, die besondere Ausführung des neuen Verfahrens und besondere Ausbildung der neuen Schaltung betreffende Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. la einen Querschnitt eines Vierphasen-Schrittmotors, einer vom Schrittmotor angetriebenen Last und eine erfindungsgemäße Steuerschaltung,

Fig. Ib den in Fig. 1 dargestellten Schrittmotor in einer anderen Blickrichtung sowie eine an der Motorwelle angebrachte Scheibe,

Fig.2 ein Signaldiagramm für die in Fig. la dargestellte Steuerschaltung,

F i g. 3 ein Schaltbild der Schaltung,

F i g. 4 ein Schaltbild einer weiteren Schaltung, die die in F i g. 2 dargestellten Signale erzeugt,

F i g. 5 ein Signaldiagramrn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Schaltung,

F i g. 6 einen Schaltplan dieser weiteren Schaltung,

F i g. 7 ein Signaldiagramm einer weiteren Ausführungsform der Schaltung,

Fig.8 einen Schaltplan dieser weiteren Schaltung und

F i g. 9 eine graphische Darstellung, aus der die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung hervorgeht.

In Fig. la ist ein auf einem Sockel 12 angebrachter, 24 Schritte aufweisender Vierphasen-Schrittmotor, der nach dem Reduktanzmotorprinzip arbeitet, angebracht. Die Motorwelle 14 des Motors 10 ist mit irgendeiner Last 16 verbunden, die angetrieben werden soll. Auf der Welle 14 ist eine Scheibe 18 angebracht, die sich mit der Welle 14 dreht und am Umfang herum 24 gleichmäßig beabstandete Schlitze 18a aufweist Jeder Schütz 18a ist in der Mitte zwischen entsprechenden Schrittstellungen der Motorwelle 14 angebracht Die Schrittstellungeii^ sind in Fig. Ib angegeben und mit einem Pfeil 20 am" Sockel 12 gekennzeichnet

Ober dem Motor 10 sind eine Lichtquelle 22 und ein Lichtempfänger 24 im Abstand von der Drehachse der Welle 14 angebracht, der gleich dem Abstand der Schlitzmitten der Scheibe 18 von der Drehachse der Welle 14 ist Im eingeschalteten Zustand erzeugt der Lichtempfänger 24 ein Ausgangssignal oder einen Impuls B immer dann, wenn bei sich drehender Welle 14 ein Schlitz 18a zwischen der Lichtquelle 22 und dem Lichtempfänger 24 hindurchläuft

Ein Motorregler 26 ist mit dem die Impulse B liefernden Lichtempfänger 24, der Stromquelle 28 und dem Motor 10 verbunden, um letzteren zu regeln.

In Fig.3 ist eine erste Ausführungsform des Motorreglers 26 dargestellt. Diese enthält eine Steuereinheit 30 mit einem Ausgang, der für den Startimpuls A mit dem Eingang eines ODER Giicdci Oi verbunden ist sowie Ausgänge, die mit den Eingängen des UND-Gliedes A 1 bzw. A 2 verbunden sind, für die ί'Γ·*· und CCW-lmpuise. Die Ausgänge der UND-Glieder A 1 und A 2 sind mit den Eingängen eines ODER-Gliedes O 2 verbunden, dessen Ausgang mit dem anderen Eingang de> ODER-Gliedes Ol in Verbindung steht. Der Ausgang des ODER-Gliedei O i ist mit den Auslöseeingängen der »1«- und »O«-Stufen eines Flip-Flops Fl, sowie mit den Eingängen der UND-Glie-Jcr A 3 und AA verbunden. Der Ausgang des ODER-Gliedes Ol ist über einen Inverter /1 mit dem anderen Eingang der UND-Glieder A 3 und A 4 verbunden. Die Ausgänge der »1«- und »O«-Stufen des Flip-Fiops Fl srenen mit den Eingängen der UND-GHeder A 3 bzw. A 4 in Verbindung. Die Ausgänge der UND-Glieder A 3 und A 4 liegen an den Auslöseeingängen der Fiip-Flops F2 bzw. F3. Die Ausgänge der »1 «-Stufen der Flip-Flops F2 und F3 sind mit den Eingängen eines exklusiven NOR-Gliedes XN1 verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang eines exklusiven ODER-Gliedes XOX in Verbindung steht Der Ausgang der »>1«-Stufe des Flip-Flops Fl ist mil dem anderen Eingang des exklusiven ODER-Gliedes XO1 verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang des UND-Gliedes A 2 und mit dem invertierenden Eingang des UND-Gliedes A 1 in Verbindung steht

Die »1«- und »O«-Stufen des Flip-Flops F2 sind mil den Eingängen der UND-Glieder A 5 bzw. A 6 verbunden, deren Ausgänge mit den Eingängen eines ODER-Gliedes O 3 verbunden sind. Die »1«- unc »O«-Stüfcn des Flip-Plöps Γ3 Sind rnü den Eingänger der UND-Glieder A 7 bzw. A 8 verbunden, derer Ausgänge mit den Eingängen eines ODER-Gliedes OA verbunden sind. Der Ausgang des ODER-Gliedes O 3 isi über eine Leitung PH1, das Bezugszeichen steht für dit Phase 1 für die Erregung des Motors 10, und über eine Treiberstufe DX mit dem nicht mit einem Bezugszei chen versehenen Eingang des Motors 10 für die Phase 1 verbunden. Der Ausgang des ODER-Gliedes OZ isi weiterhin über einen Inverter /2, eine Leitung PH3, das Bezugszeichen steht für die Phase 3 der Erregung de« Motors 10, sowie eine Treiberstufe D 3 mit dem nichi mit einem Bezugszeichen versehenen Eingang de; Motors 10 für die Phase 3 verbunden.

