DE2913717A1

DE2913717A1 - Frequency generator for synchronous or stepping motor - counters to control division ratio of programmable frequency dividers

Info

Publication number: DE2913717A1
Application number: DE19792913717
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dieter Dr Rer Nat Haack; Hans-Ulrich Ing Grad Paasch
Original assignee: Bundesrepublik Deutschland
Current assignee: Bundesrepublik Deutschland
Priority date: 1979-04-05
Filing date: 1979-04-05
Publication date: 1980-10-09
Also published as: DE2913717B2

Abstract

The frequency generator has the operating frequency obtained from a standard frequency through periodic pulse selections, using programmable frequency dividers. The motor is speeded-up or braked by increasing or reducing the operating frequency in steps, the data inputs of the frequency dividers controlled in parallel by the outputs of respective reversible counters. The counters are clocked by a free-running oscillator and their momentary count values are transmitted in parallel to comparators for comparison with the required frequency division ratio, the difference used to adjust the counter contents. Pref. the output frequency of the frequency dividers can be adjusted by a further modulo-n-counter.

Description

Patentbeschreibung Frequenzgenerator zum Betrieb von Synchron- und Schrittmotoren Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur digitalen Erbeugung der Betriebsfrequenz von Synchron- und Schrittmotoren aus einer stabilen Normalfrequenz, einschließlich einer Motorhochlauf-Schaltung.Patent description Frequency generator for the operation of synchronous and Stepper Motors The invention relates to a circuit arrangement for digital diffraction the operating frequency of synchronous and stepper motors from a stable normal frequency, including a motor start-up circuit.

Füi verschiedene technische Anwendungen, vor allem in der physikalischen Meßtechnik, werden Antriebssysteme von hoher Drehzahlkonstanz in einem großen Drehzahlbereich als Direktantrieb benötigt.For various technical applications, especially physical Measurement technology, drive systems are of high speed constancy in a large speed range required as a direct drive.

Beispiele derartiger Anwendungen sind Rotationsviskosimeter und elektrochemische Analysengeräte mit rotierenden Elektroden. Weitere hälafig gestellte Forderungen sind u. a. hohe Einstellgenauigkeit der Drehzahl, kurze Einstellzeit bei Drehzahländerungen, gleichbleibendes Dreiunoment im gesamten Drehzahlbereich, guter elektromechanischer Wirkungsgrad des Motors und geringe Wartungsansprüche.Examples of such applications are rotational viscometers and electrochemical Analyzers with rotating electrodes. Other frequently asked demands are i.a. high speed setting accuracy, short setting time for speed changes, Constant three-torque in the entire speed range, good electromechanical Motor efficiency and low maintenance requirements.

Nach dem derzeitigen Stand der Teehnik ist es sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, diese verschiedenen Anforderungen gleichzeitig zu erfiillen .With the current state of the art it is very difficult if not impossible to meet these different requirements at the same time.

In Antriebssystemen für größere Drehzahlbereiche werden derzeit hauptsächlich drehzaiilgeregelte Gleichstrommotoren eingesetzt. Die Drehzahlregelung erfolgt hier durch den Vergleich einer drehzahlproportionalen Spannung mit einer einst;ellbaren Sollspannung; die resultierende Differenzspannung wird in einem Servoverstärker erheblich verstärlct und danach dem Motor als drehzahlsteuernde Betri ebss pannung zugeführt. Als Drehzahlgeber werden bei geringeren Ansprüchen Tachogeneratoren eingesetzt. Bessere Resultate können durch fotoelektrische oder induktive Abtastung der Drehbewegung und nachfolgende Wandlung der Impulsfolgefrequenz des Drehzahlgebers in eine Spannung erzielt werden.In drive systems for larger speed ranges are currently mainly Speed-controlled DC motors are used. The speed control takes place here by comparing a speed-proportional voltage with an adjustable one Target voltage; the resulting differential voltage is used in a servo amplifier considerably amplified and then the motor as a speed-controlling operating voltage fed. Tacho generators are used as speed sensors for less demanding applications. Better results can be achieved by photoelectric or inductive scanning of the rotary movement and subsequent conversion of the pulse repetition frequency of the speed sensor into a voltage be achieved.

