DE2529309A1

DE2529309A1 - Treiberschaltung fuer einen schrittschaltmotor

Info

Publication number: DE2529309A1
Application number: DE19752529309
Authority: DE
Inventors: Frank W Lin
Original assignee: Qume Corp
Current assignee: Qume Corp
Priority date: 1974-07-05
Filing date: 1975-07-01
Publication date: 1976-01-15
Also published as: NL7507757A; IT1040822B; GB1477255A; US3893012A; JPS5130913A; CA1028001A; SE7507471L

Description

Treiberschaltung für einen Schrittschaltmotor

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung zur
Speisung der Wicklungen eines Elektromotors mit Strom,
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Treiberschaltung
zur Stromspeisung der Wicklungen eines mehrphasigen Schrittschaltmotors .

Es sind elektrische Schrittschaltmotoren bekannt, die dazu
dienen, die verschiedensten elektromechanischen Einrichtungen, etwa Streifenschreiberantriebe, Bandantriebe, Farbbandkassetten, Analog-Digital-Umsetzer, Schrittschalt-Servosysteme, ferngesteuerte Stelleinrichtungen, Impulszähler und dergleichen, mit einer schrittweisen Drehbewegung zu beaufschlagen.

Ein typischer elektrischer Schrittschaltmotor weist einen
Rotor und einen Stator auf. Der Stator umfaßt eine ringförmige Anordnung aus geschichteten Lamellen, die aus magnetisierbar cm Material bestehen und mehrere gleichwinklig verteilte, radial nach innen weisende Zähne oder Pole aufweisen, sowie mehrere Wicklungen, die bei Versorgung mit Strom der entsprechenden Polarität in den Schichten einen Magnetfluß erzeugen. Die Anzahl der Wicklungen hängt von der jeweils gewählten
Bauart ab; ein Zweiphaseninotor ist mit zwei Gruppen von Wicklungen versehen, ein Dreiphasenniotor mit drei Gruppen von

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Wicklungen, usw.

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Der Rotor umfaßt eine Welle mit mehreren Rotorabschnitten, die in Abständen längs der Achse an dieser befestigt sind, wobei die Anzahl der Abschnitte ein ganzzahliges Vielfaches der Phasenzahl des Motors ist. Jeder Rotorabschnitt umfaßt dabei ein ringförmiges Element mit mehreren radial nach außen weisenden, gleichwinklig verteilten Zähnen oder Polen, die in ihrer Zahl der Anzahl an Statorpolen zugeordnet sind. Die Rotorabschnitte sind an der Welle derart montiert, daß die Pole benachbarter Abschnitte gleichwinklig um einen vorgegebenen Winkel versetzt sind. Die Rotorabschnitte bestehen entweder aus einem Permanentmagnet, der ein in einer Richtung verlaufendes Magnetfeld erzeugt, oder in alternativer Ausführung aus magnetisierbarem Material. Bei dem letzteren Aufbau ist eine Feldwicklung vorgesehen, die ein in einer Richtung verlaufendes Magnetfeld erzeugt.

Der Schrittschaltmotor wird dadurch betrieben, daß den Mehrphasen-Statorwicklungen Strom in einer vorgegebenen Reihenfolge zugeführt wird, so daß magnetische Kraftfelder erzeugt werden, die mit dem in einer Richtung verlaufenden Feld derart zusammenwirken, daß der Rotor schrittweise gedreht wird. Bei einem Zweiphasenmotor wird beispielsweise Strom einer gegebenen Stärke den Zweiphasenwicklungen auf vier mögliche Arten zugeführt, nämlich Strom in einer ersten Richtung durch beide Wicklungen, Strom in einer zweiten Richtung durch beide Wicklungen sowie Strom in entgegengesetzten Richtungen durch beide Wicklungsgruppen. Bei entsprechender Phasenzuordnung in der Stromrichtung durch die Wicklungen dreht sich der Rotor in gleichwinkligen Schritten, wobei der Schrittwinkel von der Anzahl der Rotor- und Statorzähne abhängt.