Der Ausgang des ODER-Gliedes O 4 ist über einf Leitung PH4, dieses Bezugszeichen steht für die Phasf

4 für die Motorerregung, sowie über eine Treiberstufe D 4 mit dem nicht mit einem Bezugszeichen versehener Eingang des Motors 10 für die Phase 4 verbunden. Dei Ausgang des ODER-Gliedes O 4 ist weiterhin übe: einen Inverter /3, eine Leitung PH 2, dieses Bezugszei chen steht für die Phase 2 der Erregung des Motors 10 sowie über eine Treiberstufe D 2 mit dem nicht mi einem Bezugszeichen versehenen Eingang des Motor: 10 für die Phase 2 verbunden. Die »!«-Stufe de: Flip-Flops Fl ist mit einem invertierenden Eingang eines UND-Gliedes A 9 verbunden, dessen Ausgang mi einem invertierenden Eingang des UND-Gliedes A ί und direkt mit dem Eingang des UND-Gliedes >4 6 ir Verbindung steht Die »O«-Stufe des Flip-Flops Fl is mit einem invertierendem Eingang eines UND-Gliedei A 10 verbunden, dessen Ausgang mit einem invertieren den Eingang eines UND-Gliedes A 7 und mit einen Eingang des UND-Gliedes A 8 direkt in Verbindung steht

Die vom Lichtempfänger 24 bereitgestellten Impulse

5 werden einem Eingang des ODER-Gliedes 01, einen

invertiCienden Eingang ciurs UND-Gliedes A 11 und finem Eingang eines monoslabilcn Multivibrators .32 zugeleitet. Der Multivibrator 32 erzeugt Impulse C vorgegebenci impulsbreite in Abhängigkeit von den VorHcrflanken der impulse B. Die Impulse C gelangen an eineii weiteren Eingang des UND-Gliedes A 11. Der Ausgang des UND-Gliedes A 11 is ι mi«, den Eingängen de^r UND-Gliedes A 9 und A 10 verbunden.

Selbstverständlich kann der Multivibrator 32 auch durch Schuitjiigseinrichtungen erset/.t werden, deren Arbeits- und Funktionsweise im wesentlichen dem Multivibrator 32 entsprechen.

Die Funktionsweise, wie die gewünschte Drehrichiung der Motorwelle 14 gewählt vvird, und wie die

Tabelle

Motorphasen bei normaler Rotation nacheinander erregt werden, ist für alle Ausführungsbeispiele gleich und soll in Zusammenhang mit der nachstehend aufgeführten Tabelle im weiteren beschrieben werden. Um die Erläuterungen zu vereinfachen, wird angenommen, daß am Ausgang des UND-Gliedes A 11 ein niederer oder »O«-Pegel auftritt, so daß die UND-Glieder A 9, A 10, A 6 und A 8 gesperrt und die UND-Glieder A 5 und A 7 durchgeschaltet sind. Auf diese Weise ist die »1 «-Stufe des Flip-Flops F 2 direkt mit der Leitung PH1 und dem Eingang des Inverters / 2 verbunden. In entsprechender Weise ist die »!«-Stufe des Flip-Flops F 3 direkt mit der Leitung PH 4 und dem Eingang des Inverters /3 verbunden.

In der Tabelle sind die Motorphasen angegeben, die normalerweise bei bestimmten Schaltzuständen der Flip-Flops Fl, F2 und F3 erregt werden. Die Drehrichtungen werden mit ClV-»im Uhrzeigersinn« und mit CCW-»\m Gegenuhrzeigersinn« gekennzeichnet. Diese Drehrichtungen treten auf, wenn durch das ODER-Glied Oi Impulse gelangen, wobei die Flip-Flops Fl, F2 und F3 in den in der Tabelle angegebenen Schaltzuständen sind. Die Ausgänge der Flip-Flops Fl, F2 und F3 sind die Ausgänge der »!«-Stufe. Jede der acht möglichen Kombinationen der Schaltzuslände der Flip-Flops Fl, F2 und F3 gibt eine bestimmte dieser acht Möglichkeiten der Motorphasen-Erregungszustände und Drehrichtungen wieder, wobei keine Kombination zweimal auftritt oder weggelassen ist. Die Ausgangssignale der Flip-Flops F2 und F3 kennzeichnen die erregten Motorphasen, wogegen das Ausgangssignal des Flip-Flops F! die Drehrichtung bezeichnet. Wenn beispielsweise die Phasen 1-2 erregt sind, weist das Flip-Flop F2 ein hohes und das Flip-Flop F3 ein niederes Ausgangssignal auf. Im Falle jedoch, daß ein Impuls, der eine Drehung im Uhrzeigersinn erzeugt, auftritt, liegt das Ausgangssignal des Flip-Flops Fl auf einem hohen Pegel, während im Falle der Gegenuhrzeigerdrehung das Ausgangssigna! des Flip-Flops Fl auf einem niederen Pegel liegt

In allen Fällen der Drehung im Uhrzeigersinn sind die Ausgangspegel der Flip-Flops F2 und F3 unterschiedlich, wenn das Ausgangssignal des Flip-Flops Fl auf einem hohen Pegel liegt, d. h. einer der Ausgänge des Flip-Flops F2 und F3 liegt hoch, während der andere Ausgang auf einem niederen Pegel liegt Im Falle der Drehung im Uhrzeigersinn weisen die Ausgänge der Flip-Flops F2 und F3 beide den gleichen Zustand auf, d. h, beide haben einen hohen oder beide haben einen niederen Pegel, wenn am Ausgang des Flip-Flops Fl ein niederer Pegel auftritt

In allen Fällen, bei denen Drehung im Gegenuhrzeigersinn stattfindet, sind diese Zustände umgekehrt. Wenn der Ausgang des Flip-Flops Fl hoch liegt, weisen die Ausgänge des Flip-Flops F2 und F3 in diesem Falle den gleichen Zustand auf, während dann, wenn der Ausgang des Flip-Flops Fl einen niederen Pegel aufweist, die Ausgänge der Flip-Flops F2 und FZ unterschiedliche Zustände zeigen. Auf diese Weise ist festzustellen, ob der Schaltzustand der Flip-Flops Fl, F2 und F3 eine Drehung im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn kennzeichnet

Das exklusive NOR-Glied XNi erzeugt einen hohen Ausgangspegel, wenn die Ausgänge der Flip-Flops F2 und F3 gleich sind, und einen niederen Ausgangspegel, wenn die Ausgangspegel der Flip-Flops F2 und F3 nicht gleich sind. Das exklusive ODER-Glied XOi erzeugt einen hohen Ausgangspegel, wenn der Ausgang des Flip-Flops Fl und der Ausgang des exklusiven

w NOR-Gliedes AWl einen unterschiedlichen Pegel aufweisen, und einen niederen Ausgangspegel, wenn die genannten Ausgänge den gleichen Pegel aufweisen. Wie in der Tabelle dargestellt ist, liegt der Ausgang des exklusiven ODER-Gliedes XO1 immer dann auf einem hohen Pegel, wenn der Zustand der Flip-Flops Fl, F2 und F3 eine Drehung im Uhrzeigersinn kennzeichnet, und der Ausgang des exklusiven ODER-Gliedes XO1 liegt auf einem niederen Pegel dann, wenn die Flip-Flops Fl, F2 und F3 eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn kennzeichnen.

