DE2647230C3

DE2647230C3 - Vorrichtung zum Anhalten eines Elektromotors an einer bestimmten Stelle

Info

Publication number: DE2647230C3
Application number: DE19762647230
Authority: DE
Inventors: Albert 7230 Schramberg Klaußner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-10-20
Filing date: 1976-10-20
Publication date: 1982-09-30
Also published as: DE2647230B2; DE2647230A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anhalten eines Elektromotors an einer bestimmten Stelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Vorrichtungen dieser Art sind bekannt. Mit solchen Vorrichtungen läßt sich die Drehzahl eines Gleichstromnebenschlußmotors in gewünschter Weise steuern. Dazu wird von dem auf der Motorwelle sitzenden Tachogenerator eine Ist-Spannung abgenommen, die der jeweiligen momentanen Drehzahl des Motors entspricht. Diese Ist-Spannung wird mit einer vorgegebenen Soll-Spannung verglichen, die die gewünschte Motordrehzahl darstellt. Ist- und Soll-Span niing werden durch einen Operationsverstärker verglichen, dessen Ausgangssignal den Motorstrom analog der festgestellten Abweichung der Ist-Spannung von der Soll-Spannun? innert.

Mit dieser bekannten Vorrichtung ' '.'■>· ·.- cir·· ,·■> genaue Steuerung ti¹"" ΡγρΚ/γΉ ρφγ <"■'·:·■ ■'-.,·.<>-, ·;■ -ν ,

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aufgebaut und benötigen außerdem eine verhältnismäßig aufwendige Steuerelektronik.

Aus der DE-OS 20 23 713 ist eine Vorrichtung bekannt, bei welcher durch eine auf der Motorwelle sitzende Taktscheibe erzeugte Lichtimpulse zum Anhalten des Motors an einer bestimmten Stelle verwendet werden. Die Lichtimpulse werden durch einen Zähler gezählt, um den zurückgelegten Drehwinkel zu bestimmen. Nach einer vorgegebenen Lichtimpulszahl,

ίο d. h. nach einer vorgegebenen Winkeldrehung, wird der Gleichstrommotor stillgesetzt. Die Winkelposition, in welcher der Gleichstrommotor stillgesetzt wird, wird durch die Differenzspannung zwischen einer drehzahlabhängigen Spannung und einer drehwinkelabhängigen Spannung festgelegt, die jeweils aus den Lichtimpulsen der Taktscheibe hergeleitet werden. Die Durchbrechungen der Taktscheibe dienen nicht selbst zur Definition der Winkelstellung, in welche der Gleichstrommotor positioniert werden kann.

Aus der US-PS 35 49 975 ist eine Vorrichtung bekannt, bei welcher die Winkciposätionicning der Welle eines Elektromotors mittels einer Lichtschranke erfolgt, deren Lichtweg jeweils durch auf der Motorwelle angebrachte radiale Arme unterbrochen wird. Die Unterbrechung des Lichtweges durch jeden Arm führt dabei zu einer Stillsetzung des Motors. Mit dieser Vorrichtung ist nur eine sehr ungenaue Winkelpositionierung auf einige wenige Winkelstellungen möglich, wie dies der Verwendung dieser bekannten Vorrichtung

jo zur Winkelpositionierung einer drehbaren Fernsehantenne entspricht.

Aus der US-PS 28 85 613 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung bekannt, bei welcher die bestimmte Stelle, in welcher der Elektromotor angehalten werden soll, in digitalcodierter Form eingegeben wird. Als Lagegeber dient eine Winkelcodierscheibe, mittels welcher die Ist-Winkelposition ebenfalls in digitaicodierter Form bestimmt wird. Die digital eingegebene Soll-VYinkelpcr.ition und die

digital gemessene Ist-Winkelposition werden rechnerisch miteinander verglichen und die rechnerisch ermittelte Differenz wird in ein analoges Ausgangssignal für die Motorsteuerung umgewandelt. Ein zusätzlich auf der Motorwelle sitzender Tachogenerator erzeugt ein der momentanen Motordrehzahl entsprechendes Signal, durch welches die zur Motorsteuerung verwendete Differenzspannung reduziert wird, um eine zu hohe Motordrehzahl im Bereich großer Winkelabweichungen zwischen Soll- und Ist-

Winkelposition zu verhindern. Die digitale Signalverarbeitung dieser Vorrichtung ist aufwendig. Die Genauigkeit der Winkelpositionierung ist durch die Winkelschrittbreite der Winkelcodierscheibe vorgegeben und somit auf die Winkelbreitc der Durch-

v> brechungen dieser Winkelcodierscheibe begrenzt.

