DE2755535C3 - Schaltungsanordnung zum Steuern eines Schrittmotors sowie Verfahren zum Betrieb der Schaltungsanordnung - Google Patents
Schaltungsanordnung zum Steuern eines Schrittmotors sowie Verfahren zum Betrieb der SchaltungsanordnungInfo
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Steuern eines Schrittmotors gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie auf ein Verfahren zum Betrieb der Schaltungsanordnung. Eine derartige
Schaltungsanordnung ist aus DE-AS 12 06 989 bekannt. «
Dort ist ein Verfahren zur Obergabe von Steuerimpulsen auf einen Schrittmotor beschrieben. Dabei wird ein
als Zähler aufgebauter Speicher verwendet, der entsprechend der ihm zugeführten Steuerimpulse die
richtige Verbindung zwischen den Erregerwicklungen w des Schrittmotors und einer Speisestromquelle festlegt.
Ein Steuerimpuls, aufgrund dessen der Schrittmotor einen Vorwärtsschritt ausführen soll, wird dem Speicher
direkt zugeführt Soll der Schrittmotor in entgegengesetzter Richtung einen Schritt drehen, dann wird der «
entsprechende Steuerimpuls in einen Pufferspeicher eingespeichert, in dem das Komplement der vom Inhalt
des Speichers abzuziehenden Zahl gebildet wird. Das Komplement wird dem Speicher zugeführt und zu
dessen Inhalt addiert. Damit muß der als Zähler «J aufgebaute Speicher nur in einer Richtung beeinflußt
werden. Das bekannte Verfahren zeigt somit eine Lösung auf, nach der der Schrittmotor gesteuert werden
kann, wenn bereits ein Steuerimpuls vorliegt. Es bezieht sich also nicht auf die Erzeugung von Steuerimpulsen. μ
Aus der DE-AS 24 21219 ist ein Verfahren zur
Steuerung des Schrittmotors bekannt, bei dem die Steuerimpulse für den Schrittmotor von vorher
auftretenden Rückmeldeimpulsen ausgelöst werden. Das Auftreten der Rückmeldeimpulse hängt von der
Motorstellung ab. Sie werden einer Adreß- und Steuerschaltung zugeführt, in der sie um eine bestimmte
vom Polradwinkel abhängige Zeit verzögert werden. Die Verzögerungszeiten sind in einem Bewegungsdatenspeicher
abgespeichert Der verzögerte Rückmeldeimpuls löst dann den Steuerimpuls aus. Diese
bekannte Steuerung für einen Schrittmotor ist sehr aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art trotz
universeller Einsetzbarkeit und großer Änderungsfreundlichkeit den Herstellungsaufwand niedrig zu
halten. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch I gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren gemäß den in Anspruch 5 gekennzeichneten Merkmalen
gelöst,
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und das Verfahren zum Betrieb der Schaltungsanordnung bietet
folgende Vorteile: Es kann auf regelungstechnische Maßnahmen verzichtet werden. Die Realisierung der
Schaltung kann mit Hilfe von TTL-Technik durchgeführt werden. Durch Änderung des Inhalts des ersten
Speichers und des zweiten Soeichers kann der
Anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, wird die Erfindung weiter
erläutert. Es zeigt
Fig.2 ein Ablaufdiagramm in Abhängigkeit der in
dem ersten Speicher stehenden Information.
Die Schaltungsanordnung enthält gemäß Fig. 1 zunächst eine erste Zählschaltung ZA 1, die von einem
vorgegebenen Wert in Abhängigkeit von Zähltakten, κι die am Eingang E zugeführt werden, auf Null
heruntergezählt wird. Der vorgegebene Wert wird im folgenden Voreinstellwert genannt Wenn die erste
Zählschaltung ZA 1 auf Null heruntergezählt worden ist, gibt sie an ihrem Ausgang A einen Ausgangsimpuls ab. π
Dieser Ausgangsimpuls wird der ersten Zählschaltung ZA 1 am Eingang E1 wieder zugeführt, wodurch das
Laden eines neuen Voreinstellwertes veranlaßt wird.
Die Voreinstellwerte für die Zählschaltung ZA 1 sind
in einem ersten Speicher 5Pl abgespeichert Immer
wenn der Ausgangsimpuls am Ausgang A der ersten
Zählschaltung ZA 1 erscheint, wird der gerade adressierte Voreinstellwert im ersten Speicher 5Pl in die
erste Zählschaltung ZA 1 übertragen.