Außer der Erzeugung einer Schrittbewegung ist es häufig erwünscht, einen Halteschaltkreis vorzusehen, um den Rotor nach seiner jeweiligen schrittweisen Weiterbewegung in einer festen Stellung zu halten. Diese "Rastung" wird normalerweise dadurch erzielt, daß der Stromfluß durch die Mehrphasen-Wicklungen in

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fester Konfiguration gehalten wird, nachdem der Rotor in die jeweils gewünschte Winkelstellung weitergeschaltet worden ist. Bekannte Maßnahmen zur Erzielung einer Rastung sind der Beschränkung unterworfen, daß während des Rastabschnitts des Motorzyklus verhältnismäßig große Energiemengen verbraucht werden, die den tatsächlichen Betrag an für einen gegebenen Fall erforderlichem Rast-Drehmoment überschreiten. Außerdem führt ein längerer Betrieb des Schrittschaltmotors im Rast- . modus häufig zu einem vorzeitigen Ausfall der Wicklungen infolge der in diesem Betriebsmodus erzeugten übermäßigen Wärmemenge .

Die Erfindung vermittelt eine Treiberschaltung für einen Schrittschaltmotor, die den Statorwicklungen einen hohen Treiberstrom zuführt, wenn der Motor im Schrittschaltmodus arbeitet, und einen niedrigen Haltestrom, wenn der Motor im Rastraodus arbeitet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind mehrere einzelne Treiberschaltungen vorgesehen, die in ihrer Anzahl der Zahl der Phasenwicklungen des Motors entsprechen, wobei jede Treiberschaltung mit jeweils einer der Wicklungen verbunden ist. Jede Schaltung umfaßt eine Einrichtung, die einen hohen Strom durch die zugehörigen Statorwicklungen in der einen oder anderen Richtung bei Auftreten eines ersten Steuersignals erzeugt, sowie eine Einrichtung, die einen niedrigen Strom durch die zugehörigen Statorwicklungen in der einen oder anderen Richtung bei Fehlen des Steuersignals erzeugt. Die Stromflußrichtung in jeder Phasenwicklung wird durch ein Paar von Steuersignalen bestimmt, die entweder in synchroner Beziehung stehen, d.h. die komplementären Ausgangssignale eines bistabilen Elements sind, oder in einer asynchronen Beziehung, d.h. die Ausgangssignale einzeln gesteuerter unabhängiger bistabiler Elemente darstellen, um einen Ganzschritt- oder Halbschritt-Betrieb des zugehörigen Motors zu ermöglichen. Jede Schaltung umfaßt ferner eine Einrichtung, die eine Justierung des niedrigen Raststroms gestattet, so daß sich das Rast-Drehmoment entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall bemessen läßt.

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Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten AusfUhrungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltung;
Fig. 2 ein Schaltbild des Steuersignalgenerators nach

Fig. 1;

Fig. 3 ein Impulsdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 2;

Fig. 4 ein Schaltbild für eine bevorzugte Ausführungsform zur Aussteuerung eines zweiphasigen Schrittschaltmotors ; und

Fig. 5 ein Impulsdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 4.

In dem Blockschaltbild nach Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Schaltung gezeigt, die sich zum Aussteuern eines Schrittschaltmotors mit mehreren Phasenwicklungen 11a, 11b...11n eignet. Eine hohe Spannungsquelle 12, bei der es sich um irgendeine geeignete Gleichspannungsquelle handeln kann, ist an einen ersten Spannungseingang eines Spannungsquellenwählers 13 angeschlossen, für den.in Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist. An einen zweiten Spannungseingang des Wählers 13 ist eine herkömmliche niedrige Spannungsquelle 14 angeschlossen. Der Spannungsquellenwähler 13 ist mit mehreren Ausgangsklemmenpaaren 15a, 15b...15n versehen, deren Anzahl der Zahl der Phasenwicklungen des zugehörigen Schrittschaltmotors entspricht. Ein Steuersignalgenerator 16 erzeugt mehrere Steuersignale, die mit 0A-Polarität, 0B-Polarität...0N-Polarität bezeichnet sind und einer entsprechenden Anzahl von Steuersignaleingängen des Spannungsquellenwählers 13 zugeführt werden. Außerdem erzeugt der Steuersignalgenerator 16 ein MODUS-Steuersignal, das an einem weiteren Steuersignaleingang des Wählers 13 liegt.