Aus der Zeitschrift »Electronic Engineering«. November 1969, Seite 32 bis 34. ist es bekannt, ein Paar von Fotodioden mit einem Differenzverstärker zur Lagemessung zu verwenden. Es finden sich jedoch

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anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine Regelung der Motordrehzahl eines Gleichstromnebenschlußmotors in der gleichen Weise wie die eingangs beschriebene bekannte Vorrichtung. Zusätzlich ist jedoch eine äußerst genaue Winkelpositionierung beim Abstoppen des Motors möglich. Die genauen Winkelstellungen, in welchen der Motor abgestoppt werden kann, sind durch die Durchbrechungen der Taktscheibe festgelegt Zum Abstoppen des Motors wird auf das entsprechende Stoppsignal hin das Ausgangssignal der Differentialfotodiode als Soll-Signal dem Operationsverstärker zugeführt Sobald auf das Stoppsignal hin die nächste Durchbrechung der sich mit der Motorwelle drehenden Taktscheibe in den Bereich der Lichtquelle und der Differentialfotodiode kommt, fällt das Licht der Lichtquelle durch diese Durchbrechung auf die Differentialfotodiode. Solange die Mitte dieser Durchbrechung nicht genau mit der Verbindungslinie von Lichtquelle und Differentialfotodiode ausgerichtet ist, wird die Differentialfotodiode von der Lichtquelle unsymmetrisch beleuchtet Dadurch wird eine der beiden Fotodioden der Differentialfotodiode stärker als die andere beleuchtet und die Differentialfotodiode liefert ein Ausgangssignal. Dieses Ausgangssignal wird als Soll-Signal auf den Operationsverstärker gegeben, dem dementsprechend die Motorbestromung so steuert, daß der Motor und mit diesem die Taktscheibe in der Richtung gedreht wird, daß sich die Durchbrechung symmetrisch zu der Differentialfotodiode ausrichtet. Erst wenn diese genaue Ausrichtung und damit Winkelpositionierung des Motors erreicht ist, wird die Differentialfotodiode symmetrisch beleuchtet, so daß beide Dioden der Differentialfotodiode gleich stark beleuchtet werden und diese somit kein Ausgangssignal liefert. Es wird somit auch kein Soll-Signal an den Operationsverstärker geliefert, so daß der Motor nicht mehr bestromt wird.

Da der Motorrotor eine gewisse Trägheit besitzt, neigt der Rotor dazu, sich über die gewünschte Winkelposition beim Abstoppen hinauszudrehen. Die Differentialfotodiode erzeugt daher cine relativ starke Speisung,des Motors was zu einem erneuten Drehen in Gegenrichtung über die gewünschte Winkelposition hinausführt. Die beschriebene Winkelpositionierung hätte somit einen verhältnismäßig langdauernden Einschwingvorgang zur Folge.

Ein solches ungünstiges Einschwingverhalten wird erfindungsgemäß dadurch verhindert, daß der Tachogenerator zwangsläufig zu einer starken Dämpfung der Schwingung führt. Da zum Abstoppen des Motors, auf das entsprechende Stoppsignal hin, keine Soll-Spannung an dem die Motorspeisung steuernden Operationsverstärker anliegt, tritt nur dann keine Motorspeisung auf, wenn die Motorwelle still steht und der Tachogenerator somit kein Ausgangssignal liefert. Jede Drehung der Motorwelle erzeugt dagegen ein Taehogenerator-Ausgangssignal, das zu einer Speisung des Motors entgegen seiner Drehrichtung führt. Insbesondere wenn das Tachogenerator-Ausgangssignal noch über einen Operationsverstärker verstärkt wird, hat dies /ur Folge, daß der Moio:- im Stoppzustand jeder Drehung ein sehr starke., '■nigegengerichtote¹· Drehmoment entgegensetzt.

Dk" ;s starke cnt^c>:i"-".^ ' :.?t/t·^ Drrlimo!:·; ■■' '·.<':'■ zu einer sehr starken Dämpfung des Einscbwingens bei der Winkelpositionierung.