Die Adressierung des ersten Speichers 5Pl erfolgt
mit Hilfe einer Adressiereinheit AD, die ebenfalls als Zählschaltung aufgebaut sein kann. Die Adressiereinheit
AD wird von einem Anfangswert immer dann um eine Einheit verändert, wenn am Ausgang der ersten
Zählschaltung ZA 1 der Ausgangsimpuls erscheint Aus jo
diesem Grunde ist der Ausgang A der ersten Zählschaltung ZA1 mit der Adressiereinheit AD
verbunden. Der Ausgang der Adressiereinheit AD führt zum ersten Speicher SP1.
Der Ausgangsimpuls der ersten Zählschaltung wird a
weiterhin einer Impulsformerstufe FT zugeführt die z. B. eine monostabile Kippschaltung sein kann, und an
deren Ausgang der Steuerimpuls für den Schrittmotor SM erscheint
Die Drehrichtung des Schrittmotors 5Ai wird mit
Hilfe einer Information festgelegt, die in einem zweiten
Speicher 5P2 gespeichert ist Das entsprechende Signal
wird am Ausgang LR des zweiten Speichers 5P2 abgenommen und dem Schrittmotor 5Af zugeführt In
dem zweiten Speicher 5P2 können noch weitere Informationen zum Betrieb des Schrittmotors SM
enthalten sein. Zum Beispiel kann in ihm gespeichert sein, wann die Ausgangsimpulse der ersten Zählschaltung
ZA 1 dem Schrittmotor SM zugeführt werden sollen. Dazu wird ein Taktfreigabesignal am Ausgang
TK der Impulsformerstufe FT zugeführt Schließlich
kann durch eine Information in dem zweiten Speicher 5P2 die Verbindung zwischen der ersten Zählschaltung
ZA1 und der Adressiereinheit AD unterbrochen
werden. Dazu ist eic Flip-Flop FF vorgesehen, das mit « einem UND-Glied UD verbunden ist Soll das
UND-Glied UD für die Ausgangsimpulse gesperrt werden, dann wird das Flip-Flop FF durch eine
Information aus dem zweiten Speicher SP'l gesetzt und
damit das UND-Glied UD in den Sperrzustand überführt Mit VR sind zwei Inverter bezeichnet,
Der zweite Speicher 5P2 wird ebenfalls von der Adressiereinheit AD angesteuert. Damit können gleichzeitig
einander zugeordnete Informationen in den beiden Speichern adressiert werden. br>
Im Zusammenhang mit F i g. 2 wird nun die Funktion der Schaltung nach F i g 1 beschrieben. In F i g. 2 ist ein
Diagramm angegeben, das ein Beispiel eines Laufes des Schrittmotors 5Af aufgezeichnet über der Zeit t zeigt.
An der Ordinate sind Adressen angegeben, die durch die Adressiereaheit AD erzeugt werden. Über dem
Diagramm ist eine Geschwindigkeitskurve gezeigt, die sich aus den Steuerimpulsen ergibt, die dem Schrittmotor
SM zugeführt werden. Die Geschwindigkeit schwankt dabei zwischen einer Geschwindigkeit von
Null (Vo)und Vie bzw. — Ve. Rechts von dem Diagramm
ist der Inhalt des zweiten Speichers 5P2 angegeben. Die Information besteht aus einem Halbbyte (4 Bits). In der
F i g. 2 ist das erste Bit mit 1, das zweite Bit mit 2, das dritte Bit mit 3, das vierte Bit mit 4 angegeben. Durch
das erste Bit wird festgelegt ob die Impulsformerstufe FT freigegeben wird oder nicht (Signal am Ausgang
TK) Durch das zweite Bit wird die Laufrichtung des Schrittmotors 5Ai festgelegt (Ausgang LR). Dabei kann
z. B. eine »0« an dieser Bitstelle bedeuten, daß der
Schrittmotor 5Af in Vorwärtsrichtung laufen soll. Das
dritte Bit gibt an, ob der Ausgangsimpuls der ersten Zählschaltung ZA 1 der Adressiereinheit AD zugeführt
werden darf oder nicht Entsprechead erscheini ein
Signal am Ausgang OPdes zweiten Speichers 5P2, Das vierte Bit gibt schließlich an, ob die Adressiereinheit AD
in ihren Ausgangszustand zurückgesetzt werden so)].
Es sei angenommen, daß die Adressiereinheit AD in ihren Airgangszustand zurückgesetzt ist Sie enthält
dann z. B. die Adresse NuIL Unter dieser Adresse Null
steht im ersten Speicher SP1 der Voreinstellwert Null.
