DE2722041A1

DE2722041A1 - Vorrichtung zur digitalen drehzahlregelung

Info

Publication number: DE2722041A1
Application number: DE19772722041
Authority: DE
Inventors: Istvan Dipl Ing Cocron; Eduard Ing Grad Wagensonner
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1977-05-16
Filing date: 1977-05-16
Publication date: 1978-11-30
Also published as: US4216418A; DE2722041C2; JPS53142612A

Description

AGFA-GEVAERT AG

LEVERKUSEN

CAMERA-WERK MÜNCHEN I6.O5.77. 10-vf-zi PF

Vorrichtung zur digitalen Drehzahlregelung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur digitalen Regelung der Drehzahl eines Gleichstrommotors in fotografischen oder kinematografischen Geräten mit einem mit dem Gleichstrommotor zusammenwirkenden Istwert-Geber, mit einem Sollwert-Geber .sowie mit einer Vergleichsvorrichtung, deren Ausgangswert auf eiiRn int Motorstromkreis angeordneten steuerbaren Halbleiter wirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach ausgebildet sein soll, die in integrierter Schaltungstechnik herstellbar sein soll und deren Funktionssicherheit und Genauigkeit groß sein soll. Außerdem soll sich die Regelvorrichtung an Mikroprozessoren anpassen lassen.

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Die Aufgabe wird erfindungsgeraäß dadurch gelöst, daß ein eingangsscitig mit einer digitalen Wahlvorrichtung und über cirmn Setzeingang mit einem Sctzimpulsjencrator verbundener Binar-Zhhler vorgflselicn ist, der während jedes Setzimpulses auf die Signalkombination der Wahlvorrichtung voreingestellt wird, daß der Setzimpulsgenerator mit dem Start- und Stoppeingang des Dinarzählers verbunden ist, daß ein Taktgenerator mit gegenüber dor Frequenz des Setzimpulsgenerators größerer Frequenz an den Takteingang des Dinärzählcrs angeschlossen ist, daß die Frequenz des Setzimpulsgenerators oder des Taktimpulsgenerators mittels einer drehzahlabhängig beeinflußbaren Vorrichtung veränderbar ist, und daß eine Speicherverhalten aufweisende, mit dem steuerbaren Halbleiter verbundene getaktete Steuer-Kippstufe vorgesehen ist, die das Signal am Übertrag-Ausgang bzw. an den Ausgängen des Binärzählers beim Erreichen eines vorgegebenen Zählerstandes während jedes Sc t zimj>ulses erneut speichert und am Ende jedes Setzimpulses zum steuerbaren Halbleiter weiterleitet. In vorteilhafter Weise werden in Abhängigkeit von der Motordrehzahl die Impulse des Taktgenerators während der Impulsphase des Setzimpulsgenerators in den Dinärzähler eingezahlt, dessen Zählerstand zu Deginn eines jeden Setzimpulses erneut auf die Signalkombination der Wahlvorrichtung voreingestellt hint. Während des Zählens der Taktimpulse wird der Binärzähler entweder in Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung betrieben. Zählt innerhalb der Iinpulsphase eines Setzimpulses der Binärzähler auf den Wert "Null¹¹ oder auf einen vorgegebenen Wert vor- oder zurück, so bedeutet dies, daß der Motor mit zu geringer Drehzahl läuft. Wird innerhalb der Setzimpulsphase die Ausgangsstellung "Null" oder eine andere vorgegebene Ausgangsstellung

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nicht erreicht, _ao bedeutet dies, daß der Motor sich zu schnell dreht. In vorteilhafter Weise wird dann zur richtigen Einstellung der Motordrehznhl entweder die Frequenz des bctzinipulsgencrators oiler aber die Frequenz des Taktgenerators entsprechend verändert. Man erhält also während jeder Impulsdauer eines jeden 5etzimpulses eine Überwachung und Regelung der Motordrehzahl.

Gemäß weiterer Ausbildung ist zwischen actzimpulsgenerator und Biiiärzähler eine Verzögerungsstufe angeordnet. Hierdurch ist guHührloistet, daß zunächst der Uinärzähler zu lieginn eines Setzimpulses in seine Ausgangszählstellung gesetzt wird und daß anschließend der Zähler zum Einzahlen freigegeben wird.