Während des Betriebs soll die Motorwelle 14 in Abhängigkeit eines Impulses A aus einer Anfangsstellung um einen Schritt im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn gedreht werden, und von der Steuereinheit 30 wird ein Impuls CWoder CCWfür die Drehrichtung im Uhrzeiger- oder im Gegenuhrzeigersinn erzeugt wobei danach der Impuls A erzeugt wird.
Wenn sich die Flip-Flops Fl, F2 und F3 in einem

Erregte	Drehrichtung	F !-Ausgangs-	/■"2-Ausgangs-	FS-Ausgangs	XNi -Ausgangs	XOl-Aus	i
Motor phasen		pegel	pcgel	pegel	pegel	gangspegel	I
1-2	CW	hoch	hoch	niedrig	niedrig	hoch
2-3	CW	niedrig	niedrig	niedrig	hoch	hoch
3-4	CW	hoch	niedrig	hoch	niedrig	hoch
4-1	CW	niedrig	hoch	hoch	hoch	hoch
1-2	CCW	niedrig	hoch	niedrig	niedrig	niedrig	I
2-3	CCW	hoch	niedrig	niedrig	hoch	niedrig
3-4	CCW	niedrig	niedrig	hoch	niedrig	niedrig
4-1	CCW	hoch	hoch	hoch	hoch	niedrig

Schaltzustand für die Drehung im Uhrzeigersinn befinden, gelangt das hohe Ausgangssignal des exklusiven ODER-Gliedes XO1 an den Eingang des UND-Gliedes Λ 2 und an den invertierenden Eingang des UND-Gliedes -4 1, so daß das UND-Glied Al durchgeschaltet und das UND-Glied A 1 gesperrt wird. Wenn sich die Welle 14 im Uhrzeigersinn drehen soll, wird der Impuls CWfür die Drehung im Uhrzeigersinn von der Schrittsteuerschaltung 30 an einen Eingang des UND-Gliedes A 1 gelegt. Da das UND-Glied A 1 jedoch gesperrt ist, hat der Impuls CW keinen Einfluß auf die Flip-Flops Fl, F2 und F3. Dies soll deshalb so sein, weil sich die Flip-Flops Fl, F2 und F3 schon im Zustand für die Drehung im Uhrzeigersinn befinden und dieser Zustand auch nicht geändert werden soll. Wenn sich die Flip-Flops Fl, F2 und F3 jedoch in einem Zustand für die Drehung im Gegenuhrzeigersinn befinden, tritt am Ausgang des exklusiven ODER-Gliedes XO1 ein Signal niedrigen Pegels auf, das vom invertierenden Eingang des UND-Gliedes Λ 1 invertiert wird und das UND-Glied A 1 durchschaltet. In diesem Falle gelangt der Impuls CWdurch das UND-Glied A 1 und die ODER-Glieder O2 und O 1 an die Triggereingänge des Flip-Flops Fl, so daß der Zustand für die Drehung im Gegenuhrzeigersinn in den Zustand für die Drehung im Uhrzeigersinn übergeht. Das UND-Glied A 2 schaltet in gleicher Weise einen Gegenuhrzeigersinn-Impuls CCW durch, wenn sich die Flip-Flops Fl, F2 und F3 im Uhrzeigersinn-Zustand befinden, und das UNi.) Glied /4 2 sperrt einen Impuls CCW, wenn sich die Flip-Flops Fl, F2 und F3 bereits im Gegenuhrzeigersinn-Zustand befinden. Da der CW- oder der CCVV-Impuls, der zu den Eingängen der UND-Glieder A 3 und A 4 durchgelassen wird, weiterhin vom Inverter /1 invertiert wird und an die anderen Eingänge der UND-Glieder /4 3 und /4 4 gelangt, werden die UND-Glieder A 3 und A 4 gesperrt, und der CW- oder CCW-lmpuls löst nur das Flip-Flop Fl aus, so daß die Drehrichtung geändert wird. Am Ausgang des Inverters /1 liegt sonst immer ein hoher Pegel an, so daß die UND-Glieder A 3 und A 4durchgeschaltet sind.

Als nächstes wird die Drehung der Motorwelle 14 im Gegenuhrzeigersinn beschrieben. Angenommen die Ausgangssignale der Flip-Flops Fl, F2 und F3 weisen zunächst einen niedrigen, einen hohen bzw. einen niedrigen Pegel auf, so daß die Phasen 1-2 erregt werden und eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn erfolgt, wie dieses in der Tabelle dargestellt ist In Abhängigkeit des Impulses A ändern nur die Flip-Flops Fl und F3 ihren Zustand, da das UND-Glied A3 infolge der auf niedrigem Pegel liegenden »1 «-Stufe des Flip-Flops Fl gesperrt ist, so daß die Ausgangssignale der Flip-Flops Fl, F2 und F3 alle auf einem hohen Pegel liegen, so daß die Phasen 4-1 erregt werden und die Drehung im Gegenuhrzeigersinn erfolgt In Abhängigkeit des ersten Impulses B ändern die Flip-Flops Fl und F2 ihren Zustand, so daß an den Ausgängen der Flip-Flops Fl, F2 und F3 ein niedriger, ein niedriger bzw. ein hoher Pegel auftritt, so daß die Phasen 3-4 erregt werden im Sinne einer Drehung im Gegenuhrzeigersinn. In Abhängigkeit des zweiten Impulses B ändern die Flip-Flops Fl und F3 ihren Zustand, so daß die Ausgänge der Flip-Flops Fl, F2 und F3 auf einem hohen, einem niedrigen bzw. einem niedrigen Pegel liegen, so daß die Phasen 2-3 im Gegenuhrzeigersinn erregt werden. In Abhängigkeit des dritten Impulses Bändern die Flip-Flops Fl und F2 ihren Zustand, so daß die Ausgangssignale der Flip-Flops Fl, F2 und F3 einen niedrigen, hohen bzw. niedrigen Zustand aufweisen, und die Phasen 1-2 im Gegenuhrzeigersinn erregt werden. Bei Auftreten weiterer Impulse B ändert sich an den gerade ^r) beschriebenen Verhältnissen nichts. Die Drehung im Gegenuhrzeigersinn wird in praktisch gleicher Weise dadurch erzeugt, daß sich die Flip-Flops F1, F2 und F3 im Uhrzeigersinn-Zustand befinden, wenn die Impulse B angelegt werden. Das Grundprinzip besteht darin, daß

ίο nur das Flip-Flop F2 seinen Zustand ändert, wenn an der »1«-Stufe des Flip-Flops Fl ein hoher Pegel anliegt, und nur das Flip-Flop F3 seinen Zustand ändert, wenn an der »O«-Stnfe des Flip-Flops Fl ein hoher Pegel auftritt.