Soll nun mit dem Betrieb des Schrittmotors 5Af begonnen werden, wird der Adressieremheit AD ein
Startimpuls am Eingang STzugeführt. Damit wird in die
Adressiereinheit AD die Adresse 1 geladen. Die Adressiereinheit AD steuert nun den ersten Speicher
5Pl und den zweiten Speicher 5P2 gleichzeitig an. Im
ersten Speicher SP1 steht unter der Adresse 1 z. B. der
Voreinstellwert 4095, dezimal ausgedrückt Dieser Voreinstellwert wird der ersten Zählschaltung ZA 1
zugeführt Die erste Zählschaltung ZA 1 wird abhängig von den Zähltakten am Eingang E heruntergezählt bis
sie den Wert Null hat Dann gibt die erste Zählschaltung ZA 1 am Ausgang A den Ausgangsimpuls ab. Wie F i g. 2
zeigt, steht im Speicher 5P2 unter der Adresse 1 ein Wort aus lauter Nullen. Damit ist die Impulsformerstufe
FT für den Ausgangsimpuls gesperrt Das fteißt, der
Schrittmotor 5Af bleibt im Stillstand. Gleichzeitig ist das
UND-Glied UD in Durchlaßrichtung, so daß der Ausgangsimpuls der ersten Zählschaltung ZA 1 zur
Adressiereinheit AD gelangt Damit wird die Adresse um 1 erhöht Der eben beschriebene Vorgang
wiederholt sich dann. Dies geschieht, bis die Adressiereinheit AD die Adresse 11 erreicht hat. Von der
Adresse I zur Adresse ti kann somit der ersten Zählschaltung ZA 1 immer der gleiche Voreinstellwert
zugeführt werden, gleichzeitig ist aber die Impulsformerstufe gesperrt, der Schrittmotor 5Af bleibt im
Stillstand. Dieser Bereich ist in dem Diagramm in F i g. 2
mit 1 bezeichnet.
Mit der Adresse 11 wird nun aus dem zweiten Speicher 5P2 eine Information ausgelesen, deren Bit 1
binär »1« ist Damit erscheint am Ausgang TK das Taktfreigabesignal, durch das die Impulsformerstufe FT
freigegeben wird. Unter der Adresse 11 steht, is; dem
ersten Speicher SP1 der entsprechende Voreinstellwert
für die erste Zählschaltung ZA 1. Dieser wird mit Hilfe des Ladesignales am Eingang El in die erste
Zählschaltiing ZA 1 übertragen und dort heruntergezählt.
Erscheint der Ausgangsimpuls am Ausgang A, dann wird die Impulsformerstufe FT gestartet, die an
ihrem Ausgang einen ersten Steuerimpuls erzeugt, der dem Schrittmotor SMzugeführt wird. Der Schrittmotor
SM beginnt zu laufen. Der Ausgangsimpuls wird gleichzeitig wieder der Adressiereinheit AD zugeführt,
die die enthaltene Adresse um eine Einheit erhöht. Dieser Vorgang wiederholt sich bis zur Adresse 171. Die
Voreinstellwerte für die erste Zählschaltung ZA 1, die unter den Adressen 11 bis 171 im ersten Speicher SPi
gespeichert sind, nehmen in ihrem Wert ständig pb, bis sie einen Endwert von z. B. 127 dezimal erreicht haben.
Auf diese Weise kann die Frequenz der Steuerimpulse am Ausgang der Impulsformerstufe FT beeinflußt
werden. Das heißt, die Steuerimpulse erscheinen in immer kürzerem Impulsabstand. Der Schrittmotor SM
wird beschleunigt. Dies ist in Fig. 2 im Bereich Il dargestellt.
Mit der Adresse 171 hat der Schrittmotor SM seine
Endgeschwindigkeit erreicht. Er soll nun mit konstanter Geschwindigkeit weiterlaufen. Um dies zu erreichen,
wird das UND-Glied UDgesperrt, der Ausgangsimpuls
der ersten Zählschaltung ZA 1 kann nicht mehr zur Adressiereinheit AD gelangen. Damit bleibt die
Adressiereinheit AD auf der gleichen Adresse stehen und der ersten Zählschaltung ZA i wird immer derselbe
Einstellwert aus dem ersten Speicher SPi zugeführt. Damit erscheinen die Steuerimpulse am Ausgang der
Impulsformerstufe FT mit gleicher Frequenz. Die Sperrung des UND-Gliedes UD wird durch den zweiten
Speicher SP2 veranlaßt. Unter der Adresse 171 wird hier nämlich das dritte Bit auf »1« gesp'.zt. lictiit
erscheint am Ausgang OP ein Signal, Jurch das das Flip-Flop FF gesetzt wird und das UND-Glied UD
gesperrt wird Der konstante Lpui des Schrittmotors
SM ist im Bereich IH der Fig. 2 gezeigt. Dieser Zeitbereich wird dann beendet, wenn dem Flip-Flop FF
em Signal am Eingang 51 zugeführt wird. Damit wird das UND-Glied UD wieder freigegeben.