Beim Betrieb koppelt der Spannungsquellenwähler 13 die Spannung von entweder der Quelle 12 oder der Quelle 14 auf Jeweils andere

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Phasenwicklungen 11i über die betreffenden Ausgangskleramenpaare 15i. Die Größe der Ausgangsspannung an den Klemmenpaaren 15i, d.h. die Wahl der Quelle 12 oder 14, wird durch das von dem Steuersignalgenerator 16 gelieferte MODUS-Signal gesteuert. Die Stromflußrichtung durch die einzelnen Phasenwicklungen 11i bestimmt sich nach den 0-POLARITÄTS-SteuerSignalen, die ebenfalls aus dem Steuersignalgenerator 16 stammen.

Bei dem Steuersignalgenerator 16 kann es sich je nach den Erfordernissen des speziellen Anwendungsfalls um eine von mehreren bekannten Einrichtungen zur Erzeugung der obenerwähnten Steuersignale handeln. Fig. 2 zeigt ein bevorzugtes AusfUhrungsbeispiel des Steuersignalgenerators 16, der sich zum Aussteuern eines Schrittschaltmotors eignet, wie er in einem Farbbandkassetten-Antriebsmechanismus, etwa gemäß der Patentanmeldung P 25 09 839.9-27, oder in einem Papiervorschubmechanismus, etwa gemäß der Patentanmeldung P 25 09 838.8-27, verwendet wird. Gemäß Fig. 2 wird ein Mehrbit-Zeichen, das die gewünschte Anzahl von Winkelschritten angibt, um die der Rotor des Motors gedreht werden soll, aus einer geeigneten Datenquelle 20, etwa dom Ausgangspufferregister eines Digitalrechners, über eine Datenleitung 22 einem Zähler/Register 21 zugeführt. Bei dem Zähler/Register 21 kann es sich um eine von mehreren herkömmlichen und handelsüblichen Einrichtungen handeln, die in der Lage sind, bei Auftreten eines Tastsignals auf einer Tastleitung 23 ein Mehrbit-Eingangszeichen anzunehmen, und die einen Takteingang aufweisen, über den sich der Schalter mittels eines entsprechenden Taktsignalzugs vorwärts oder rückwärts schrittweise schalten läßt.

Die Tastleitung 23 ist ferner an den Setzeingang eines MODUS-Flipflops 24 angeschlossen, dessen Q-Ausgang mit HALTEN bezeichnet ist.

Der Takteingang des Zähler/Registers 21 ist an den Ausgang eines herkömmlichen Taktsignalgenerators 26 über ein UND-Glied 27 angeschlossen. Der Ausgang des Zählers 21 ist mit dem Eingang eines herkömmlichen Nulldetektors 28 verbunden, dessen Ausgang an den Löscheingang des MODUS-Flipflops 24 sowie an

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den Steuereingang des UND-Glieds 27 angeschlossen ist. Der Ausgang des UND-Gliedes 27 ist ferner mit dem Eingang eines herkömmlichen Johnson-Zählers 30 verbunden, der mehrere mit FA, FA"; FB, FB*. . .FN, FlT bezeichnete Ausgangsklemmenpaare aufweist; diese Ausgangsklemmenpaare entsprechen den Klemmenpaaren 15a, 15b...15n nach Fig. 1. Der Johnson-Zähler 30 weist N Flipflops auf, die paarweise zur Erzeugung mehrerer Komplementärpaare von Rechtecksignalfolgen angeordnet sind, wobei jedes Paar von Signalfolgen gegenüber den übrigen Paaren von Signalfolgen um einen vorgegebenen Betrag von beispielsweise 90° phasenversetzt sind. In Fig. 3 sind beispielsweise zwei derartige Paare von Steuersignalfolgen FA, YK; FB, FB" gezeigt, wobei das Signal FB gegenüber dem Signal FA sowie das Signal FS gegenüber dem Signal FK jeweils um 90° phasenversetzt ist.