Die Taktscheibe mit ihren Durchbrechungen kann zusätzlich in an sich bekannter Weise während des Laufens des Motors zur Steuerung verwendet werden. Dazu werden während des Laufens des Motors die in der Differentialfotodiode durch die Lichtquelle und die Durchbrechungen der Taktscheibe erzeugten Signale gezählt, um die Anzahl der Motorumdrehungen oder

ίο Winkelschritte zu bestimmen. Beispielsweise kann der Motor mit einer hohen Drehzahl von etwa 3000 bis 5000 U/min, eine vorgegebene Anzahl von Umdrehungen ausführen, die durch die von Lichtquelle, Taktscheibe und Differentialfotodiode erzeugten Lichtsignale

π gezählt wird. Nach dieser vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen der Motorwelle wird die Motorsteuerung durch ein entsprechendes Signal auf eine langsamere Drehzahl von beispielsweise 100 bis 500 U/min, umgeschaltet. Aus dieser langsamen Drehzahl ist ein sofortiges Abstoppen des /iotors möglich, so daß auf ein Stoppsignai hin der Motor abgestoppt wird, sobald die nächste Curchbrechung der Taktscheibe in den Bereich der aus Lichtquelle und Differentialfotodiode gebildeten Lichtschranke gelangt Da auch während des Largsamgangs die Zahl der Umdrehungen bzw. Winkelschritte der Taktscheibe gezählt wird, kann der Motor durch die erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer genau vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen und Bruchteile von Umdrehungen abgestoppt werden.

Eine solche genaue Motorregelung und Positionierung ist beispielsweise bei Buchungsautomaten für den Einzug von Kontenkarten erforderlich. Durch eine von der Motorwelle angetriebene Walze wird dabei die Kontenkarte jeweils um eine vorgegebene Strecke vor- oder zurückgezogen, so daß eine gewünschte angesteuerte Zeile der Kontenkarte gelesen oder beschrieben werden kann.

Selbstverständlich eignet sich die erfindungsgtmäße Vorrichtung auch für alle anderen Anwendungszwecke, bei denen bisher ein Schrittmotor verwendet werden muLte.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die Vorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig.2 einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Wie F i g. 1 zeigt, sitzt auf der schematisch dargestellten Welle 10 eines Gleichstrommotors 12 ein Tachogenerator 14 sowie eine Taktscheibe 16. Die Taktschei be 16 weist an ihrem Umfang Durchbrechungen in Form ven LOcbern 18 auf.

Im Bereich dieser Durchbrechungen 18 ist auf einer Seite der Taktscheibe 16 eine Lichtquelle 20 atigebracht. Auf der anderen Seite der Taktscheibe 16 befindet sich dieser Lichtquelle 20 gegenüber eine Differentiaifotodiode 22, die ai's zwei in Umfangsrichtung der Taktscheibe 16 nebeneinander angeordneten Fotodiwi öden 22a und 22bbesteht. Die Ausgangsspannungen der gegeneinander geschalteten Fotodioden 22h und 27h werden auf einen Differenzverstärker 24 gegeben.

Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 24 wir¹ während des Laufen- des Motors der Stcuerelekiron:/; '■"■ 26 zugeführt. Die Zahl der Ausgangssignalc i\<y. Differenzverstärker 24, die der Anzahl der an der DiffcriMüLi'lnt'Kliodi' 72 vorhribev.egten Durchhrechiingi."! )8 entspricht, wird in bekannter Weise ·, eier

Sttiuerelektronik 26 gezählt, um die Anzahl der Motorumdrehungen bzw. der Winkelschritte des Motors für die Programmsteuerung zu bestimmen.

Auf ein von der Steuerelektronik 26 kommendes Stopp-Signal wird das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 24 in später zu beschreibender Weise einer Ist-Soll-Vergleichsschaltung 28 zugeführt. Ein Beispiel für den Aufbau der Ist-Soll-Vergleichsschaltung 28 wird später anhand der F i g. 2 beschrieben.