Derartige Antriebssysteme haben zahlreiche Nachteile. So ergeben sich infolge der begrenzten Verstärkung des Servoverstärkers unvermeidlich mehr oder weniger große lastabhängige Drehzahlabweichungen vom Sollwert; (Regelfehler). Weitere Fehler werden durch die Offsetspannung und Nichtlinearität des Drehzahlgebers und des Servoverstärkers verursacht. Die geringe Einstellgenauigkeit des Sollspannung und damit der Drehzahl macht si ' im unteren Teil des Drehzahlbereiches als hoher relativer Fehlel merkbar. Bei niedrigen Drehzahlen, bei denen die Schwungmassen des Rotos und der angekoppelten Last wenig wirksam sind, führen die veränderlichen Kollektorübergangswiderstände des Motor und die Welligkeit des Ausgangssignals des Drehzahlgebers zu ungleichförmiger Motorlauf. Die Abnutzung der Schleifbürsten und des Kollektor des Gleichstrommotors und die daraus resultierende Wartungsbedürftigkeit sind weitere Nachteile.Such drive systems have numerous disadvantages. So arise inevitably more or more due to the limited gain of the servo amplifier less large load-dependent speed deviations from the setpoint; (Rule error). Further errors are caused by the offset voltage and non-linearity of the speed encoder and the servo amplifier. The low setting accuracy of the target voltage and thus the speed makes si 'in the lower part of the speed range than higher relative defect noticeable. At low speeds, where the centrifugal masses of the rotos and the coupled load are not very effective, the variable ones lead Collector resistance of the motor and the ripple of the output signal of the Speed sensor too irregular motor run. The wear and tear of the grinding brushes and the collector of the DC motor and the resulting need for maintenance are further disadvantages.

Eine Verbesserung der Drehzahlkonstanz geregelter Gleichstrommotoren kann durch Verwendung eines digitalen Phasenregelkreises (PLL) erreicht werden. Bei dieser Anordnung wird die Impulsfolgefrequenz des Drehzahlgebers mit einer stabilen frequenz in einem digitalen Phasenkomparator verglichen und die Drehzahl über den Phasenregelkreis stabilisiert. Schwierigkeiten ergeben sich bei diesem Antriebssystem wieder im Bereich niedriger Drehzahlen, da der Phasenvergleich hier mit größerer Verzögerung erfolgt und Störgrößen, z.B. Lastönderungen an der Motorwelle, nur langsam ausgeregelt werden. Auch die prinzipiellen Nachteile der Stromzuführung zum Motor über Schleifringe bleiben weiterhin bestehen.An improvement in the constant speed of regulated DC motors can be achieved by using a digital phase locked loop (PLL). With this arrangement, the pulse repetition frequency of the speed sensor is stable frequency compared in a digital phase comparator and the speed via the Phase locked loop stabilized. Difficulties arise with this drive system again in the range of lower speeds, since the phase comparison here is greater Delay occurs and disturbances, e.g. load changes on the motor shaft, only slowly be adjusted. Also the basic disadvantages of the power supply to the motor via slip rings remain in place.

Drehzahlkonstante Antriebe können vergleichsweise einfacher mit Synchron- und Schrittmotoren verwirklicht werden, da die Drehzahl dieser Motoren starr an die Frequenz des eingespeisten Be Betriebsstromes gebunden ist und die Erzeugung hochkonstanter Frequenzen technisch keine Schwierigkeiten bereitet. Ein besenderer Vorteil ist, daß diese Motoren weder einen Drehzahlgeber noch einen Regelkreis zur Drehzahlstabilisierung benötigen. Damit entfallen alle Probleme, die mit der analogen Signalverarbeitung und der Regelung an sich zusammenhängen. Die erhöhte Betriebssicherho it schleifringloser Synchron- und Schrittmotoren Ast ein weiterer Verteil dieser Antriebssysteme.Constant speed drives can be comparatively easier with synchronous and stepper motors can be realized because the speed of these motors is rigid the frequency of the fed-in operating current is bound and the generation Highly constant frequencies technically poses no difficulties. A sender The advantage is that these motors neither have a speed sensor nor a control loop Need speed stabilization. This eliminates all the problems with the analog Signal processing and the regulation itself are related. The increased operational security With slip ringless synchronous and stepper motors Ast another distribution of these Drive systems.