Beim Betrieb wird bei Auftreten eines Tastelgnals auf der Leitung 23 ein Mehrbit-Zeichen aus der Datenquelle 20 über die Datenleitung 22 dem Zähler/Register 21 zugeführt und das MODUS-Flipflop 24 wird gesetzt, wodurch ein Zustand hergestellt wird, in dem das Signal FALTEN wahr ist. Beim Eingeben des Mehrbit-Zeichens in das Zähler/Register 21 ändert der Ausgang des Nulldetektors 28 seinen Zustand, v/odurch das UND-Glied 27 aufgesteuert wird. In diesem Zustand wird die Taktsignalfolge von dem Taktsignalgenerator 26 dem Fortschalteingang des Zähler/Registers 21 sowie dem Eingang des Johnson-Zählers 30 zugeführt, wodurch die Erzeugung der Steuersignalfolgen FA, Fa",FB, FS" usv/. eingeleitet wird. Gleichzeitig mit der Erzeugung dieser Steuersignale v/ird der Zähler £1 schrittweise vorwärts oder rückwärts weitergeschaltet, bis der Nullzustand erreicht ist. Bei Auftreten dieses Ereignisses ändert der Ausgang des Nulldetektors 28 seinen Zustand, wodurch das MODUS-Steuerflipflop 24 gelöscht und das UliD-GlIed 27 gesperrt wird. Bei Erzeugung des nächstfolgenden Tastsignals wird diese Arbeitsfolge erneut aufgenommen, wobei ein neues Mehrbit-Zeichen in das Zähler/Register 21 eingespeichert wird.

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In Fig. 4 ist ein Schaltbild für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Spannungsquellenwählers 13 gezeigt, das insbesondere zur Verwendung in einem zweiphasigen Permanentmagnet-Schritt schaltmotor ausgelegt ist. Gemäß Fig. 4 umfaßt der Spannungsquellenwähler 13 einen generell mit der Bezugsziffer 40 bezeichneten oberen Teil zur Stromspeisung einer ersten Gruppe von Statorwicklungen 11a sowie einen unteren Teil 42 zur Stromspeisung einer zweiten Gruppe von Statorwicklungen 11b. Der Einfachheit halber sind die beiden Gruppen von Wicklungen im folgenden als Wicklungen der Phase A (0A) bzw. der Phase B (0B) bezeichnet.

Der obere Teil 40 des Spannungsquellenwählers 13 umfaßt ein erstes Paar von Transistoren 50, 51 eines ersten Leitungstyps, wobei die Emitterelektroden dieser beiden Transistoren an eine mit Vtt bezeichnete Hochspannungsquelle 13 angeschlossen sind, bei der es sich in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel um eine herkömmliche Gleichspannungsquelle von 15 V handeln mag. Die Basis des ersten Transistors 50 ist über einen Widerstand 52 an den Ausgang eines NAND-Gliedes 53 angeschlossen. Ähnlich ist die Basis des Transistors 51 über einen Widerstand 54 an den Ausgang eines NAKD-Gliedes 55 angeschlossen. Die beiden NAND-Glieder 53, 55 werden durch die im folgenden im einzelnen beschriebenen Steuersignale FA, W und HALTEN gesteuert.

Der Kollektor des Transistors 50 ist mit einem ersten Ende der 0A-Wicklung 11a, mit der Anode einer Urrberdrückungsdiode 56 und mit der Katode einer Diode 57 verbunden. Ähnlich ist der Kollektor des Transistors 51 mit dem anderen Ende der 0A-Wicklung 11a, der Anode einer Unterdrückungsdiode 58 und der Katode einer Diode 59 verbunden. Die Anode der Diode 57 ist über einen variablen Widerstand 60 an eine mit VL bezeichnete niedrige Spannungsquelle 14 angeschlossen, bei der es sich in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel um eine herkömmliche Gleichspannungsquelle mit 5 V handelt. Die Anode der Diode 59 ist iⁿ ähnlicher Weise über einen variablen Widerstand 61 mit der Spannungsquelle VL verbunden.

