DE2638521A1

DE2638521A1 - Schaltungsanordnung zum ansteuern eines schrittmotors

Info

Publication number: DE2638521A1
Application number: DE19762638521
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Wiesner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-08-26
Filing date: 1976-08-26
Publication date: 1978-03-02
Also published as: JPS5328220A; SU757130A3; BR7705649A; DE2638521C2; TR20213A; US4142140A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT . Unser Zeichen Berlin und München VPA ?g V 2 1 3 5 BRD

Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Schrittmotors

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Schrittmotors mit der Schaltcharakteristik des Schrittmotors angepaßten Taktimpulsfolgen, um den Schrittmotor von einer Ist-Stellung in eine Soll-Stellung zu bewegen, wobei dem Schrittmotor Taktimpulsfolgen bei Abweichung der Soll-Stellung von der Ist-Stellung bis zum Erreichen der Soll-Stellung zugeleitet werden_e

Es ist bekannt, Schrittmotoren mit einer Schrittfrequenz anzusteuern, die es ermöglicht, den Schrittmotor in einzelnen Einstellschritten in die Zielstellung zu bewegen. Jeder einzelne Schritt beinhaltet dabei eine Beschleunigung.«?.- und eine Abbremsphase.

Es ist aber auch bekannt, insbesondere zur Überbrückung größerer Einstellwege, Ansteuerprogramme für Schrittmotoren zu verwenden, welche die Schrittmotoren in einem durchgehenden Bewegungsverlauf weiterschalten und dabei über die Bereiche mehrerer Einstellschritte beschleunigen und anschließend wieder abbremsen.

Dabei sind bedeutend höhere Einstellgeschwindigkeiten erzielbar, als dies bei schrittvreisem Bewegungsverlauf des Schrittmotors der Fall wäre. Zwischen Besclieunigungsphase und Abbremsphase ist in diesen Fällen meist eine Phase gleichbleibender Geschwindigkeit, in den auf einfache Weise die Verlängerungs- bzw. Verkürzungsbereiche der Einstellbewegung gelegt werden kann. Größere Schwierigkeiten dagegen bereitet es, die Ansteucr-Re 13 Fdl/24. 0. 1976 809809/0258 „₂„

schaltung derm-t auszulegen_y daß auch eine Anzahl von Einstellschritten durchführbar sind, welche den Bereich der BeschleunigungS" und der Abbremsphase unterschreitet.

Die Aufgabe tier vorliegenden Erfindung liegt nunmehr darin«, eine Schaltungsanordnung darzulegen, sowohl einzelne oder wenige Einstellschritte als auch eine Mehrzahl oder Vielzahl von unmittelbar aneinander gefügter Einstellschritte durchzuführen.

Eine Schaltungsanordnung, die diesen Anforderungen gerecht wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von einera von der Anzahl der Einstellschritte bis zur Zielposition abgeleiteten Einstellkriterium am Ausgang einer Auswerteeinrichtung wahlweise eine iss Bereich der möglichen Einzel-Schrittfrequenz des Schrittmotors liegende Taktimpulsfolge eines ersten Taktgenerator oder eine eine Anlauftaktimpulsefolge und eine Abbremstaktinpulsfolge aufweisende, über der maximalen Einselschrittfrcquenz des Schrittmotors liegende Taktimpulsfolge eines zweiten Taktgenerators zur Ansteuerung des Schrittmotors durchgeschaltet werden.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bietet den Vorteil, den Schrittmotor bei wenigen Schritten mit niedriger Taktfrequenz in Einzelschritten weiterzuschalten, was ansteuertechnisch sehr einfach ist, und darüber hinaus bei einer größeren Anzahl von Einstellschritten dem Schrittmotor einen durchgehenden Geschwindigkeitsverlauf r.ufzuprägen, bei dem eine Besclileunigungsphase und eine Abbremsphase sich über mehrere Sehritte erstrecken unö der Schrittmotor somit eine höhere Verstellgeschwindigkeit erreicht» Insbesondere für die Verwendung von Schrittmotoren in der Daten- oder Fornschreibmaschinentechnik ist die Anwendung der Ansteuercchaltungsanordnung mit den erfindungsgemäßon Merkmalen besonders, geeignet, da normalerweise Unabhängigkeit von der durch den Schrittmotor durchzuführenden variablen Einstellgrößo ein gleiches Zeltangsbot sue- Verfügung steht.