ι ■) Wie auch aus F i g. 2 hervorgeht, gibt jeder Impuls B ein vorgegebenes winkelmäßiges Weiterrücken der M itorwelle 14 wieder, und die Impulsbreite oder Impulsdauer wird kleiner, wenn sich die Drehgeschwindigkeit der Welle 14 erhöht. Die Flip-Flops Ft, F2 und F3 werden durch die Rückfianken der Impulse A, B, CW und CCWausgelöst. Es sei beispielsweise angenommen, daß die gewählte Drehrichtung im Uhrzeigersinn gerichtet ist und die anfänglichen Phasen 3-4 vorliegen. Der Impuls A gelangt über das ODER-Glied 01 zu den Flip-Flops Fl, F2 und F3, wodurch sich der Schaltzustand des Flip-Flops F2 ändert und die Phasen 4-1 eingeschaltet werden. Die Rückflank-n des ersten bis vierten Impulses B betätigen die Flip-Flops Fl, F2 und F3, so daß die Phasen 1-2, 2-3, 3-4 und 4-1 in der

ίο zuvor beschriebener Weise eingeschaltet werden.

Die Vorderflanken der Impulse B lösen den Multivibrator 32 aus, der Impulse C mit jeweils vorgegebener Impulsdauer erzeugt. Der einfacheren Darstellung halber sind in Fig. 2 die Impulsbreiten der

i) Impulse C mit zunehmender Zeit jeweils größer dargestellt. Die Impulsbreiten der Impulse Csind jedoch im tatsächlichen Falle alle gleich. Entsprechend sind die Impulsbreiten der Impulse Sin Fig.2 in Abhängigkeit von der Zeit alle gleich groß, um die Darstellung zu vereinfachen. In Wirklichkeit nehmen die Impulsbreiten der Impulse B als Funktion der Zeit ab, da die Geschwindigkeit der Motorwelle 14 zunimmt. Es ist ohne weiteres klar, daß die Impulsbreiten der Impulse B relativ zu den Impulsbreiten der Impulse C, als Funktion der Zeit konstant sind, abnehmen, da die Drehgeschwindigkeit der Motorwelle 14 ansteigt.

Die Impulse B und C werden an den invertierenden bzw. nichtin vertierenden Eingang des UND-Gliedes /4 11 geführt, so daß das UND-Glied A ti nur dann am

si) Ausgang einen hohen Pegel bereitstellt, wenn ein Impuls Canliegt und ein Impuls S nicht anliegt.

Die Impulsbreite der Impulse C wird gleich der Impulsbreite der Impulse B gewählt wenn die Drehzahl der Motorwelle 14, die einen gewählten, vorgegebenen Wert aufweist kleiner ist als die höchstmögliche Drehzahl der Motorwelle 14. In der Zeit in der die ersten vier Impulse B auftreten, liegt die Drehzahl der

Motorwelle 14 unterhalb des vorgegebenen Wertes.

Das UND-Glied /4 11 stellt wie bereits erwähnt nur

bo dann einen hohen Pegel bereit wenn ein Impuls C anliegt und ein Impuls B nicht auftritt Da die Impulse B und C gleichzeitig erzeugt werden, kann dieser Zustand nur dann auftreten, wenn die Impulsbreite eines Impulses B kleiner ist als die Impulsbreite eines Impulses C Das UND-Glied /4 11 erzeugt dann, wenn die Impulsbreite des Impulses B kleiner ist als die Impulsbreite des Impulses C, einen als Impuls D bezeichneten Ausgangsimpuls mit hohem Pegel, wäh-

rend des Zeitraumes zwischen dem Ende eines Impulses B und dem Beginn eines Impulses C Die Impulse D werden den Eingängen der UND-Glieder A 9 und A 10 -'{!geführt und schalten diese durch.

Bei Auftreten der Rückflanke des vierten Impulses B ί tritt an den /!«-Stufen der Flip-Flops Fl, F2 und F3 ein niedriger, ein hoher bzw. ein hoher Pegel auf, so daß die Phasen 4-1 erregt werden. Bei Auitreten des fünften Impulses B tritt an den »!«-Stufen der Flip-Flops Fl, F2 und F3 ein Signal mit hohem, hohem bzw. niedrigem in Pegel auf, so dall die Phasen Ϊ-2 erregt werden hi·.· Impulsbreite des 5. impulses ß ist jedoch kleiner als die Impulsbreite des 5. Impulses C, so daß das UND-Glied AW einen Impuls Daztugi, dessen Impulsbreite gleich der Differenz zwischen den Impulsbreiten der Impulse B ι ^r> und Cist und dieser mil der Kückfianke des impulses B beginnt. Dieser Impuls D schaltet die UND-Glieder A 9 und A 10 durch. Da an der »1«-Stufe des Flip-Flops Fl ein Signal mit hohem Pegel auftritt, erzeugt das UND-Giied Λ 9 ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel, das keinen Einfluß auf die UND Glieder A 5 und A 6 ausübt. Das Ausgangssignal vom '-'!ip-Flop F2 mit hohem Pegel gelangt weiterhin durch das UND-Glied A 5 und das ODER-Glied O3 hindurch und erregt die Phase 1. Der niedrige Pegel an der »!«-Stufe des Flip-Flops Fl wird jedoch vom invertierenden Eingang des UND-Gliedes A 10 invertiert, so daß das Ausgangssignal mit hohem Pegel vom UND-Glied A 10 an die UND-Glieder A 7 und A 8 gelangt. Dadurch wird das UND-Glied A 7 gesperrt und das UND-Glied A 8 jo durchgeschaltet, so daß das an der »O«-Stufe des Flip-Flops F3 auftretende Signal mit hohem Pegel durch das UND-Glied A 8 und das ODER-Glied O4 durchgelassen wird und die Phase 4 erregt. Auf diese Weise wird die Phasenerregung in den Zustand 4-1 r> überführt, was bedeutet, daß ein Rückwärtsschritt bei der Reihenfolge der Phasenerregung auftritt. In F i g. 2 gibt eine dick ausgezogene Kurve das Drehmoment bei Erregung des Motors 10 und der gestrichelte Bereich /1 die Änderung der Erregung des Motors 10 wieder. Daraus ist ersichtlich, daß ein Rückwärtsschritt bei der Reihenfolge der Erregung das Drehmoment während des Zeitraumes 11 verringert das am Motor 10 auftritt