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Der Kollektor des Transistors 50 ist weiterhin mit dem Kollektor eines Transistors 65 des entgegengesetzten Leitungstyps verbunden. Die Basis des Transistors 65 ist über einen Widerstand 66 mit der Spannungsquelle VH sowie mit dem Ausgang eines NAND-Gliedes 67 verbunden. Der Emitter des Transistors 65 liegt an einem Bezugspotential 68. In änlicher Weise ist der Kollektor des Transistors 51 mit dem Kollektor eines Transistors 70 des entgegengesetzten Leitungstyps verbunden. Die Basis dieses Transistors 70 ist über einen Widerstand 71 mit der Spannungsquelle VH verbunden sowie an den Ausgang eines NAND-Gliedes 72 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 70 ist wiederum an das Bezugspotential 68 angeschlossen.

Das Eingangssignal des NAND-Gliedes 67 bildet das Steuersignal FA, während das Eingangssignal des NAND-Gliedes 72 das Steuersignal FlT bildet.

Der untere Teil 42 des Spannungsquellenwählers 13 ist dem oberen Teil 10 im wesentlichen identisch. Demgemäß sind die gleichen Bezugsziffern für entsprechende Elemente des Teils 42 verwendet worden, wobei ein Apostroph dazu dient, die Elemente des unteren Teils 42 von denen des oberen Teils 40 zu unterscheiden. Da auch die Arbeitsweise beider Teile 40 und 42 im wesentlichen identisch ist, soll im folgenden nur die Arbeitsweise des oberen Teils 40 im einzelnen erläutert werden.

Der Zustand des Transistors 50 wird durch die beiden Steuersignale FA und HALTEN gesteuert. Der Zustand des unteren Transistors 65 wird durch das Steuersignal FA, der Zustand des unteren Transistors 70 durch das Steuersignal FT gesteuert. Sind die Signale FA und HALTEN wahr, so ist das Ausgangsßignal des NAND-Gliedes 53 falsch, wodurch der Transistor 50 eingeschaltet wird und einen Stromfluß von der Spannungsquelle VH durch den Transistor 50 und gemäß Fig. nach rechts durch die 0A-Wicklung 11a zum Kollektor des Transistors 70 hervorruft. Ist das Signal ΨΚ an den Eingängen

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des NAND-Gliedes 72 falsch, so wird der Transistor 70 durch die Spannungsquelle VH eingeschaltet und führt Strom, der zu dem Bezugspotential 68 (Erde) fließt.

Sind in ähnlicher Weise beide Signale ΨΚ und HALTEN wahr, so ist das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 55 falsch, so daß der Transistor 51 eingeschaltet wird und einen Stromfluß aus der Spannungsquelle VH durch den Transistor 51 und gemäß Fig. 4 nach links durch die 0A-¥icklung 11a zum Kollektor des Transistors 65 bewirkt. Ist das Signal FA am Eingang des NAND-Gliedes 67 falsch, so wird der Transistor 65 durch die Spannungsquelle VH eingeschaltet und führt Strom zu dem Bezugspotential 68.

Bei Fehlen des Steuersignals HALTEN (d.h. wenn dieses Signal falsch ist) kann weder der Transistor 50 noch der Transistor 51 eingeschaltet werden. Ist jedoch das Signal FA wahr, so ist das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 67 falsch, wodurch der Transistor 65 abgeschaltet wird. Der falsche Zustand des Signals Fa" bewirkt, daß der Transistor 70 einschaltet und einen Strompfad von der niedrigen Spannungsquelle VL über den variablen Widerstand 60, die Diode 57, nach rechts durch die 0A-Wicklung 11a und den Transistor 70 zu dem Beziig spot ent ial 68 herstellt.

Ist in ähnlicher Weise das Signal FA falsch und das Signal ΡΆ" wahr, so ist der Transistor 70 abgeschaltet und der Transistor 65 eingeschaltet, wodurch ein Strompfad von der Spannungsquelle VL durch den variablen Widerstand 61, die Diode 59, nach links durch die 0A-Wicklung 11a sowie durch den Widerstand 65 zu dem Bezugspotential 68 hergestellt wird.