Dagegen bereitet es ungleich größere Schwierigkeiten, frequenzgesteuerte Antriebe für einen großen Drehzahlbereich auszulegen, zumal, wenn höchste Drehzahlkonstanz und gute dynamische Eingenschaften im gesamten Drehzahlbereich gefordert werden. Ein weiteres Problem ist der Motorhochlauf, da Synchron- und Schrittmotoren mit Permanentmagnetrotoren oberhalb einer bestimmten Anlaufgrenzfrequenz nicht mehr von selbst anlaufen und dann eine mechanische oder elektrische Anlaufhilfe benötigen.On the other hand, it is much more difficult to use frequency-controlled Design drives for a large speed range, especially when the highest speed constancy and good dynamic properties Required across the entire speed range will. Another problem is the motor run-up because of synchronous and stepper motors with permanent magnet rotors above a certain starting limit frequency no longer start up by themselves and then need a mechanical or electrical start-up aid.

Als mechanische Anlaufvorrichtung für Synchronmotoren wird üblicherweise ein Kurzschlußanker verwendet, der mit dem Permanentmagnetrotor konstruktiv vereinigt ist und die Aufgabe hat, den Motor asynchron bis zum Erreichen der Synchrondrehzahl beschleunigen. Diese Kombination von einem Synchron- mit einem Asynchronläufer hat jedoch gegenüber einem reinen Permanentmagnetrotor entscheidende Nachteile: Erheblicher Raumbedarf des Kurzschlußankers, der nichts zum synchronen Drehmoment beiträgt; verringertes synchrones Drehmoment, da der Kurzschlußanker einen beträchtlichen magnetischen Streufluß aufnimmt; Gefahr der irreversiblen Entmagnetisierung der Permanentmagnete während des asynchronen Hochlaufs; unkontrollierbarer Ubergang vom synchronen zum asynchronen Lauf bei Uberschreiten des synchronen Kippmomentes. Bei Schrittmotoren ist dieses Prinzip ohnehin nicht anwendbar.The usual mechanical starting device for synchronous motors is a short-circuit armature is used, which is structurally combined with the permanent magnet rotor and has the task of running the motor asynchronously until it reaches the synchronous speed accelerate. This combination of a synchronous and an asynchronous rotor has However, compared to a pure permanent magnet rotor, there are decisive disadvantages: Significant Space requirement of the short-circuit armature, which does not contribute anything to the synchronous torque; reduced synchronous torque, since the short-circuit armature has a considerable absorbs magnetic leakage flux; Risk of irreversible demagnetization of the Permanent magnets during asynchronous start-up; uncontrollable transition from synchronous to asynchronous running when the synchronous breakdown torque is exceeded. In any case, this principle cannot be used with stepper motors.

Der Betrieb von Schrittmotoren und Synchronmotoren ohne mechanische Anlaufvorrichtung erfordert daher Frequenzgeneratoren mit einer speziellen Motorhochlaufsehaltung. Bekannt sind Frequenzgeneratoren mit spannungsgesteuerten Oszillatoren (VCO), deren Steuereingang ein RC-Tiefpaß vorangeschaltet ist. Nach Anlegen der drehzahlbestimmenden Sollspannung steigt die Frequenz des VCO und damit zugleich die Motordrehzahl stetig von Null bis zum Sollwert an. Ein prinzipieller Nachteil dieser Generatoren ist die geringe Einstellgenauigkeit und Konstanz der Motordrehzahl, vor allem wieder im unteren Drehzahlbereich. Hier wirken sich auch die Offsetspannung und die Nichtlinearität des VCO als weitere Fehlerquellen am meisten aus. Die nichtlineare Zeitfunktion der Drehzahl während der Hochlaufphase und die daraus resultierenden langen Einstellzeiten sind weitere Nachteile dieses Antriebssystems.The operation of stepper motors and synchronous motors without mechanical Starting device therefore requires frequency generators with a special motor start-up circuit. Frequency generators with voltage-controlled oscillators (VCO) are known Control input is preceded by an RC low-pass filter. After applying the speed-determining The nominal voltage increases the frequency of the VCO and thus the engine speed steadily at the same time from zero to the setpoint. A principal disadvantage of these generators is the low setting accuracy and constancy of the motor speed, especially again in the lower speed range. The offset voltage and the non-linearity also have an effect here of the VCO as further sources of error. The nonlinear time function the speed during the run-up phase and the resulting long response times are further disadvantages of this drive system.