Der Ist-Soll-Vergleichsschaltung 28 wird durch die Steuerelektronik 26 je nach deren Programmierung ein Langsam-Vorwärts-Befehl. ein Schncll-Vorwärts-Befehl, ein Langsam-Riickwärts-Befehl, ein Schnell-Riickwärts-Befehl oder ein Stopp-Befehl zugeführt. Im Falle eines Vorwärts- oder Rückwärts-Befehles wird in der Ist-Soll-Vergleichsschaltung 28 jeweils eine dieser gewünschten Drehzahl entsprechenden vorgegebene Soll-Spannung mit der der tatsächlichen Motorendrehzahi entsprechenden ist-Sparimirig des Tacnugeiicidtors 14 verglichen. Ein diesem Vergleich entsprechendes Ausgangssignal steuert analog eine Leistungsstufe 30. Die Leistungsstufe 30 steuert wiederum die Speisung des Gleichstrommotors 12.

Anhand des Schaltungsbeispiels der F i g. 2 soll nun Aufbau und Funktionsweise der Drehzahlsteuerung und Winkelpositionierung im einzelnen beschrieben werden.

Die in F i g. 2 dargestellte Steuerungs- und Positionierungsschaltung wird von der Steuerelektronik 26 über die Eingänge 32, 34,36,38 und 40 angesteuert. Über den Eingang 32 wird das Stopp-Befehlssignal, über den Eingang 34 das Befehlssignal für die Vorwärtsdrehung im Langsamgang, über den Eingang 36 das Befehlssignal für die Vorwärtsdrehung im Schnellgang, über den Eingang 38 das Befehlssignal für die Rückwärtsdrehung im Langsamgang und über den Eingang 40 das Befehlssignal für die Rückwünsdrehung im Schnellgang zugeführt.

Die Speisung des Gleichstrom-Motors 12 wird durch eine Leistungsstufe gesteuert, die aus den Transistoren 42, 44, 46 und 48 besteht. Diese Transistoren 42 bis 48 sind in bekannter Weise als integrierte Darlington-Verstärker ausgebildet. In der vorliegenden Schaltung, die mit einer Versorgungsspannung von +24 Volt arbeitet, sind die Transistoren 42 und 44 bzw. die Transistoren 46 und 48 jeweils in Reihe zwischen die Versorgungsspannung von +24VoIt und die Masseleitung von OVoIt geschaltet. Die Transistoren 42 und 46 sind npn-Transistoren. während die Transistoren 44 und 48 pnp-Transistoren sind. Der Gleichstrommotor 12 ist mit seinen Stromzuleitungen zwischen die jeweiligen Verbindungspunkte der Lmitter der Transistoren 42 und 44 bzw. 46 und 48 geschaltet. Die Transistoren 42 und 44 werden über ihre miteinander verbundenen Basen angesteuert und ebenso werden die Transistoren 46 und 48 gemeinsam über ihre miteinander verbundenen Basen angesteuert.

Da die Transistoren 42 und 44 genau gleich aufgebaut sind wie die Transistoren 46 und 48 befindet sich im Ruhezustand der Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren 42 und 44 auf dem gleichen Potential wie der Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren 46 und 48, so daß über den Gleichstrommotor 12 kein Strom fließt. Bei einem positiven Anstieg der an den Basen der Transistoren 42 und 44 anliegenden Steuerspannung wird der Transistor 42 stärker aufgesteuert während der Transistor 44 zugesteuert wird. Dadurch ergibt sich ein analoges Ansteigen des Potentials am Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren 42 und 44. Das an den Basen der Transistoren 42 und 44 anliegende Steuersignal wird gleichzeitig dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 50 zugeführt, der einen Verstärkungsfaktor von I aufweist. Das invertierte Ausgangssignal des Operationsverstärkers 50 liegt an den miteinander verbundenen Basen der Transistoren 46 und 48 an. Dadurch wird der Transistor 46 analog dem Steuersignal zugesteuert, während der Transistor 48 analog aufgesteuert wird. Das Potential am gemeinsamen Verbindiingspunki der Emitter der Transistoren 46 und 48 nimmt daher ab. so daß eine Potentialdifferenz zwischen dem Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren 42 und 44 und dem Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren 46 und 48 entsteht, die zu einer Speisung des Motors 12 führt. In entsprechender Weise führt ein Absinken der an den Basen der Transistoren 42 und 44 anliegenden Steuerspannung zu einem Absinken des Potentials arri VcrbindtiRgspunki der Emitter der Transistoren 42 und 44 und zu einem Anstieg des Potentials am Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren 46 und 48, so daß der Gleichstrommotor 12 in entgegengesetzter Richtung bestromt wird und sich rückwärts dreht.