Bei Fehlen des Steuersignals HALTEN (d.h. wenn dieses Signal falsch ist) befindet sich also der obere Teil 40 in einem Zustand, in dem Strom durch die 0A-Wicklung 11a in einer der beiden Richtungen von der niedrigen Spannungsquelle VL aus erzeugt wird. Die Größe dieses Stromes läßt sich bei Flußrichtung nach rechts durch den variablen Widerstand 60 und Flußrichtung nach links durch den variablen Widerstand 61

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justieren. Somit läßt sich also die Stromstärke IDA, die erforderlich ist, um die für den jeweiligen Anwendungsfall benötigte Rastung zu erzeugen, gemäß den Erfordernissen dieses Falles dadurch wählen, daß die Widerstände 60, 61 eingestellt werden, wodurch der Strom während der Rastung auf diesen Wert begrenzt wird.

Wie oben erwähnt, ist die Arbeitsweise des unteren Teils 42 dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels im wesentlichen der vorstehend für den oberen Teil 40 beschriebenen Arbeitsweise identisch, wobei die Steuersignale FB, TE die Steuersignale FA, ΨΚ ersetzen. Dabei gestatten in ähnlicher Weise die variablen Widerstände 60', 61· eine Einstellung des Raststroms IDB für die 0B-Wicklung 11b.

Fig. 5 veranschaulicht die Steuersignale, die in Zusammenhang mit dem Spannungsquellenwähler 13 nach Fig. 4 benützt werden. Bei den Steuersignalen FA, ΨΚ handelt es sich um komplementäre rechteckige, periodische Impulszüge, während die Steuersignale FB, FS komplementäre rechteckige, periodische Impulszüge darstellen, die gegenüber den Steuersignalen FA, ΨΚ um 90° versetzt sind. Das Steuersignal ΠαΤΪΊΤΓ ist ein Signal mit zwei Pegeln, das während der gesamten Arbeitsweise des Schrittschaltmodus wahr ist. Die Impulsdiagramme IA und IB geben Größe und Richtung des durch die 0A-Wicklung 11a bzw. die 0B-Wicklung 11b fließenden Gleichstroms an. Nach Fig. 4 ist der positive Wert willkürlich einem Stroinfluß gemäß Fig. nach rechts zugeordnet.

Während des Rast-Betriebsmodus (während dessen das Signal HALTEN falsch ist) ist der Strom durch die 0A- und 0B-Wicklungen 11a» 11b auf die Rast-Schwellwerte IDA bzw IDB begrenzt. Während des Schrittschaltmodus (während dessen das Signal HALTEN wahr ist) wird die Richtung des durch die Wicklungen 11a_f 11b fließenden Stromes durch die Steuersignale FA, ¥K bzw. FB_f ΨΈ gesteuert. Wie aus den Impulsdiagrammen IA und IB ersichtlich, ist die Größe des durch die Wicklungen 11a, 11b während des Schrittschaltmodus fließenden Stromes wesent-

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lieh größer als der Raststrom IDA bzw. IDB, der von der niedrigen Spannungsquelle VL während des Rastmodus erzeugt wird. Dadurch wird nicht nur der gesamte Energiebedarf eines wiederholt abwechselnd im Schrittschalt- und Rastmodus betriebenen Schrittschaltmodus reduziert sondern auch die Lebensdauer der Phasenwicklungen 11a, 11b gegenüber der mit herkömmlichen Treiberschaltungen erreichbaren Lebensdauer verlängert.

Werden die Phasenwicklungen 11a, 11b mit den in Fig. 5 gezeigten Steuersignalen FA, PT bzw. FB, FB betrieben, so arbeitet der Motor in einem sogenannten Ganzschritt-Betrieb, d.h. in einem Betrieb, bei dem Strom stets durch beide Phasenwicklungen 11a und 11b während des Schrittschaltbetriebs fließt (vier mögliche Zustände). Falls gewünscht, kann der Motor aber auch im Halbschritt-Modus betrieben werden, der dadurch definiert ist, daß Strom ständig durch mindestens eine Wicklung fließt (acht mögliche Zustände). Dies läßt sich durch entsprechende Phasenänderung der Steuersignale FA, ΨΚ, FB, FS erreichen.