In vorteilhafter Weise ist die Verzögerungsstufe invertierend ausgebildet. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß mit der positiven Anstiegsflanke eines jeden Setzimpulses der Uinärzähler zähl bereit geschaltet wird.

Der Setzimpulsgcnerator kann in vorteilhafter Weise eine mit dem Gleichstrommotor zusammenwirkende Lichtschranke, einen Hall generator, eine mechanische Impulsschaltstufe, einen Tachogenerator oder eine kapazitive Impulsschaltstufe aufweisen.

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Gemäß weiterer Ausbildung ist der Übertrag-Ausgang des üinarzälilcrs mit dem einen Eingang eines Speicher-Flip-Flops verbunden, dessen anderer Eingang mit einer bei abfallender Impulsflanke des Setzimpulsgenerators einen Impuls erzeugenden Iinpulsstufe verbunden ist. In vorteilhafter Weise weist die Impulsstufe ein NOR-Gatter auf, indessen einer Eingangsleitung eine invertierende Verzögerungsstufe angeordnet ist.

Gemäß weiterer Ausbildung ist die Steuerstufe ein getaktetes Speicher-Flip-Flop, dessen Takteingang mit der Impulsstufe verbunden ist, wobei zwischen Impulsstufe und Speicher-Flip-Flop eine Verzögerungsstufe angeordnet ist. In vorteilhafter Weise wird als Speicher-Flip-Flop ein RS-Flip-Flop verwendet, dessen beide Eingange mit zwei UND-Gattern verbunden sind, deren ersten Eingänge an die Impulsstufe angeschlossen sind und deren zweiten Eingänge über eine Inverterstufe miteinander verbunden sind, wobei einer dieser Eingänge an den Ausgang des Speicher-Flip-Flops angcechJossen ist.

In vorteilhafter Weise wird als Binärzähler ein Umkehrzähler ver- ;

Sendet. ;

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Die Figur zeigt in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.

Gemäß der Figur ist mit 1 eine Batterie bezeichnet, die über einen i Schalter 2 mit der Schaltungsanordnung verbindbar ist. Mittels des i Schalters 2 ist ein Gleichstrommotor 3 einschaltbar, in dessen '

Stromkreis ein Schalttransistor k angeordnet ist. j

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Mit 5 ist ein binärer Umkehrzähler bezeichnet, wie er beispielsweise im Datenbuch 1976/77 von Siemens "Digitale Schaltungen" auf den Seiten 205 bis 209 unter der Typenbezeichnung FLJ 215-8(»191 beschrieben ist. Der Takteingang T ties iiinärzählers 5 ist mit einem Taktgenerator 6 verbunden. Die Eingange A,U,C,D des Binärzahlers 5 sind an die Ausgänge einer digitalen Wahlschaltung 7 angeschlossen. Durch Betätigen eines oder mehrerer der schematisch angedeuteten Schaltor 7«τ» 7b,7c,7d wird der Sollwert der Drehzahl des Gleichstrommotors 3 in den Binärzähler 5 eingegeben.

Mit δ ist ein Setzimpulsgenerator bezeichnet, dessen Impulsfrequenz in Abhängigkeit von der Drehzahl des Gleichstrommotors 3 über eine Steuerverbindung 9 veränderbar ist. Der Ausgang des Srtzimpulsgcnerators 8 ist mit dem Setzeingang S verbunden. Weist der Ausgang des Setzimpulsgenerators 8 das Potential "0" auf, so werden die signale an den Eingängen A bis D des Binärzähicrs 3 zu den nicht geschalteten Ausgängen Qa,Qb,Qc,Qd weitergcleitet bzw. geschoben.

Außerdem ist der Ausgang des Setzimpulsgenerator β 8 über eine drei Inverterstufen 10,11,12 aufweisende, Verzögerungskette mit dem Start- und Stoppeingang FE des Zahlers 5 verbunden. Der Ausgang LJ. des Uinärzählers 5 ist mit dem Pluspol der Spannungsquelle verbunden. Somit wird der Zähler 5 als Rückwärtszähler betrieben.

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Heim Erreichen der vollen Zählkapazität bzw. der Zähler-Null-Stellung tritt am Übertrag-Ausgang Ü des Binärzählers 5 ei" Übertrag-Impuls auf. Der Übertrag-Ausgang Ü des Binärzählors ist mit dem einen Eingang eines RS-Flip-Flops 13 verbunden. Dieses Flip-Flop besteht aus zwei NAND-Gattern \k und 15. Der weitere Eingang des RS-Flip-Flops 13 ist mit dem Ausgang einer zwei Inverterstufen l6 und 17 enthaltenden Verzögerungsstul e verbunden.