Zum Stand der Technik gehören schließlich noch Frequenzgeneratoren zum Betrieb von Synchron- und Schrittmotoren, bei denen die Generatorfrequenz mit Hilfe eines Phasenregelkreises (PLL) von einer Normalfrequenz abgeleitet wird und der An einem festen, digital einstellbaren Frequenzverhältnis zur Normalfrequenz steht. Die Funktionsweise einer PLL-Schaltung in einem Frequenzgenerator zur Ansteuerung von Schrittmotoren ist in Elektronik 1975, Heft 8, S. 67, beschrieben worden. Frequenzgeneratoren dieser Art ermöglichen die Synthese einer Vielzahl digital einstellbarer Frequenzen bzw. Drehzahlen hoher zeitlicher Konstanz, wobei der Motorhochlauf durch den Einrastvorgang der PLL-Schaltung selbst bewirkt wird. Ein spezieller Nachteil ist jedoch die relativ lange Einstellzeit bei niedrigen Drehzahlen, die einen raschen Wechsel zwischen verschiedenen Drehzahlen wie auch eine Modulation der Drehzahl nicht zuläßt.Finally, the state of the art also includes frequency generators for the operation of synchronous and stepper motors, in which the generator frequency with Using a phase locked loop (PLL) is derived from a normal frequency and at a fixed, digital adjustable frequency ratio to Normal frequency. How a PLL circuit works in a frequency generator for controlling stepper motors is described in Elektronik 1975, Issue 8, p. 67 been. Frequency generators of this type enable the synthesis of a multitude digitally adjustable frequencies or speeds of high temporal constancy, whereby the motor run-up caused by the locking process of the PLL circuit itself. One particular disadvantage however, the relatively long set-up time at low speeds makes it quick Change between different speeds as well as a modulation of the speed does not allow.

Es besteht somit die Aufgabe, eine Frequenzgeneratorschaltung mit Hochlaufcharakteristik für den Betrieb von Synchron- und Schrittmotoren zu finden, die die Nachteile der bisher bekannten frequenzgesteuerten Antriebe nicht aufweist und sich insbesondere durch hohe Einstellgenauigkeit und Frequenzkonstanz sowie gute dynamische Eigenschaften in einem weiten Frequenzbereich auszeichnet.There is thus the task of using a frequency generator circuit To find run-up characteristics for the operation of synchronous and stepper motors, which does not have the disadvantages of the previously known frequency-controlled drives and in particular through high setting accuracy and frequency constancy as well good dynamic properties in a wide frequency range.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine digitale Hochlaufschaltung in Kombination mit dem bereits bekannten Schaltungsprinzip programmierbarer Frequenzteiler PFT (engl.: "rate multiplier) zur Erzeugung quasiperiodischer Taktfrequenzen aus einer Normalfrequenz gelöst. Das Prinzip der Frequenzsynthese mit programmierbaren Frequenzteilern beruht auf der periodischen Auswahl diskreter Impulse aus der Impulsfolge einer Normalfrequenz fQ, derart, daß die erhaltene (mittlere) Impulsfolgefrequenz fN in einem rationalen, digital einstellbaren Verhältnis zur höherfrequenten Normalfrequenz fQ steht.According to the invention, the object is achieved by a digital start-up circuit in combination with the already known circuit principle, programmable frequency divider PFT ("rate multiplier") to generate quasi-periodic clock frequencies solved a normal frequency. The principle of frequency synthesis with programmable Frequency dividing is based on the periodic selection of discrete pulses from the pulse train a normal frequency fQ, such that the (mean) pulse repetition frequency obtained fN in a rational, digitally adjustable ratio to the higher-frequency normal frequency fQ stands.

So gilt z. B. für einen programmierbaren Dezimalfrequenzteiler die Beziehung fN = fQ wobei n eine digitale Zahl O bis 9 bedeutet, die an den Dateneingängen des Dezimalfrequenzteilers anliegt. Zur Erzeugung einer größeren Zahl verschiedener Taktfrequenzen können mehrere programmierbare Frequenzteiler eraskadiert werden.So z. B. for a programmable decimal frequency divider the Relationship fN = fQ where n means a digital number from 0 to 9, which is at the data inputs of the decimal frequency divider is present. To produce a larger number of different Several programmable frequency dividers can be cascaded at clock frequencies.