Das MODUS-Steuersignal (HALTEN) ist zwar als einstufige Funktion dargestellt, die während des gesamten Schrittschaltbetriebs wahr bleibt; in gewissen Fällen mag es jedoch zweckmäßig sein, mit einem Signal zu arbeiten, das einen periodischen Impulszug aus einer Vielzahl von in gleichmäßigen Abständen auftretenden Impulsen im wesentlichen identischer Breite umfaßt, um den Strommittelwert durch die Wicklungen 11a, 11b zu verringern. Dies läßt sich durch Verwendung einer herkömmlichen Schaltung zur Modifizierung des dargestellten MODUS-Steuersignals bewirken.

Wie ersichtlich vermitteln nach der Lehre der Erfindung gebaute Treiberschaltungen für Schrittschaltmotoren eine längere Lebensdauer als herkömmliche Schrittschaltmotorschaltungen bei gleichzeitig geringerem Energiebedarf. Außerdem läßt sich das Drehmoment im Rastbetrieb für den jeweiligen Anwendungsfall durch einfache manuelle Einstellung in den den niedrigen Strom führenden Zweigen bemessen. Der symmetrische Aufbau der erfin-

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dungsgemäßen Schaltung gestattet ferner die Anwendung von billigen Herstelltechniken zum Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltung.

Die Erfindung bezieht sich auch auf alle möglichen Varianten der oben beschriebenen Schaltung. Beispielsweise ist der Spannungsquellenwähler 13 vorstehend insbesondere in Bezug auf einen zweiphasigen Schrittschaltmotor beschrieben worden; die Erfindung läßt sich jedoch ohne weiteres auch auf andere mehrphasige, beispielsweise dreiphasige, vierphasige usw., Schrittschaltmotoren anwenden.

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Claims

Pat entan sprüche

1♦ Vorrichtung zur Versorgung mehrerer zugehöriger Einrichtungen mit einer verhältnismäßig hohen Spannung und einer ver-' hältnismäßig niedrigen Spannung, gekennzeichnet durch eine verhältnismäßig hohe Spannungsquelle (12), eine verhältnismäßig niedrige Spannungsquelle (14), einen Steuersignalgenerator (16) zur Erzeugung eines Modus-Steuersignals sowie einer Vielzahl von Polaritäts-Steuersignalpaaren, sowie einen Spannungsquellenwähler (13) mit mehreren Steuersignaleingangsklemmen, an denen jeweils die von dem Steuersignalgenerator (16) erzeugten verschiedenen Steuersignale liegen, zwei mit der hohen und der niedrigen Spannungsquelle (12, 14) verbundenen Spannungseingangsklemmen sowie mehreren Spannungsausgangsklemmenpaaren (15), die entsprechend dem Modus-Steuersignal aus dem Steuersignalgenerator (16) alternativ mit der an die hohe oder an die niedrige Spannungsquelle angeschlossenen Spannungseingangsklemme anschaltbar sind, v/obei die Polarität der an den Spannungsausgangsklemmen vorhandenen Spannung von den Polaritätssteuersignalen abhängt, die der Spannungsquellenwähler (13) von dem Steuersignalgenerator (16) empfängt.
2. Wählschaltung zur Versorgung einer zugehörigen Einrichtung mit einer verhältnismäßig hohen Spannung und einer verhältnismäßig niedrigen Spannung jeweils gewünschter Polarität, gekennzeichnet durch mehrere Polaritätssteuersignal-Eingangs klemmen (FA, VK, FB, FTS), die an eine mehrere Polari-