Die UND-Glieder A 9 und A 10 wirken als Feststelleinrichtungen, um festzustellen, welcher der Flip-Flops F2 und F3 zuletzt in seinem Schaltzustand geändert wurde, um während des Zeitraumes, bei dem das UND-Glied A 11 Impulse Dbereitstellt,die Reihenfolge der Phasenerregung während eines Schrittes umzukehren. Wenn an der »1 «-Stufe oder aber an der »O«-Stufe des Flip-Flops Fl ein niedriger Pegel auftritt bedeutet dies, daß der Schaltzustand des Flip-Flops F2 oder aber der Schaltzustand des Flip-Flops F3 zuletzt geändert wurde. Mit den UND-Gliedern A 6 und A 7 wird ein Rückwärtsschritt der Schrittfolge hervorgerufen, in dem das Ausgangssignal des Flip-Flops F2 oder F3, der zuletzt in seinem Zustand geändert wurde, invertiert wird, um die Erregung der vorangegangenen Phasenreihenfolge zu wiederholen. Dieser Vorgang läßt sich für alle Phasenerregungen, sowohl im Uhrzeigersinn als auch im Gegenuhrzeigersinn, durchführen, was aus der Tabelle ersichtlich ist.

Aus F i g. 2 geht weiter hervor, daß dann, wenn die Drehzahl der Motorwelle 14 ansteigt und die Impulsbreiten der Impulse B bezüglich der Impulsbreiten der Impulse C weiter zunehmen, die Impulsbreiten der Impulse D zunehmen, wie dies an den Bereichen f 2 bis f 7 erkenntlich ist Während des Zeitraumes von f 5 bis / 7 wird das Drehmoment negativ. Die Breite der Impulse C wird im Hinblick auf die Stromversorgung des Motors 10, die Reibung, den Beiastungswiderstand und andere praktisch auftretende Parameter der Vorrichtung ausgewählt, so daß durch Verringerung der an der Motorwelle 14 angreifenden Beschleunigungskraft — wie an den Steilen (1 bis t7 aus Fig. 2 ersichtlich ist, die Drehzahl der Motorwelle 14 auf einen gewünschten, noch zulässigen Höchstwert begrenzt wird.

Eine zweite Ausführungsform des Motorreglers ist in i^: i g. 4 dargestellt und mit dem Bezugszeichen 36 versehen. Dieser enthält eine Steuereinheit 40 mit einem Ausgang für den Startimpuis A, wobei dieser Ausgang mit einem Eingang eines ODER-Gliedes Oll verbunden ist, sowie Ausgänge für die impulse CWund CCW, wobei diese Ausgänge mit den Eingängen der UND-Glieder A2\ bzw .4 22 verbunden sind. Die Ausgänge der UND-Glieder A 21 und A 22 stehen mit den Eingängen eines ODER-Gliedes 012 in Verbindung, dessen Ausgang mit einem anderen Eingang des ODER-Gliedes OH verbunden ist. Der Ausgang des ODER-Gliedes Oll ist mit den Auslöseeingängen der »1«- und »O«-Stufen eines Flip-Flops FIl und weiterhin mit den Eingängen der UND-Glieder A 23 und Λ 24 verbunden. Der Ausgang des ODER-Gliedes O 12 steht über einen Inverter /11 mit den anderen Eingängen der UND-Glieder A23 und Λ24 in Verbindung. Die Ausgänge der »1«- und »O«-Stufen des Flip-Flops FIl sind mit den Eingängen der UND-Glieder A 23 bzw. A 24 verbunden. Die Ausgänge der UND-Glieder A 23 und Λ 24 liegen an den Auslöseingängen des Flip-Flops F12 bzw. F13. Die »!«-Stufen der Flip-Flops F12 und F13 stehen mit den Eingängen eines exklusiven NOR-Gliedes XN11 in Verbindung, dessen Ausgang mit einem Eingang eines exklusiven ODER-Gliedes XO11 verbunden ist. Die »!«-Stufen des Flip-Flops Fl ist mit dem anderen Eingang des exklusiven ODER-Gliedes XI11 verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang des UND-Gliedes A 22 und mit einem invertierenden Eingang des UND-Gliedes A 21 in Verbindung steht.

Die »1«-Stufen des Flip-Flops F12 ist über die Leitung PHX und eine Treiberstufe DIl mit dem Eingang des Motors 10 für die Phase 1, sowie über einen Inverter /12, die Leitung PH 3 und eine Treiberstufe D13 mit dem Eingang des Motors 10 für die Phase 3 verbunden.

Die »1«-Stufe des Flip-Flops F13 ist über die Leitung PH 4 und eine Treiberstufe D14 mit dem Eingang des Motors 10 für die Phase 4, sowie über einen Inverter /13. die Leitung PH2 und eine Treiberstufe D12 mit dem Eingang des Motors 10 für die Phase 2 verbunden.

Die Impulse B werden an den Eingang eines dem Multivibrator 32 entsprechenden Multivibrators 42 und an den Eingang eines ODER-Gliedes 015 gelegt Die Impulse C vom Multivibrator 42 gelangen an den anderen Eingang des ODER-Gliedes 015. Der Ausgang des ODER-Gliedes 015 liegt an einem Eingang des ODER-Gliedes 011.

Die Arbeitsweise des in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispieles unterscheidet sich nicht von der Arbeitsweise des in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels, solange die Impulsbreite der Impulse B größer ist als die Impulsbreite der Impulse C Mit anderen Worten läßt das ODER-Glied 015 die Impulse Bohne Abänderung durch, da das ODER-Glied 015 ein Ausgangssignal mit hohem Pegel erzeugt, wenn

entweder einer der Impulse B und Coder beide Impulse auftreten und die Impulsbreite der Impulse B größer als die Impulsbreite der Impulse C ist Wenn die Drehzahl der Motorwelle 14 jedoch so weit ansteigt, daß die Impulse B kürzer werden als die Impulse C, entsprechen die durch das ODER-Glied 015 hindurchgelassenen Signale der Impulsbreite der Impulse C und nicht mehr der Impulsbreite der Impulse θ, da die Impulse Clänger als die Impulse Bsind Die Flip-Flops F11, F12 und F13 werden daher durch die Rückflanken der Impulse Cund nicht mehr durch die Rückflanken der Impulse B ausgelöst. Die Wirkung ist der bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 auftretenden Wirkung gleich, was die Erregung der Motorphasen betrifft Hierbei sei noch vermerkt daß die Impulse D im in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel nicht verwendet werden. Während im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 die Motorphasen während des Zeitraumes zwischen den Rückflanken der Impulse .Bund Cdurch Invertieren der Ausgangssignale von einem der Flip-Flops F2 und F3 um einen Schritt zurückgeschaltet werden, wird diese Wirkung bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 dadurch hervorgerufen, daß die Änderung der Motorphase verzögert wird, bis die Rückflanken der Impulse Cauftreten. Die an der Motorwelle 14 angreifende Kraft wird daher kleiner, so daß die Drehzahl der Motorweile 14 auf den gewünschten, noch zulässigen Höchstwert begrenzt wird.