Diese Verzögerungsstufen l6,17 befindet sich im Ausgangskreis einer Iinpulsstufe, die aus einem NOR-Gatter l8 besteht, deren einer Eingang direkt mit dem Ausgang des Setzimpulsgenerators 8 und deren anderer Eingang über drei Inver terstuf en 19,20,111 ebenfalls mit dem Ausgang des Setzimpuls-Geiierators 8 verbunden sind.

Der Ausgang des NOR-Gatters l8 ist mit dem Takteingang eines getakteten Speicher-Flip-Flops 22 verbunden. Dieses Flip-Flop besteht aus einem RS-Flip-Flop enthaltend zwei NAND-Gatter 23 und 2k sowie aus zwei UND-Gattern 25 und 26. Der eine Eingang des UND-Gatters 25 ist mit dem entsprechenden Eingang des UND-Gatters 26 verbunden, welcher als Takteingang mit dem Ausgang des NOR-Gatters iß verbunden ist. Der andere Eingang des UND-Gatters 26 ist über eine Inverterstufe 27 an den entsprechenden Eingang des UND-Gatters 25 angeschlossen.

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Nach Schließen des Schalters 2 wird die Spannung der Batterie 1 an die Schaltungsanordnung angeschaltet. Durch Detätigen einer oder mehrerer der Schalter 7» bis 7d der Wahlschaltung 7 liegen an den Eingängen A bis D des Binärzählers 5 entsprechende Signale an. Springt das Potential des Setzimpulsgenerators Ά während einer 5< tzimpulsdauer auf den Wert "1", so werden die Signale der Eingange A bis U vom ZaI)I er 5 übernommen und liegen an den Ausgängen QA bis QL). Der Zähler 5 hat somit seine Anfangszählstellung. Wahrend der durch die Gatter 10 bis 12 gegebenen Verzögerungszeit liegt noch am Eingang FE des Zählers 5 das Potential "1" an. Somit ist der Zahler 5 noch gesperrt. Nach Verstreichen dieser Verzögerungszeit springt das Potential am Eingang FE auf den Wert "0". Der Zahler ist somit zählbereit. Nach jedem nun folgenden Impuls des Taktimpulsgenerators 6 wird der Zähler 5 um einen Schritt weitergeschaltet. Ua der Ausgang IJA mit dem Pluspotential der Batterie 1 verbunden ist, zählt der Zähler 5 rückwärts. Erreicht der Zähler 5 während der Dauer eines Setzimpulses seine Ausgangszählstellung "0", so tritt asn Ausgang Ü ein Übertrafimpuls auf, der am Ausgang des RS-Flip-r'lops während der Impulsdauer des Setzimpulses anliegt. Beim Erreichen der Abstiegsflanke des Setzimpulses wird in der Stufe 18,19,20,21 ein positiver Impuls erzeugt, der das Signal am Ausgang des RS-Flip-Flops 13 zum Ausgang des Speicher-Flip-Flops 22 und damit zur Basis des Transistors ^li weiterleitet. Dieses positive Potential steuert den Transistor h auf, so daß der Motor 3 vom Strom durchflossen wird. Infolgedessen erhöht sich die Drehzahl des Motors 3·

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Der Impuls am Ende des Setzimpulses wird zum Zurücksetzen des RS-Flip-Flops I3 zu dessen verzögerten Eingang weitergeleitet. Mit dem folgenden Setzimpuls wiederholt sich der Vorgang aufs neue. Mit Erhöhung der Drehzahl des Motor 3 vergrößert sich die Frequenz des Setzimpulsgenerators 8. Ist nun die Drehzahl des Motors 3 zu hoch, so wird der Zähler 5 während der Dauer eines Setzimpulaes nicht auf seine Ausgangs-Null-Stellung zurückgesetzt. Die Folge ist, daß während der folgenden Setzimpulsdauer der Transistor k solange gesperrt bleibt bis die N». nndrehzahl erreicht ist.