Die Steuerung der aus den Transistoren 42,44,46 und 48 bestehenden Leistungsstufe erfolgt über einen als Differenzverstärker arbeitenden Operationsverstärker 52, dessel. Ausgangssignal an den miteinander verbundenen Basen der Transistoren 42 und 44 und über den invertierenden Operationsverstärker 50 an den miteinander verbundenen 3asen der Transistoren 46 und 48 anliegt. Am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 52 liegt im Ruhezustand eine Spannung an, die durch das Spannungsteilerverhältnis der Widerstände R 1 und R 2 bestimmt ist. Die Widerstände R 1 und R 2 sind im dargestellten Beispiel gleich, so daß am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 52 im Ruhezustand die Spannung von + 12 Volt anliegt.

Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 52 ist mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers 54 verbunden, der die Ausgangsspannung des Tachogenerators 14 verstärkt. Im Ruhezustand, d. h. bei Stillstand des Motors 12 in einer vorgeschriebenen Winkelposition erzeugt der Tachogenerator 14 keine Ausgangsspannung, so daß am Differenzverstärker 52 keine Spannungsdifferenz anliegt und der Differenzverstärker 52 kein Steuersignal für die Leistungsstufe erzeugt. Der Motor 12 wird daher, wie oben beschrieben, nicht gespeist.

Dieser Ruhezustand wird durch die Steuerelektronik 26 in der Weise erzeugt, daß der Anschluß 34 frei is^, der Anschluß 36 an Masse liegt, der Anschluß 38 an Masse liegt und der Anschluß 40 frei ist.

Soll der Motor 12 im Langsamgang in Vorwärtsrichtung gedreht werden, so wird durch die Steuerelektronik 26 der Anschluß 34 an Masse gelegt und somit der Widerstand R 3 parallel zu dem Widerstand R 2 geschaltet. Dadurch sinkt das an dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 52 anliegende Potential ab, so daß eine Spannungsdifferenz am Eingang des Operationsverstärkers 52 entsteht Die Steuerspannung am Ausgang des Operationsverstärkers 52 steigt daher an und der Motor 12 wird in der oben beschriebenen Weise analog der am Operationsverstärker 52 anliegenden Spannung in Vorwärtsdrehrichtung gespeist Entsprechend der Motordrehung entsteht am Tachogenerator 14 eine Ausgangsspannung, die über den Operationsverstärker 54 verstärkt

dem nicht invertierenden Hingang des Differenzverstärkers 52 zugeführt wird. Sobald der Motor 12 die gewünschte Drehzahl im l.angsamgang erreicht hat, hat die am nicht imeriierenden Eingang des Operationsverstärkers 52 anliegende Spannung den Wert der Spannung am invertierenden Eingang erreicht, so daß der Operationsverstärker 52 kein Aii'-gnngssignal mehr lief'· t und die Moltjispcisung ut-cmiet wird. Sinkt die Moto/drehzahl unter den vorgegebenen Wert ab. setzt die Motorspeisung wieder ein. Steigt die Motordrehzahi über den vorgegebenen Wert an, 5? erzeugt der Differenzverstärker 52 ein entgegengesetztes Ausgangssignal und der Motor 12 wird entgegen seiner Drehrichtung gespeist, bis er die vorgegebene Drehzahl wieder erreicht hat.

Das Absinken der am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 52 anliegenden Soll-Spannung und damit die Drehzahl des Motors im l.angsamgang wird durch den aus den Widerständen R 1. R 2 und Ri gebildeten Spannungsteiler bestimmt.

Soll der Motor im l.angsamgang rückwärts gedreht werden, so wird der normalerweise an Masse liegende Anschluß 38 durch die Steuerelektronik 26 freigegeben. Die Spannung an Anschluß 38 steigt dadurch an und ebenso steigt die am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 52 anliegende Spannung an. Der Spannungsanstieg am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 52 wird dabei durch den Spannungsteiler bestimmt, der von den Widerständen R 1 und /?2 sowie der parallel z.u dem Widerstand R 1 ger -halteten Reihenschaltung des Widerstandes R 4 und der Diode D 1 gebildet wird.