In F i g. 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des Motorreglers dargestellt, die in Fig.6 mit dem Bezugszeichen 46 versehen ist. Diese enthält eine Steuereinheit 45 mit einem Ausgang für den Startimpuls A, wobei dieser Ausgang mit einem Eingang eines ODER-Gliedes O 41 verbunden ist, und mit Ausgängen für die CW- und CCW-lmpulse, wobei diese Ausgänge mit Eingängen der UND-Glieder A 41 bzw. A 42 verbunden sind. Die Ausgänge der ODER-Glieder A 41 und A 42 stehen mit den Eingängen eines ODER-Gliedes O 42 in Verbindung, dessen Ausgang mit einem anderen Eingang des ODER-Gliedes O 41 verbunden ist. Der Ausgang des ODER-Gliedes O 41 ist mit den Auslöseeingängen der »1«- und »O«-Stufen eines Flip-Flops F21 und weiterhin mit Eingängen und UND-Glieder A 33 und A 34 verbunden. Der Ausgang des ODER-Gliedes O 42 steht über einen Inverter /41 mit den anderen Eingängen der UND-Glieder A 33 und Λ 34 in Verbindung. Die Ausgänge der »1«- und »O«-Stufen des Flip-Flops F21 sind mit den Eingängen der UND-Glieder A 33 bzw. -4 34 verbunden. Die Ausgänge der UND-Glieder A 33 und A 34 liegen an den Auslöseeingängen der Flip-Flops F22 bzw. F23. Die Ausgänge der »1«-Stufen der Flip-Flops F22 und F23 sind mit den Eingängen eines exklusiven NOR-Gliedes XN 21 verbunden, dessen Ausgang an einem Eingang des exklusiven ODER-Gliedes XO 21 liegt. Der Ausgang der »1 «-Stufe des Flip-Flops F21 ist mit dem anderen Eingang des exklusiven ODER-Gliedes XO 21 verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang des UND-Gliedes A 42 und einem invertierenden Eingang des UND-Gliedes A 41 in Verbindung steht.

Der Ausgang der »1 «-Stufe des Flip-Flops F22 ist über die Leitung PH \ mit einem Eingang eines UND-Gliedes A 48 und über einen Inverter /22 und die Leitung PHi mit einem Eingang eines UND-Gliedes A 47 verbunden. Der Ausgang des UND-Gliedes 48 ist über eine Treiberstufe D 21 mit dem Eingang des Motors 10 für die Phase 1 verbunden, und der Ausgang des UND-Gliedes A 47 ist über eine Treiberstufe D23 mit dem Eingang des Motors 10 für die Phase 3 in Verbindung.

Der Ausgang der »1 «-Stufe des Flip-Flops F23 ist über die Leitung PH 4 mit einem Eingang eines UND-Gliedes A 46 sowie über einen Inverter /23 und die Leitung PH 2 mit einem Eingang eines UND-Gliedes A 45 verbunden. Der Ausgang des UND-Gliedes A 46 ist über eine Treiberstufe D 24 mit dem Eingang des Motors 10 für die Phase 4 verbunden, und der Ausgang des UND-Gliedes A 45 steht über eine Treiberstufe D 22 mit dem Eingang des Motors 10 für die Phase 2 in Verbindung.

Die Impulse B werden an die Eingänge des ODER-Gliedes O41, an den Eingang des die Impulse C erzeugenden Multivibrators 52 sowie an einen invertierenden Eingang eines NAND-Gliedes NA 1 gelegt Der Ausgang des Multivibrators 52 liegt am anderen Eingang des NAND-Gliedes NA 1, dessen Ausgang mi! Eingängen der UND-Glieder A 45 bis A 48 verbunden

Im Zusammenhang mit Fig.5 läßt sich folgendes sagen: Während bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig.2 bis 4 die Reihenfolge der Erregung der Motorphasen während des Zeitraumes zwischen den Rückflanken de Impulse B und C um einen Schritt zurückgesetzt wurde, wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 6 der Motor während dieses Zeitraumes abgeschaltet, so daß die Motorwelle 14 stärker abgebremst wird. In entsprechender Weise wie in F i g. 2 gibt die stark ausgezogene Linie das Drehmoment wieder, das an der Welle 14 des Motors 10 angreift. Das NAND-Glied NA 1 weist die gleiche Funktion wie das UND-Glied A 11 von Fig.3 auf, es stellt nämlich die Zeitdauer zwischen den Rückflanken der Impulse ßund C fest und ändert während dieser Zeitdauer die Phasenerregung des Motors 10. Abgesehen davon, daß die Polarität der Ausgangsimpulse D'des NAND-Gliedes NA1 invertiert ist, un'erscheiden sich diese Ausgangsimpulse D' nicht von den Impuls D, die vom UND-Glied Λ 11 im Ausführungsbeispiel nach Fig.3 bereitgestellt werden. Solange Impulse B anliegen, oder wenn weder Impulse B noch Impulse C anliegen, erzeugt das NAND-Glied NA 1 am Ausgang ein Signal mit hohem Pegel, das die UND-Glieder A 45 bis Λ 48 durchschaltet und die Ausgangssignale von den »1«-Stufen der Flip-Flops F22 bzw. F23 zum Motor 10 gelangen, so daß der Motor 10 mit der normalen Reihenfolge der Phasenerregung betrieben wird. Wenn jedoch nur die Impulse Cauftreten — dies ist nur dann der Fall, wenn die Impulsbreite der Impulse B kleiner ist als die Impulsbreite der Impulse C — tritt am Ausgang des NAND-Gliedes NA 1 ein Signal mit niedrigem Pegel auf, das die UND-Glieder -4 45 bis Λ 48 sperrt. Daher wird während der Zeiträume, die in F i g. 5 durch die gestrichelten Bereiche u 1 bis υ 7 bezeichnet sind, der Motor 10 nicht erregt. Die Zeiträume u 1 bis u 7, die den 5. bis 11. Impulsen B entsprechen, sind gleich den in F i g. 2 dargestellten Zeiträumen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Motorreglers ist in F i g. 8 dargestellt und mit dem Bezugszeichen 66 versehen. Eine Steuereinheit 60 besitzt einen Ausgang für den Startimpuls A, wobei dieser Ausgang mit einem Eingang eines ODER-Gliedes Ο61 verbunden ist, sowie Ausgänge für die ClV- und CWW-Impulse, wobei diese Ausgänge mit Eingängen des UND-Gliedes A 61 bzw. des UND-Gliedes A 62 in Verbindung stehen. Die Ausgänge der UND-Glieder A 61 und A 62 sind mit den Eingängen eines ODER-Gliedes O62 verbunden,