Hierzu 1 Platt Zeichnungen

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Claims

AG FA-G EVAE RT AG LEVERKUSEN CAMERA-WERK MÜNCHEN PATaNTABTBlLUNS 16.05.77, 10-vf-zi PF Ansprüche

1. Vorrichtung zur digitalen Regelung der Drehzahl eines Gleichstrommotors in fotografischen oder kinematografischen Geräten mit einem mit dem Gleichstrommotor zusammenwirkenden Istwert-Geber, mit einem Sollwert-Geber sowie mit einer Vergleichsvorrichtung, deren Ausgangswert auf einen im Motor-Stromkreis angeordneten steuerbaren Halbleiter wirkt, «Kulurch gekennzeichnet, daß ein eingangsseitig mit einer digitalen Wahlvorrichtung (7) und über einen Setzeingang (S) mit cinim Setzimpulsgenerator (8) verbundener Üinärzähler (5) vorgesehen ist, der während jedes Setzimpulses auf die Signa]-kombination der Wahlvorrichtung (7) voreingestellt wird, daß der Setzimpulsgenerator (8) mit dem Start- und Stoppe Miganp (FE) des Binärzählers (5) verbunden ist, daß ein Taktgenerator (6) mit gegenüber der Frequenz des Setzimpulsgener.itors (B) größerer Frequenz an den Takteingang (T) des Dinärzalilers (5) angeschlossen ist, daß die Frequenz des Setzimpulsgen^i ators oder des Taktimpulsgenerators mittels einer drehzahlabhängig beeinflußbaren Vorrichtung (9) veränderbar ist und daß eine

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Speicherverhalten aufweisende,, mit dem steuerbaren Halbleiter (Ί) verbundene getaktete Steuer-Kippstufe (13«22) vorgesenen ist, die das Signal am Ausgang (Ü) bzw, an den Ausgängen (*-i. bis Q.) des Biriärzä'hlers (5) beim Err«sichen eines vorgegebenen Zählerstandes während jedes S« tzimpulses erneut speichert und an« Ende jedes Setzimpulses zum steuerbaren Halbleiter (Ί) weiterleitet.

2. Vorrichtung zur digitalen Drehzahlregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Setzimpulsgenerator (8) und liinärzähler (5) eine Verzögerungsstufe (10,11,12) angrordnet ist.

3. Vorrichtung zur digitalen Drehzahlregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsstufe (10,11,12) invertierend ausgebildet ist.

k. Vorrichtung zur digitalen Drehzahlregelung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Setzinpulsgoncrator (8) eine mit dem Gleichstrommotor (3) zusammenwirkende Lichtschranke, bzw. einen llallgenerator bzw. eine mechanische Impulsschaltstufe bzw. einen Tachogenerator bzw. eine kapazitive Iiupul sschal t stuf e aufweist.

5· Vorrichtung zur digitalen Drehzahlregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrag-Ausgany; (U) des ßinärzählere (5) mit dem einen Eingang eim·« Speicher-Flip-Flops (13) verbunden ist, dessen anderer Eingang mit einer bei abfallender Impulsflanke des Setzimpulsgenerators

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(8) einen Impuls erzeugenden Impulsstufe (l8,19,20,21) verbunden ist.

6. Vorrichtung zur digitalen Drehzahlregelung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsstufe ein NOR-Gatter (l8) aufweist, in dessen einer Eingangsleitung eine invertierende Verzögerungsstufe (19*20,21) angeordnet ist.

7. Vorrichtung zur digitalen Drehzahlregelung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstufc ein getaktetes Speicher-Flip-Flop (22) ist, dessen Tnkteingang mit der Impulsstufe (l8 bis 2l) verbunden ist und daß zwischen Inpulsstufe (l8 bis 21) und Speicher-Flip-Flop (l3) eine Verzogerungsstufe (16,17) angeordnet ist.

8. Vorrichtung zur digitalen Drehzahlregelung nach Anspruch 7_t dadurch gekennzeichnet, daß das Speicher-Flip-Flop (22 ) ein RS-Flip-Flop (23,2k) aufweist, dessen beide Eingänge an zwei UND-Gatter (25,26) angeschlossen sind, deren ersten Eingange an die Impulsstufe (l8 bis 21) angeschlossen sind und deren zweiten Eingänge über eine Invcrterstufe (27) miteinander verbunden sind, wobei einer dieser Eingänge an dem Ausgang des Speicher-Flip-Flops (13) angeschlossen ist.

9. Vorrichtung zur digitalen Drehzahlregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Binarzahler ein Umkehrzähler (5) verwendet wird.

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