1-1"-'.Ch einer bevorzugten Weiterbildung x%~& dis e-r-xlndungsgemäße

309809/C25S

-ff- 5

taktimpulsfolgo und die Abtasttaktirapulsfolge der über der maximalen Einzelschrittfrefiuenz/lös Schrittmotors liegenden Taktimpulsfolge aus einer Taktimpulsfolgo mit der maximalen Taktfrequenz durch Ausblenden von Einzeltakten mittels Über« lager-ung von gespeicherten Impulsfolgen gebildet sind. Diese die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weiterbildenden Maßnahmen ermöglichen eine einfache Ausgestaltung der Ansteuereinrichtung für das Anlauf«· und Abbrenisprogramm, das darüber hinaus auch einfach abänderbar ist. Zur Realisierung werden lediglich Schieberegister benötigt, die entsprechend des gewünschten Beschleunigungsund Abbremsverlaufes in den einzelnen Registerstufen entsprechend grundeingestellt sind.

Zur Entscheidung, ob der Schrittmotor in seiner Einzelschrittfrequenz oder mit erhöhter Frequenz angesteuert werden soll, ist eine Auswerteeinrichtung erforderlich, welche erkennt, ob der durchzuführende Einstellbereich einen Grenzwert unterschreitet. Dieser Grenzwert wird durchdie Anzahl der für die Beschleunigungsphase und die Abbremsphase benötigten Schrittbereiche bestimmt. Durch eine weitere Auswerteeinrichtung wird ein. zusätzliches Kriterium abgeleitet, das die Abbremsphase vor Erreichung der Soll-Stellung einleitet,

Ein nach den Merkmalen der Erfindung ausgestattetes Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeichnimg im folgenden näher beschrieben. Die Figur zeigt eine entsprechende Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Schrittmotors in einer Daten- oder Fernschreibmaschine.

Itt binär codierter Form wird der Schaltungsanordnung Über parallele Leitungen S die Information laufend zugeleitet, wieviel Schritte ein durch die Schaltungsanordnung anzusteuernder, nicht dargestellter Schrittmotor zur Erreichung seiner Soll~ Stellung von einer vorliegenden Ist-Stellung zurückzulegen hat. Durch bekannte, nicht näher zu erläuternde Maßnahmen, beispielsweise durch eine binäre Addiereinrichtung, der binäre Informationen des Ist-Zustandes des Schrittmotors und den SoIl-

809809/0258

Zustandes zugc-ftihrt werden, ist diese Information abgeleitet. Zu Beginn eines Einstellvorganges vyird darüber hinaus über eine weitere Leitung B der Schaltungsanordnung ein Startimpuls zugeführt. Dieser StartiiaOuls dient als Übernahme takt, für zwei

^J EKL

bistabile Kippstufen KL und. KS. An den Eingängen^er Kippstufe KL und EKS der Kippstufe KS liegen nach Eingang des Startimpulses zueinander inverse Werte an, welche vom Ausgang einer Vergleichsschaltung V1 abgegriffen worden und welche wahlweise die einer der Kippstufe*nachgeschalbeten Schaltungsbereiche aktivieren und die der anderen Kippstufe nachgeschalteten Schaltungsbereiche blockieren.

Der Vergleicher V1 vergleicht die an den Vergleichsleitungen S1 anliegenden Informationssignale mit einem fest eingegebenen Grenzwert. Entspricht der Wert der über die Eingangsleitungen S anliegenden binär codierten Form einer Schrittzahl, die der anzusteuernde Schrittmotor in Einzelschrittweiterschaltung durchzuführen hat, so liegt an der Eingangsleitung EKL der Kippstufe KL eine logische "1" und am Eingang EKS der Kippstufe KS eine logische "0" an. Bei Eingang des Startinipulses wird dementsprechend die Kippstufe KL in die Arbeitslage gesetzt, in der an ihrem nicht invertierenden Ausgang AKL ebenfalls eine logische "1" zur Verfügung steht. Diese logische "1" wird einem UND-Verknüpfungsglied D1 zugeführt, so daß ein ebenfalls diesem UND-Verknüpfungsglied von einem Taktgenerator Über eine Leitung LT zugeführter Takt durchgeschaltet wird und über ein ODER-Verknüpfungsglied G2 zur Steuerung des Schrittmotors an der Ausgangsleitung AL der Schaltungsanordnung zur Verfügung steht.

Eine v/eitere Vergleichsschaltung V2 prüft, ob die an den Eingangsleitungen S anliegende Information das Erreichen der der Soll-Stellung durch den Schrittmotor signalisiert. Ist dies der Fall, so wird über ein UND-Verknüpfungsglied G3, an dessen Eingängen das Signal der Vergleichsschaltung V2 und der an der Ausgangsleitung AL bereitstehende Ansteuertakt für den Schrittmotor anliegt, ein Rücksetzimpuls bereitgestellt, welcher die

809809/0258 _₅_

Kippstufe KL in ihre Ausgangslage zurücksetzt, wodurch das UND-Verknüpfungsglied G1 gesperrt wird.