Programmierbare Frequenzteiler können auf verschiedene Weise mit diskreten Bauelementen realisiert werden. Seit einiger Zeit stehen auch komplette integrierte Halbleiterschaltungen zur Verfügung, z. B. der Dezimalfrequenzteiler S1; 74167 und der Binärfrequenzteiler SIJ 7497 (Texas Instriiments), deren Anwendung für die Frequenzsynthese in NF-Signalgeneratoren in Elektronik 1976, Heft 11, S. 106 - 117, beschrieben worden ist.Programmable frequency dividers can be used in several ways with discrete Components are realized. For some time now, complete integrated Semiconductor circuits available, z. B. the decimal frequency divider S1; 74167 and the binary frequency divider SIJ 7497 (Texas Instriiments), their application for frequency synthesis in LF signal generators in electronics 1976, issue 11, p. 106-117.

Frequenzgeneratoren dieser Art zeichnen sich durch einen sehr großen durchgehenden Frequenzbereich sowie außerordentlich hohe Frequenzkonstanz und absolut; exakte Frequenzeinstellung im gesamten Frequenzbereich aus. Ein weiteres Merkmal ist die hohe Umschaltgeschwindigkeit beim Frequenzwechsel, die von keinem anderen Verfahren zur Frequenzsynthese erreicht wird. Für den Bet;rieb von Synchron- und Schrittmotoren mit Permanentmagnetrotoren sind diese Frequenzgeneratortr jedoch trotz ihrer Vorzüge ungeeignet, da sie über keine Hochlaufvorrichtung verfügen. Dieser Nachteil kann erfindungsgemäß durch eine digitale Hochlaufschaltung für die programmierbaren Frequenzteiler vollständig behoben werden.Frequency generators of this type are characterized by a very large size continuous frequency range as well as extremely high frequency constancy and absolute; exact frequency setting in the entire frequency range. Another feature is the high switching speed when changing frequencies, unlike any other Method for frequency synthesis is achieved. For the operation of synchronous and However, stepper motors with permanent magnet rotors are these frequency generator types unsuitable despite their advantages, as they do not have a run-up device. According to the invention, this disadvantage can be overcome by a digital start-up circuit for the programmable frequency divider can be completely fixed.

Die Erfindung sei am Beispiel einer bevorzugten Ausführung, die in der Zeichnung als Blockschaltbild wiedergegeben ist, erläutert. In dem dargestellten Frequenzgenerator erfolgt die Frequenzsynthese in bekannter Weise durch programmierbare Frequenzteilung der Frequenz fQ eines Quarzoszillators QO in den über die Freigabeausgänge FA, Freigabeeingänge FE, Taktausgänge TA und Erweiterungseingänge EE miteinander verbundenen Dezimalfrequenzteilerll PFT 1 - FFT 3.The invention is based on the example of a preferred embodiment, which is shown in the drawing is reproduced as a block diagram, explained. In the illustrated Frequency generator, the frequency synthesis takes place in a known manner by programmable Frequency division of the frequency fQ of a crystal oscillator QO into the via the enable outputs FA, enable inputs FE, clock outputs TA and extension inputs EE with each other connected decimal frequency divider PFT 1 - FFT 3.

Es resultiert eine Geneiatorfrequenz fN , die einer Phasenansteuerungsstufe PhA und einem nachgeschalteten Leistungsverstärker LV zugeführt wird. Je nach schaltungstechnischer Auslegung der Phasenansteuerungsstufe und des Leistungsverstärkers wird dort ein drei-oder mehrphasiger, rechteck- oder sinusförmiger Strom erzeugt, der zum Betrieb des Motors M dient. Im Beispiel ist 100 B1 + 10 B2 + B3 f1 = fQ 1000 wobei B1, B2 und B3 die an den Dateneingängen der einzelnen Dezimalfrequenzteiler anliegenden BGD-kodierten Zahlen O - 9 bedeuten.The result is a generator frequency fN, that of a phase control stage PhA and a downstream power amplifier LV is fed. Depending on the circuitry Design of the phase control stage and the power amplifier is a there three-phase or multi-phase, square or sinusoidal current generated for operation of the motor M is used. In the example 100 B1 + 10 B2 + B3 f1 = fQ 1000 where B1, B2 and B3 which are present at the data inputs of the individual decimal frequency dividers BGD-coded numbers O - 9 mean.