Der nächste Ausgangsimpuls der ersten Zählschaltung ZA i zählt die Adressiereinheit AD um eine
Einheit weiter und zwar zur Adresse 172. Unter dieser
Adresse steht im zweiten Speicher SP2 eine Information, dessen drittes Bit wieder binär »0« ist. Die
dagegen gleich, um einen Nachlauf des Schrittmotors SM in einem bestimmten Zeitbereich zu erreichen.
Dieser Bereich ist in F i g. 2 mit IV bezeichnet. Er geht bis zur Adresse 200. Selbstverständlich kann dieser
Bereich auch weggelassen werden.
Von der Adresse 201 ab wird nun der Voreinstellwert im ersten Speicher SPi wieder langsam erhöht. Damit
ändert sich auch die Frequenz der Steuerimpulse für den Schrittmotor 5Λ?, der Impulsabstand wird wieder
erhöht. Die Folge ist, daß der Schrittmotor SM langsamer wird, also abgebremst wird, Dieser Bereich
ist in F i g. 2 mit V benannt.
Bei der Adresse 361 hat der Schrittmotor SM seinen
Stillstand erreicht. Dazu wird das erste Bit des Wortes im zweiten Speicher SP2 auf binär »0« gesetzt. Am
Ausgang TK des zweiten Speichers SP2 erscheint dann nicht mehr das Taktfreigabesignal für die Impulsformerstufe
FT. Ausgangsimpulse der ersten Zählschaltung ZA1 können nicht mehr zum Schrittmotor SM
gelangen. In F i g. 2 ist die Stillstandszeit des Schrittmotors SM mit Vl angegeben.
Anschließend beginnt die Beschleunigung des Schrittmotors SM in umgekehrter Richtung. Mit der nächsten
Adresse 364 wird dazu am Ausgang LR des zweiten Speichers SP2 bei der zweiten Bitstelle des Wortes
binär eine »1« abgegeben, ebenso wird die erste Bitstelle »1« gesetzt. Die Ausgangsimpulse der ersten
Zählschaltung ZA 1 werden jetzt wieder durch die Impulsformerstufe FT in Steuerimpulse umgesetzt, die
dem Schrittmotor SM zugeführt werden. Wiederum werden die Voreinstellwerte im ersten Speicher 5Pl
langsam in ihrem Wert erniedrigt, um die Frequenz der Steuerimpulse zu erhöhen. Der Schrittmotor SM wird
also beschleunigt, jetzt in Rückwärtsrichtung. Dies ist in F i g. 2 im Bereich VII gezeigt.
Bei der Adresse 524 ist wieder die Endgeschwindigkeit d?s Schrittmotors SM erreicht, der bis zur Adresse
531 andauert. In diesem Bereich sind die Voreinstellwerte
im ersten Speicher SPI immer gleich.
Anschließend wird der Schrittmotor SM wieder abgebremst (Bereich IX). Dies wird wiederum dadurch
erreicht, daß die Voreinstellwerte im ersten Speicher SPi wieder erhöht werden. Entsprechend wird die
Frequenz der Steuerimpulse gesenkt. Zum Zeitpunkt tn hat der Schrittmotor SM wieder seinen Stillstand
erreicht. Dies ist bei der Adresse 690. Bei der nächsten Adresse 691 wird das vierte Bit des Informationswortes
im zweiten Speicher SP2 binär »!«,damit erscheint am
Ausgang /?5des Speichers SP2 ein Signal, durch das die
Adressiereinheit AD auf ihren Ausgangszustand zurückgesetzt wird. Der ganze Vorgang kann nun wieder
von vorne beginnen.
Speicher SPi und der Informationsworte im zweiten Speicher SP2 kann die Bewegung des Schrittmotors
SM auf einfache Weise beeinflußt werden.