Entsprechend des Anliegens einer logischen "0" am Eingang EKS der Kippstufe KS beim Auftreten des Startimpulses auf der Leitung B ist während der Durchschaltung des &n der Leitung LT anliegenden Taktes über das UND-Verknüpfungsglied G1 der an einer Über eine Leitung ST von einem Taktgenerator zur Verfügung stehende Takt für eine Weiterverwendung durch ein UND-Verknüpfungs*" glied Gh blockiert.

Liegt jedoch beim Eintreffen eines Startimpulses an der Leitung B eine Information an, die kennzeichnet, daß derart viele Einstellschritte zur Erreichung der Soll-Position aus der Ist-Position durch den Schrittmotor durchzuführen sind, daß die Schritte zu einem eine Beschleunigungs« und eine Abbremsphase einschließenden gemeinsamen durchgehenden Bewegungsverlauf zu verbinden sind, wird durch die Vergleichsschaltung VI am Eingang EICL der Kippstufe KL eine logische "0" und am Eingang EKS der Kippstufe KS eine logische "1" angelegt. Das UND-Verknüpfungsglied G1 sperrt den über die Leitung LT zugeführten Takt, während über den Ausgang AKS der Kippstufe IiS das UND~Verknüpfungsglied G4 den an der Leitung ST anliegenden Takt an ein UND-Verknüpfungsglied G5 weiterleitet*

Das Verknüpfungsglied G5 sperrt jedoch diesen Takt gegenüber dem anzusteuernden Schrittmotor, wenn am nicht invertierten Ausgang der letzten Stufe eines aus bistabilen Kippstufen gebildeten Schieberegisters S1 und/oder am invertierenden Ausgang AS2 eines ebenfalls aus bistabilen Kippstufen gebildeten Schieberegisters S2 eine logische "0" auftritt. Beide Schieberegisterausgänge AS1 und AS2 sind über ein UND-Verknüpfungsglied G6 mit dem UND-Verknüpfungsglied G5 verknüpft»

In der Atisgangsstellung sind beide Schieberegister Si und S2

80980S/0258

263852Ί 76 P 2 13 5 BRH

durch einen vorangcgancen.cn, über das UND-Verknüpfungsglied Gj5 abgeleiteten RUcksetzimpuls über die Leitungen RS in eine Ausgangs] ago gesetzt. Beim Schieberegister SI ist die durchlaufende Verknüpfung der einzelnen bistabilen KV.ppctufen derart gewählt, daß boi rü>.kgei>c-t2ten Kippstufen vom Ausgang her gesehen die

Bitiolgo 10011010 gespeichert wird. Am Eingang der ersten Kippstufe liegt eine logische "1" an. Beim Weitorschalten des Schieberegister inhalt fj um ^jeweils eine Stufe durch den über das UND-Verknüpfungcglied G-4 zugeführten Takt liegt somit am zugeordneten '0 Eingang des UND-Verknüpfungsgliedes G6 und damit auch am UND-Verknüpfungsglied G5 im entsprechenden Raster eine logische "1" an, so daß lediglich entsprechend dieser, Rasters Ansteuerimpulse für den Schrittmotor und zvar zum Beschleunigen des Schrittmotors abgeleitet werden können. Nachdem das durch die Rücksetzung sämtlicher Kippstufen ursprünglich eingegebene Impulsraster die letzte Stufe des Schieberegisters S1 durchlaufen hat, sind alle beschalteten Ausgänge der Kippstufen auf eine logische ^!t1^t! ge~ setzt, εο daß nunmehr der über das Verzögerungsglied VS geleitete Takt direkt zur Steuerung des Schrittmotors zur Verfugung steht. :0