Neu ist nach dieser Erfindung, daß die Dateneingänge der programmierbaren Frequenzteiler PFT nicht direkt, z. B. von einem Kodierschalter, sondern von den Datenausgängen zugeordneter dekadischer Umkehrzähler UZ1 - UZ3 parallel angesteuert werden, so daß das Teilerverhältnis der programmierbaren Frequenzteiler PFT durch den Zählerstand der Umkehrzähler UZ bestimmt wird. Die Umkehrzähler UZ1 - UZ3 werden von einem freilaufenden Taktoszillator T(), dessen Frequenz niedriger als fN ist, getaktet. Der momentane Zählerstand der Umkehrzähler UZ1 UZ3 wird zugleich in die Dateneingänge I3 von digitalen Größenkomparatoren K1 - K3 parallel übertragen und dort mit dem eingestellten Sollwert dee Teilerverhältnisses an den Dateneingängen A verglichen. Der Komparatorausgang A < B des Komparators 1,1 ist mit den Betriebsarteingängen BA der Umkehrzähler UZ1 - UZ3 verbundeii und steuert deren Zählrichtung rückwärts falls A < B, andernfalls vorwärts. Der Komparatorausgang A = 13 von K1 blockiert die Umkehrzähler UZ und/oder den Taktoszillator TO über deren Freigabeeingänge FE, falls Größengleichheit A=B vorliegt.What is new according to this invention is that the data inputs of the programmable Frequency divider PFT not directly, e.g. B. from a code switch, but from the Decadic reversing counter assigned to data outputs UZ1 - UZ3 are controlled in parallel, so that the division ratio of the programmable frequency divider PFT is determined by the counter reading of the reversing counter UZ. The reversing counter UZ1 - UZ3 are controlled by a free-running clock oscillator T () whose frequency is lower as fN is clocked. The current counter reading of the reversing counter UZ1 becomes UZ3 at the same time transferred in parallel to the data inputs I3 of digital variable comparators K1 - K3 and there with the set target value of the division ratio at the data inputs A compared. The comparator output A <B of the comparator 1,1 is connected to the operating mode inputs BA the reversing counter UZ1 - UZ3 verbundeii and controls their counting direction backwards if A <B, otherwise forward. The comparator output A = 13 of K1 blocked the reversing counter UZ and / or the clock oscillator TO via their enable inputs FE, if the size is equal to A = B.

Vor dem Start des Motorhochlaufs werden die Umkehrzähler UZ1 - UZ3 zweckmäßigerweise durch ein kurzzeitiges logisches Signal am Stelleingang S auf Null gesetzt. Falls der an den Dateiieingängen h der Komparatoren K1 - K3 anliegende Sollwert des Frequenzteilerverhältnisses von Null verschieden ist, gilt A > B und A t B, so daß die Umkehrzähler mit der Zählrichtung vorwärts freigegeben werden. Bei konstanter Taktfrequenz des Taktoszillators TO steigt der Zählerstand der Umkehrzähler UZ dann zeitlinear an. In gleicher Weise ändert sich das Teilerverhältnis der programmierbaren Frequenzteiler PFT, so daß sich die Generatorfrequenz fN und damit die Motordrehzahl ebenfalls zeitlinear erhöht. Sobald der Zählerstand der Umkehrzähler UZ den an den Dateneingängen A der Komparatoren K anliegenden Sollwert erreicht, werden die Umkehrzähler durch ein logisches Signal am Komparatorausgang A=B für weitere Taktimpulse gesperrt und/oder der Taktoszillator TO blockiert, womit der Motorhochlauf endet. Die Motordrehzahl bleibt dann solange konstant, bis der Sollwert an den Dateneingängen A der Komparatoren wieder geändert wird. Je nachdem, ob der neue Sollwert größer oder kleiner ist, wird die neue Motordrehzahl nach erfolgter Freigabe der Umkehrzähler und/oder des Taktoszillators durch Vor- oder Rückwärtszählen der Taktimpulse erreicht.Before the start of the motor run-up, the reversing counters UZ1 - UZ3 expediently by a brief logic signal at the control input S. Set zero. If the is present at the file inputs h of the comparators K1 - K3 The setpoint of the frequency divider ratio differs from zero, A> B applies and A t B, so that the reversing counters are enabled with the counting direction up. If the clock frequency of the clock oscillator TO is constant, the counter reading of the reversing counter increases UZ then linearly in time. The divider ratio of the programmable ones changes in the same way Frequency divider PFT, so that the generator frequency fN and thus the motor speed also increased linearly over time. As soon as the counter reading of the reversing counter UZ is sent to the Data inputs A of the comparators K reached the setpoint present, the reversing counters blocked for further clock pulses by a logic signal at the comparator output A = B and / or the clock oscillator TO blocked, with which the motor run-up ends. The engine speed then remains constant until the setpoint at data inputs A of the comparators is changed again. Depending on whether the new setpoint is larger or smaller, the new motor speed is set after the reversal counter and / or the has been released Clock oscillator achieved by counting up or down the clock pulses.