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tätssteuerslgnalpaare liefernde Quelle (16) anschließbar sind, fenaer eine Modus-Steuersignal-Eingangsklemme (HALTEN), die an eine Hodus-Steuersignalquelle (16) anschließbar ist, ferner eine hohe SpannungseingangskleBJjne (VH), die an eine . Quelle (12) verhältnismäßig hoher Spannung anschließbar ist, ferner eine niedrige Spannungseingangsklemme (VL), die an eine Quelle (14) verhältnismäßig niedriger Spannung anschließbar ist, ferner mehrere Spannungsausgangskleromenpaare (15) zur sequentiellen Zuführung jeweils gewählter Aus gangs spannungen an die zugehörige Einrichtung (11), ferner eine Einrichtung (50, 51, 65, 70), die die hohe und die niedrige Spannungseingangsklemme (VH, VL) selektiv mit den Spannungsausgangsklemmenpaaren (1.5) gemäß der Art des an der Modus-St euer signal-Eingangsklew&ß liegenden Modus-Steuersignals verbindet, sowie eine Einrichtung (53, 55, 6?, 72) zur Steuerung der Polarität der an den Ausgangsklemmen (15) vorhandenen Spannung gemäß der Art des an den Polaritäts-Steuersignaleingangsklemmen liegenden Polaritäts-Steuersignals.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet» daß der Spannungsquellenv/ähler bzw. die Wählschaltung (13) mehrere einzelne Treiberschaltungen umfaßt, deren Anzahl der Zahl der jeweils zugehörigen Einrichtungen (11) bzrar. Spannungsausgangsklemmenpaaren (15) entspricht, wobei jede Treiberschaltung eine erste Einrichtung (50, 51) umfaßt, um die hohe Spannungseingangsklemme (VH) mit dem jeweils zugehörigen Spannungsausgangsklemmenpaar (15) zu verbinden, wenn das Modus-Steuersignal einen ersten Pegel auf-

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weist, bzw. die niedrige Spannungseingangsklemme (VL) mit dem betreffenden Spannungsausgangsklemmenpaar (15) zu verbinden, wenn das Modus-Steuersignal einen zweiten Pegel aufweist, und daß eine Einrichtung (67, 72) vorgesehen ist, die auf die Polaritäts-Steuersignale anspricht und die Polarität der an dem betreffenden Spannungsausgangsklemmenpaar (12) liegenden Ausgangsspannung steuert.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß jede Treiberschaltung ein symmetrisches Paar von im wesentlichen gleichen Zweigen mit jeweils einem Paar von Halbleitereinrichtungen (50, 65; 51, 70) komplementären Leitungstyps und einem gemeinsamen Verbindungspunkt umfaßt, der mit jeweils einem der beiden zugehörigen Spannungsausgangsklemmen (15) verbunden ist, wobei das eine Paar von Halbleitereinrichtungen (50;51) ein mit der hohen Spannungseingangsklemme (VH) verbundenes Element und ein Schaltungselement umfaßt, das mit einem ersten Steuergatter (53; 55) mit einem Paar von Eingängen verbunden ist, die ihrerseits mit der Modus-Steuersignaleingangsklemme bzw. einer der beiden zugehörigen Polaritäts-Steuersignaleingangsklemmen verbunden sind, wobei ferner zwischen der niedrigen Spannungseingangsklemme (VL) und die Spannungsausgangsklemme (15) eine in einer Richtung leitende Einrichtung (57) eingeschaltet ist, und wobei die andere Halbleitereinrichtung (65; 70) ein Schaltelement aufweist, das mit der hohen Spannungseingangsklemme (VH) und einem zweiten Steuergatter (67; 72) verbunden ist, das seinerseits mindestens mit einer Eingangsklemme an die andere des zugehörigen

Paares von Polaritäts-Steuersignaleingangsklemmen angeschlossen ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Treiberschaltungen eine zwischen die niedrige Spannungseingangsklemme (VL) und die in einer Richtung leitende Einrichtung (57; 59) eingeschaltete Einrichtung (60; 61) umfaßt, die eine Justierung der Stärke des hindurchfließenden Stroms gestattet.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet , daß die zugehörigen Einrichtungen mehrere Phasenwicklungen (11) eines einen Rotor aufweisenden Schrittschaltmotors darstellen.

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