Dieser Zustand wird bei Einleitung der Abbreinsphase unterbrochen. Eine Vergleichcrstufe Vj5 leitet von der an den Eingcngsleitungen S anliegenden Informsition ein Bremssignal ab, durch dessen Übernahme durch den von der Ausgangsleitung AL zur Verfugung stehenden Takt für die Schrittmotorsteuerung eine bistabile Kippstufe KB in eine am nichtinvertierten Ausgang eine logische "1" aufweisende Lage gekippt wird. Damit wird eine UND-Verknüpfung GG für den am Ausgang des UND-Verknüpfungsgliedes G4 zur Verfügung stehenden Takt durchlässig geschaltet und das durch einen vorangegangenen Rücksetzirapuls im Schieberegister S2 gespeicherte Iinpulsraster durchgeschoben. Am Ausgang AS2 dos Schieberegisters 52 wird dem zugeordneten Eingang des UND-Verknüpfungsgliedes G6 und damit auch des UND-Verknüpfungsgliedes G5 an dieses Impulsraster in Serie angeboten. Durch die Überlagerung mit dem ursprung!! i chen Takt wird über das UND-Verknüpfungsglied G5 der

-7-809809/0258

Schrittmotor in der im Schieberegister S2 ursprünglich gespeicherten Impulsrasterfolge, die das Abbreiusprogramm für den Schrittmotor darstellt, angesteuert. Hat der Schrittmotor seine SoIl-Stollung erreicht, so wird über die Vergleichsschaltung V2 ein Stopp-Signal bereitgestellt, das zusammen rait dem letzten, verzögert bereitgestellten Steuertakt über das UND"Verknüpfungü~ glied G3 sämtliche bistabilen Kippstufen in ihre Auagangslage zurücksetzt.

Die Vergleicherschaltung V1 ist derart ausgelegt, daß über die Kippstufe ICL und damit das UND-Verknüpfungnglied G1 der langsame Takt zur Ansteuerung des Schrittmotors dann herangezogen wird, wenn zur Erreichung der Soll-Stellung weniger Schritte erforderlich sind als die in den Schieberegistern S1 und S2 gespeicherten Beschleunigungs- und Bremsprograramo Schritte benötigen. Ansonsten sind über die Kippstufe KL das UND-Verknüpfungsglied G1 gesperrt und über die Kippstufe KS und das UND-Verknüpfungsglied G4 der schnelle Steuertakt für die Ansteuerung des Schrittmotors durchgeschaltet. Je nach der Charakteristik des anzusteuernden Schrittmotors ist der an der Leitung LT anliegende langsame Takt als auch der an der Leitung ST anliegende schnelle Takt sowie das in den Schieberegistern S1 und S2 gespeicherte Beschleunigungsund Bremsprogramm nach bekannten Maßgaben wählbar.

3 Patentansprüche
1 Figtir

i.8-

809809/0258

• 40-

L e e r s e i \ e

Claims

2638521 76 P 2 ί 3 5 BRD Patentansprüche

chaltungsanordnung zum Ansteuern eines Schrittmotors \ der Schaltcharakteristik des Schrittmotors angepaßten Taktimpulsfolgen, um den Schrittmotor von einer Ist-Stellung in eine Soll-Stellung zu bewegen, wobei dein Schrittmotor Takt-Impulsfolgen bei Abweichung der Soll-Stellung von der Ist-Stellung bis zum Erreichen der Soll-Stellung zugeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von einem von der Anzahl der Einstellschritte bis zur Zielposition abgeleiteten Einstellkriterium am Ausgang einer Auswerteeinrichtung (V1) wahlweise eine im Bereich der möglichen Einzelschrittfrequenz des Schrittmotors liegende Taktimpulsfolge eines ersten Taktgenerators oder eine eine Anlauftaktimpulsfolge und eine Abbremstaktimpulsfolge aufweisende_s über der maximalen Einzelschrittfrequenz des Schrittmotors liegende Taktimpulsfolge aufweisende, über der maximalen Einzelschrittfrequenz des Schrittmotors liegende Taktimpulsfolge eines zweiten Taktgenerators zur Ansteuerung des Schrittmotors durchgeschaltet werden.

2* Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlauftaktimpulsfolge und die Abtasttaktimpulsfolge der über der maximalen Einzelschrittfrequenz des Schrittmotors liegenden Taktimpulsfolge aus einer Taktimpulsfolge mit der maximalen Taktfrequenz durch Ausblenden von Einzeltakten mittels Überlagerung von gespeicherten Impulsfolgen gebildet sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit des die höhere Taktimpulsfolge durchschaltenden Einstellkriteriums der Auswerteeinrichtung (V1) ein für eine Abgabe einer vorbestimmten Impulsfolge voreingestelltes Schieberegister (S1) und in zusätzlicher Abhängigkeit von einem Kriterium einer weiteren Ausv/erteelnrichtung (V3) ein weiteres für eine Abgabe einer

809809/023:

-9-

L INSPECTED

anderen vorbestimmten Impulsfolge voreingestelltes Schieberegister (S2) angesteuert sind.

809809/0258