Ein besonderer Vorteil ist, daß die Einstellung dieser Nachlaufregelung auf den Sollwert selbst bei hohen Stellgeschwindigkeiten ohne jedes Uberschwingen erfolgt und danach kein Regelfehler verbleibt.A particular advantage is that the setting of this follow-up control to the setpoint even at high actuating speeds without any overshoot takes place and then no control error remains.

Die gezeichnete Schaltung ist ein Beispiel für die Verwendung handelsüblicher integrierter Halbleiterschaltungen mit BCD-kodierten Ein- und Ausgängen. Alternativ können auch integrierte Halbleiterschaltungen für binär kodierte Daten eingesetzt werden.The circuit shown is an example of the use of commercially available integrated semiconductor circuits with BCD-coded inputs and outputs. Alternatively Integrated semiconductor circuits can also be used for binary-coded data will.

Selbstverständlich können alle diese Schaltungen auch aus diskreten Bauelementen aufgebaut werden.Of course, all of these circuits can also consist of discrete Components are built.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird den programmierbaren Frequenzteilern PFT ein modulo-n-Zähler als Frequenzuntersetzer nachgeschaltet, um den Phasenhub der vorhandenen Phasenmodulation des Ausgangssignals zu verringern. Durch diese Maßnahme kann der Motorrundlauf bei niedrigen Drehzahlen verbessert werden.In one embodiment of the invention, the programmable frequency dividers PFT a modulo-n counter connected as a frequency divider to measure the phase deviation to reduce the existing phase modulation of the output signal. Through this Measure, the engine runout can be improved at low speeds.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Taktoszillator TO für verschiedene einstellbare Takt frequenzen ausgelegt, um die Hochlaufcharakteristik des Motors entsprechend variieren zu können. Erfindungsgemäß kann die Taktfrequenz für die Umkehrzähler UZ auch vorteilhaft durch Frequenzteilung der Quarzoszillatorfrequwnz fQ selbst gewonnen werden.In a further embodiment of the invention, the clock oscillator TO designed for various adjustable clock frequencies to improve the run-up characteristics of the engine to be able to vary accordingly. According to the invention, the clock frequency for the reversing counter UZ also advantageous by frequency division of the crystal oscillator frequency fQ itself can be obtained.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims 1. Frequency generator for operating synchronous and Stepper motors, in which the operating frequency from a stable normal frequency through periodic pulse selection is generated with programmable frequency dividers, thereby characterized that the synchronous motor run-up resp.

-Braking process by gradually increasing or decreasing the operation frequency is effected, including the data inputs of the programmable frequency divider clocked reversing counter assigned to the data outputs controlled in parallel are, at the same time the counter reading B of the reversing counter to the data inputs of assigned digital comparators, at their opposite data inputs the setpoint of the frequency distribution ratio A is applied, is transmitted in parallel, also the carry output A to B or A to B of the comparators the operating mode input the reverse counter and the carry output; the reverse counter and the carry output A - B of the comparators the release inputs of the reversing counters and / or the assigned Clock controls in such a way that the counter reading of the reversing counter after Size comparison in the case of A> B increased, ALB decreased and A = B does not change.

2. Frequency generator according to claim 1, characterized in that the output frequency of the programmable frequency divider by a downstream modulo-n counter is further scaled down.

3. Frequency generator according to claim 1 and 2, characterized in that that the clock frequency for the reversing counter is adjustable.

4, frequency generator according to claim 1, 2 and 3, characterized in that that the clock frequency for the reversing counter by frequency division of the normal frequency is self-generated.

Publications considered: Elektronik 1975, Hef 8, p. 67 Elektronik 1976, issue 11, pp. 106-107