dessen Ausgang mit dem anderen Eingang des ODER-Gliedes O61 in Verbindung steht Der Ausgang des ODER-Gliedes O 61 liegt an den Auslöseeingängen der »1«- und »O«-Stufen eines Flip-Flops F61 sowie an Eingängen der UND-Glieder Λ 63 und /4 64. Der Ausgang des ODER-Gliedes Ο62 ist über einen Inverter /61 mit den anderen Eingängen der UND-Glieder A 63 und A 64 verbunden. Die Ausgänge der »1«- und »O«-Stufen des Flip-Flops F61 liegen an Eingängen der UND-Glieder /4 63 bzw. /4 64. Die Ausgänge der UND-Glieder A 63 und A 64 stehen mit den Auslöseingängen der Flip-Flops F62 bzw. F63 in Verbindung. Die Ausgänge der »1«-Stufen der Flip-Flops F62 und F63 sind mit den Eingängen eines exklusiven NOR-Gliedes XN§\ verbunden, dessen Ausgang an einem Eingang eines exklusiven ODER-Gliedes ΛΌ61 liegt. Der Ausgang der »!«-Stufe des Flip-Flops F61 ist mit einem weiteren Eingang des exklusiven ODER-Gliedes XO 61 verbunden, dessen Ausgang am Eingang des UND-Gliedes A 62 und am invertierenden Eingang des UND-Gliedes A 61 liegt

Die Ausgänge der »1«- und »O«-Stufen des Flip-Flops F62 sind mit Eingängen der UND-Glieder /4 65 und A 66 verbunden, deren Ausgänge mit den Eingängen eines ODER-Gliedes O 63 in Verbindung stehen. Die Ausgänge der »1«- und »O«-Stufen des Flip-Flops F63 sind mit Eingängen der UND-Glieder A 67 bzw. A 68 verbunden, deren Ausgänge mit den Eingängen eines ODER-Gliedes Ο64 verbunden sind. Der Ausgang des ODER-Gliedes Ο63 ist über die Leitung PHi und eine Treiberstufe D61 mit dem Eingang des Motors 10 für die Phase 1 verbunden. Der Ausgang des ODER-Gliedes O 63 ist weiterhin über einen Inverter /62, die Leitung PH 3 und eine Treiberstufe D 63 mit dem Eingang des Motors 10 für die Phase 3 verbunden.

Der Ausgang des ODER-Gliedes Ο64 ist über die Leitung PH 4 und die Treiberstufe D 64 mit dem Eingang des Motors 10 für die Phase 4 verbunden. Der Ausgang des ODER-Gliedes Ο64 ist weiterhin über einen Inverter /63, die Leitung PH 2 ;ind eine Treiberstufe D 62 mit dem Eingang des Motors 10 für die Phase 2 verbunden.

Die Impulse B werden an Eingänge des ODER-Gliedes O 61, eines Multivibrators 62 sowie an einen invertierenden Eingang eines UND-Gliedes A 70 gelegt. Der Multivibrator 62 stellt Impulse Cbereit, die an einen Eingang des UND-Gliedes A 70 gelangen. Das UND-Glied A 70 erzeugt in gleicher Weise wie das UND-Glied AU nach dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g 3 Impulse D, die an die invertierenden Eingänge der UND-Glieder /4 65 und /4 67 sowie an die nichtinvertierenden Eingänge der UND-Glieder /4 66 und A 68 gelangen.

Bei normalem Betrieb der Ausführungsform gemäß F i g. 8 liegt — wie aus F i g. 7 zu entnehmen ist — am Ausgang des UND-Gliedes A 70 ein Signal mit normalerweise niedrigem Pegel, das die UND-Glieder A 65 und A 67 durchschaltet und die UND-Glieder A 66 und A 68 sperrt. Die an den Ausgängen der »1 «-Stufen der Flip-Flops F62 und F63 auftretenden Signale werden daher durch die UND-Glieder A 65 bzw. A 67 zum Motor 10 durchgelassen und erregen den Motor 10 in der normalen Reihenfolge der Phasenerregung. Wenn jedoch nur Impulse C auftreten - dies ist nur dann der Fall, wenn die Impulse B weniger breit als die Impulse C sind — tritt am Ausgang des UND-Gliedes A 70 ein Signal mit hohem Pegel auf, das die UND-Glieder A 65 und A 67 sperrt und die UND-Glieder A 66 und A 68 durchschaltet, so daß die Signale, die an den Ausgängen der »O«-Stufen der Flip-Flops F62 und F63 auftreten, durch die UND-Glieder Λ 66 und /4 68 an den Motor 10 gelangen. Die Ausgangssignale der »0«-Stufen der Flip-Flops F62 und F63 weisen selbstverständlich die entgegengesetzte Polarität gegenüber den an den »1 «-Stufen auftretenden Ausgangssignalen auf, wodurch die Erregung ailer Phasen des Motors 10 invertiert wird. Wie aus der angegebenen

ίο Tabelle leicht zu entnehmen ist, bewirkt die Umkehrung aller Phasen des Vierphasenmotor 10, daß die Reihenfolge der Phasenerregung zwei Schritte zurückliegt. Daher greift während der Zeiträume, die in F i g. 7 durch die gestrichelten Bereiche ici bis w7 markiert sind, an der Motorwelle 14 ein entgegengesetztes Drehmoment an. Dies führt dazu, daß die Motorwelle 14 noch stärker abgebremst wird, um die Drehzahl der Motorwelle 14 unterhalb der gewünschten, noch zulässigen höchsten Drehzahl zu halten. Betrachtet man beispielsweise den Vorgang, der zwischen der Rückflanke des 5. Impulses Sund der Rückflanke des 5. Impulses C auftritt, so erkennt man, daß die normale Phasenerregung entsprechend der Rückflanke des 5. Taktimpulses die Reihenfolge 1-2 ist, und daß die Flip-Flops F62 und F63 an den Ausgängen der »!«-Stufen Signale bereitstellen, die einen hohen bzw. einen niedrigen Pegel (vgl. die Tabelle) aufweisen, um die Phasen 1 und 2 zu erregen. Das Ausgangssignal niedrigen Pegels an der »O«-Stufe des Flip-Flops F62 geht durch das UND-

jo Glied /4 66 hindurch und wird vom Inverter /62 invertiert, so daß die Phase 3 erregt und die Phase 1 abgeschaltet wird. In entsprechender Weise wird das Ausgangssignal hohen Pegels der »O«-Stufe des Flip-Flops G63 durch das UND-Glied A 68 hindurchge-

j5 lassen, so daß die Phase 4 erregt und die Phase 2 abgeschaltet wird. Die sich daraus ergebenden, erregten Phasen sind daher 3-4, was bedeutet, daß die Reihenfolge der Phasenerregung zwei Schritte zurückliegt.