Durch das Ansteigen der Spannung am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 52 entsteht eine Spannungsdifferenz am Eingang des Differenzverstärkers 52. die zu einem negativen Ausgangssignal des Operationsverstärkers 52 führt, was wiederum zu einer analog gesteuerten Speisung des Motors 12 in Rückwärtsrichtung führt. Durch die Drehung des Motors 12 entsteht in der oben beschriebenen Weise am Tachogenerator J4 eine Ausgangsspannung, die über den Operationsverstärker 54 verstärkt dem nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 52 zugeführt wird. Die Drehzahl des Motors 12 steigt in der oben beschriebenen Weise an. bis die gewünschte Soll-Drehzahl erreicht ist und die Spannungsdifferenz am Eingang des Operationsverstärkers 52 verschwindet.

Soll der Motor im Schnellgang in Vorwärtsrichtung gedreht werden, so wird der normalerweise an Masse liegende Anschluß 36 durch die Steuerelektronik 26 freigegeben. Dadurch steigt die am nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 52 anliegende Spannung praktisch auf den vollen Wert der Versorgungsspannung von +24 Volt an. Die am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 52 anliegende Spannung bleibt auf dem durch die Widerstände R 1 und R 2 bestimmten Wert von +12VoIt. Entsprechend dieser am Differenzverstärker 52 anliegenden großen Spannungsdifferenz erzeugt dieser ein großes positives Ausgangssignal, das zu einem hohen Speisestrom des Motors 12 in Vorwärtsrichtung führt. Der Motor 12 läuft daher mit einem hohen Drehmoment an. Die Drehzahl des Motors 12 steigt nun solange an, bis die vom Tachogenerator 14 erzeugte und vom Operationsverstärker 54 verstärkte Spannung den Spannungsanstieg am nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 52 ausgeglichen haL Auch hierbei erfolgt die Speisung des Motors 12 analog, d. h. die Speisung nimmt

mit zunehmender Drehzahl des Motors ab und kehrt sich um, falls die Drehzahl die vorgegebene Soll-Drehzahl des Schnellgangs überschreitet. Die Soll-Drehzahl wird dabei im wesentlichen durch den Widerstand R5 bestimmt, wobei eine Variation durch den Abgleichwiderstand R 6 möglich ist.

Soll schließlich der Motor im Schnellgang in KückwärlsrL'hiung gedreht werden, so wird durch die Steucrelektronik 26 der normalerweise frei liegende Anschluß 40 an das Massepotential Null gelegt. Dadurch sinkt die am nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 52 anliegende Spannung nahezu auf das Potential Null ab. Da am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 52 weiterhin die Spannung von + 12 Volt anliegt, entsteht eine starke Spannungsdifferenz, die zu einem entsprechend großen negativen Ausgiingssignal des Differenzverstärkers 52 führt. Der Motor 12 wird somit in Rückwärtsrichtung stark upsnpUt co HaK pr mit hnhpm nrphmntnpnf anläuft Mit

zunehmender Drehzahl des Motors 12 wächst die Spannung des Tachogenerators 14 an. bis der Spannungsabfall am nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 52 ausgeglichen und die Eingangs-Spannungsdifferenz des Differenzverstärkers 52 verschwunden ist. Das analoge Einregeln der Soll-Drehzahl geschieht in der oben beschriebenen Weise.

Die Soll-Drehzahl bei der Rückwärtsdrehung im Schnellgang wird durch die Widerstände R 5, Λ 6, die Diode Dl und den Widerstand R 7 bestimmt, wobei eine Variation durch den Abgleichwiderstand R 6 ebenfalls möglich ist.

Das Abstoppen des Motors und die genaue Winkelpositionierurig sollen nun beschrieben werden.

Von der Steuerelektronik 26 wird auf den Anschluß 32 das Stoppsignal gegeben, d. h. dieser normalerweise an Masse liegende Anschluß wird freigegeben. Die Anschlüsse 34 bis 40 befinden sich dabei in dem oben beschriebenen Ruhezustand.