Die Speicher können bekannte Speicherbausteine sein. Die Speicher können z. B. programmierbare
Speicherbausteine sein (PROM). Die Adressiereinheit A D und die Zählschaltung ZA I kann in gleicher Weise
ausgeführt sein. Es können dafür ebenfalls bekannte Bausteine verwendet werden. Der Schrittmotor 5Af
kann ein Motor bekannten Aufbaus sein.
Claims (7)
1. Schaltungsanordnung zum Steuern eines Schrittmotors mit Steuerimpulsen veränderbaren ι
zeitlichen Abstandes mittels einer auf einen Zahlwert voreinstellbaren ersten Zählschaltung mit einer
Einrichtung zur Festlegung der Drehrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten
Zählschaltung (ZA 1) eingangsseitig ein Speicher- κι
stellen für die voreinstellbaren Zählwerte für die erste Zählschaltung enthaltender Speicher (SPX)
und diesem eine die Speicherstellen ansteuernde Adressiereinheit (AD) derart vorgeschaltet sind, daß
bei Übereinstimmung der der ersten Zählschaltung (ZA X) zugeführten Zähltakte mit dem aus dem
ersten Speicher (SPX) abgegebenen Zählwert die erste Zählschaltung einen den Steuerimpuls veranlassenden
Ausgangsimpuls abgibt, und daß die Einrichtung zur Festlegung der Drehrichtung ein
zweiter au^gangsseitig an die Adressiereinheit (AD)
angeschlossener zweiter Speicher (SP2) ist
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Adressiereinheit (AD) aus einer zweiten Zählschaltung besteht, die eingangsseitig
mit dem Ausgang der ersten Zählschaltung (ZA 1) verbunden ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den zweiten
Speicher (SP2) ein Flip-Flop (FF) angeschlossen ist, «1
das mit dem zweiten Eingang eines mit seinem ersten Eingang an den Ausgang der ersten
Zählschaltung und mit, seinem Ausgang an den
Eingang der Adressiere.inheit (AT) geschalteten
UN D-Glied verbunden ist
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
dem Ausgang der ersten Zählschaltung (ZA X) und dem Schrittmotor eine Impulsformerstufe (FT)
angeordnet ist
5. Verfahren zum Betrieb der Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß durch einen Startimpuls die Adressiereinheit gestartet wird, die die erste
Adresse für den ersten Speicher und den zweiten Speicher erzeugt, daß der dieser Adresse zugeordnete
Voreinstellwert aus dem ersten Speicher in die erste Zählschaltung überführt wird, daß die erste
Zählschaltung in Abhängigkeit von Zähltakten auf Null gezählt wird und den Ausgangsimpuls abgibt,
daß dieser Ausgangsimpuls der Impulsformerstufe zur Abgabe des Steuerimpulses und der Adressiereinheit
zugeführt wird, deren Inhalt zur Bildung der nächsten Adresse um eine Einheit verändert wird,
und daß diese Adresse zur Abgabe des nächsten Voreinstellwertes aus dem ersten Speicher in die
erste ZählschalUing dient
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß bei der Beschleunigung bzw. Abbremsung
des SchrittnjQtors die VoreinsteiTwerte verkleinert
bzw. vergrößert werden, bis der gewünschte Zustand des Schrittmotors erreicht ist
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß während der Zeit, in der der
Schrittmotor mit konstanter Geschwindigkeit läuft vom zweiten Speicher ein Signal abgegeben wird,
das die Zufuhr des Ausgangsimpulses der ersten Zählschaltung zur Adressiereinheit sperrt
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19772755535 DE2755535C3 (de) | 1977-12-13 | 1977-12-13 | Schaltungsanordnung zum Steuern eines Schrittmotors sowie Verfahren zum Betrieb der Schaltungsanordnung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19772755535 DE2755535C3 (de) | 1977-12-13 | 1977-12-13 | Schaltungsanordnung zum Steuern eines Schrittmotors sowie Verfahren zum Betrieb der Schaltungsanordnung |
Publications (3)
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|---|---|
| DE2755535A1 DE2755535A1 (de) | 1979-06-21 |
| DE2755535B2 DE2755535B2 (de) | 1980-08-28 |
| DE2755535C3 true DE2755535C3 (de) | 1981-06-11 |
Family
ID=6026028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19772755535 Expired DE2755535C3 (de) | 1977-12-13 | 1977-12-13 | Schaltungsanordnung zum Steuern eines Schrittmotors sowie Verfahren zum Betrieb der Schaltungsanordnung |
Country Status (1)
| Country | Link |
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1977
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