Die gleiche Wirkung tritt bei allen Kombinationen der Phasenerregungen, ob im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn, auf, wie dieses der Tabelle entnommen werden kann.

In Fig.9 ist die Arbeitsweise des erfindungsgemäß geregelten Motors 10 graphisch dargestellt. Der Motor 10 ist ein Schrittmotor und wird mit einer Geschwindigkeit betrieben, die auf der Ordinate durch die Angabe der Impulse pro Sekunde mal 1000 aufgetragen ist. Auf der Abszisse ist die Zeit aufgetragen.

>o Die Kurven Ki, Ki' und Ki" zeigen den Drehzahlverlauf bei in üblicher Weise geregelten Motoren. Dabei steigt die Drehzahl der Motorwelle 14 schnell auf hohe Werte an, und die unterschiedlichen, zufallsbedingten Höchstwerte der Drehzahlen werden durch die unterschiedlichen Belastungen des Motors, die unterschiedlichen Motoreigenschaften usw. hervorgerufen. Die Kurven K 2 bis K 4 zeigen den Drehzahlverlauf des gleichen Motors, wenn er entsprechend den Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schaltung

bo geregelt wird. Hierbei sei noch bemerkt, daß die Höchstdrehzahl der Motorwelle 14 auf jeden gewünschten Wert — wie in F i g. 9 durch die unterschiedlichen Kurven K 2, K 3 oder K 4 dargestellt - dadurch begrenzt werden kann, daß man die Breite des

i,5 Bezugsimpulses Cändert. Daher hängt die jeweilige, für einen bestimmten Motor vorgesehene Ausführungs-' form der erfindungsgemäßen Schaltung für den Motorregler von in der Praxis auftretenden Bedineun-

gen ab, beispielsweise von der Reibung der Motoren, der Stromquelle, der Belastung usw.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen wurde der Impuls B als positiver Impuls dargestellt und beschrieben. Selvstverständlich läßt sich jedoch auch ein negativer Impuls B verwenden. Obgleich die Scheibe 18 bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen bezüglich der Winkellage gleichmäßig beabstandete Schlitze 18a

aufweist, können auch ungleiche Zwischenräume zwischen benachbarten Schlitzen 18a vorgesehen sein.

Obgleich der Multivibrator 32 bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen durch die Vorderflanke des Impulses B ausgelöst wird, kann der Multivibrator 32 auch in Abhängigkeit der Winkelversetzung der Motorwelle ausgelöst werden.

Hierzu 9 BIaIt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum aufeinanderfolgenden Erregen der Motorphasen eines impulsgesteuerten mehrphasigen Schrittmotors, bei dem eine von der Drehzahl des Motors hinsichtlich Impulsdauer und Impulsfrequenz abhängige erste Impulsfolge und eine eine vorbekannte feste Impulsdauer aufweisende zweite Impulsfolge in Abhängigkeit von der ersten Impulsfolge erzeugt und beide Impulsfolgen miteinander verglichen werden und bei dem bei Abweichung der Impulsdauer beider Impulsfolgen voneinander die Erregung der Motorphasen im korrigierenden Sinne beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlbegrenzung während jedes Zeitintervalls zwischen dem Ende eines kürzeren Impulses der ersten Impulsfolge und dem Ende eines zugeordneten Impulses der zweiten Impulsfolge die festgestellte Abweichung zwischen beiden Impulsfolgen durch Verzögerung des Läufers korrigiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während dem Zeitintervall die Größe der Phasenerregung der Motorphasen geändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während dem Zeitintervall die Motorphasen nicht erregt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während dem Zeitintervall die Reihenfolge der Erregung der Motorphasen geändert wird, so daß an der Motorwelle eine Bremskraft angreift.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Koinzidenz zwischen den Impulsen der ersten Impulsfolge und denen der zweiten Impulsfolge festgestellt und ein Steuerimpuls während des Zeitintervalls erzeugt und zur Änderung der Erregung benutzt w-rd, in dem nur noch der jeweilige Impuls der zweiten Impulsfolge auftritt, wobei die Dauer des Steuerimpulses gleich diesem Zeitintervall ist.

6. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bestehend aus einer die Motorphasen aussteuernden Erregersteuerschaltung, einem ersten Impulsgenerator zur Erzeugung der hinsichtlich Impulsdauer und Impulsfrequenz von der Motordrehzahl abhängigen ersten Impulsfolge, einem von der ersten Impulsfolge angesteuerten zweiten Impulsgenerator zur Erzeugung der zweiten Impulsfolge vorbestimmter fester Impulsdauer und einer Vergleichsschaltung zum Abgeben eines Korrektursignals zur Änderung der Erregung der Motorphasen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung eine Koinzidenzschaltung (UND-Glieder A 11; A 70; ODER-Glied 015) ist, deren einem Eingang die erste Impulsfolge (B), deren anderem Eingang die zweite Impulsfolge (C) zugeführt ist und die als Ausgangssignal eine dritte Impulsfolge (D) abgibt, deren Impulse zwischen dem Ende eines Impulses der ersten Impulsfolge (B) und dem eines zugeordneten Impulses der zweiten Impulsfolge fCJ auftreten und deren Dauer dem Zeitintervall entspricht, wobei die Impulse der dritten Impulsfolge das Korrektursignal bilden.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekenn-

zeichnet, daß der zweite Impulsgenerator (Multivibrator 32; 42; 52; 62) durch die Vorderflanke der Impulse der ersten Impulsfolge (£y angesteuert ist

8. Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Koinzidenzschaltung aus einem ODER-Glied (015) besteht

9. Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Koinzidenzschaltung aus einem UND-Glied (A 11; Λ 70) besteht, an dessen einem Eingang die zweite Impulsfolge (C) und an dessen invertierendem Eingang die erste Impulsfolge^ anliegt.