Durch das Freigeben des Anschlusses 32 steigt die Spannung am Gate eines Feldeffekttransistors 56 an, so daß dieser durchgeschaltet wird. Die über dem Differenz-Operationsverstärker 24 verstärkte Ausgangsspannung der aus den Fotodioden 22a und 22i> bestehenden Differentialfotodiode 22 wird nun über diesen Feldeffekttransistor 56 an den invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 52 gelegt. Falls die Winkelposition des Motors 12 und somit der Taktscheibe 16 von der genauen gewünschten Winkelposition abweicht, werden die Fotodioden 22a und 22b in der oben beschriebenen Weise von der Lichtquelle 20 durch die entsprechende Durchbrechung 18 der Taktscheibe 16 ungleichmäßig beleuchtet, so daß eine Spannungsdifferenz am Ausgang der Differentialfotodiode entsteht die durch den Operationsverstärker 24 verstärkt wird. Die durch die Widerstände R 1 und R 2 festgelegte Spannung von +12 Volt am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 52 wird somit je nach der Richtung der Abweichung der Taktscheibe 16 von der genauen Winkelposition erhöht oder erniedrigt. Dies führt in der oben für den Langsamgang beschriebenen Weise zu einer analogen Speisung des Motors 12, wodurch dessen Drehzahl herabgesetzt wird und der Motor sich in Richtung auf die genaue gewünschte Winkelposition dreht. Sobald sich der Motor 12 und die Taktscheibe 16 über diese genaue Winkelposition hinaus drehen, kehrt sich das Ausgangssignal der Differentialfotodiode 22 um und der Motorstrom kehrt sich um.

Ein solches Schwingen um die gewünschte Ruheposi-

tion aufgrund der Massenträgheit des Motors wird durch die Dämpfungswirkung des Tachogenerators 14 verhindert.

Die Drehung des Motors führt nämlich zu einer Alisgangsspannung am Tachogenerator, die über den Operationsverstärker 54 verstärkt an dem nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 52 anliegt. Diese Tach; ^eneratorspannung erzeugt daher am Eingang des Difterenzverstärkers 52 eine Spannungsdifferenz, die zu einer Speisung des Motors 12 entgegen seiner jeweiligen Drehrichtung führt. Aufgrund der analogen Steuerung der Speisung ist diese Speisung entgegen der Drehrichtung am stärksten, wenn der Motor 12 bzw. die Taktscheibe 16 durch die gewünschte genaue Winkelposition läuft. Bei diesem Durchgang durch die genaue Winkelposition entsteht nämlich an der Differentialfotodiodc 22 kein Ausgangssignal, so daß am invc .tierenden Eingang des Differenzverstärkers 52 nur die der Drehzahl Null entsprechende Soll-Spannung von 12 Volt anliegt.

Die vom Tachogenerator 14 erzeugte Ist-Spannung führt somit zu eini r starken Dämpfung des Einschwingen des Motors 12 um seine genaue Winkelposition. Die Stärke der Dämpfung ist dabei insbesondere durch den Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers 54 bestimmt. Der Gleichstrom-Motor 12 kann daher mit einer Einschwingzeit von wenigen Mikrosekunden auf eine genaue Winkelposition abgestoppt werden, wobei die Genauigkeit der Winkelpositionierung lediglich durch die Geometrie von Lichtquelle 20, Taktscheibe 16 und Differentialfotodiode 22 bestimmt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuni>en

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Anhalten eines Elektromotors an einer bestimmten Stelle, mit einem auf der Motorwelle sitzenden Tachogenerator, mit einer den Motor steuernden Leistungsstufe, mit einem Vergleicher, der die Ausgangs-Ist-Spannung des Tachogenerators mit einer vorgegebenen, der gewünschten Motordrehzahl entsprechenden Soll-Spannung vergleicht und die Leistungsstufe analog der festgestellten Spannungsdifferenz regelt, und mit einem der Drehzahlregelung überlagerten Lageregelkreis, dessen Lagegeber aus einer auf der Motorwelle angeordneten Taktscheibe mit über dem Umfang verteilten Durchbrechungen besteht, durch die das Licht einer Lichtquelle periodisch unterbrochen und über eine Einrichtung in elektrische Signale umgewandelt wirci, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Gieichstromnebenschiußmotor (12) ist, daß die Einrichtung eine aus zwei Fotodioden aufgebaute Differentialfotodiode (22) ist, die derart angeordnet ist, daß beide Dioden durch eine der Durchbrechungen (18) symmetrisch beleuchtet werden, wenn die- bestimmte Stelle erreicht ist, und daß die Spannungsdifferenz der Differentialfotodiode (22) als Sollspannung an dem aus einem Operationsverstärker (52) bestehenden Vergleicher anliegt.

2. Vorrichung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drs Sigr-.l der Differentialfotodiode (22) über ein°n durch das Stoppsignal aufgesteuerten Feldeffektcransi- !or (56) an dem Operationsverstärker (52) anliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal der Differentialfotodiode (22) über den Feldeffekttransistor (56) auf den Eingang mit der festen Spannung ( + 12V) geführt ist.