DE2938040A1 - Positionierantrieb - Google Patents

Positionierantrieb

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DE2938040A1 DE19792938040 DE2938040A DE2938040A1 DE 2938040 A1 DE2938040 A1 DE 2938040A1 DE 19792938040 DE19792938040 DE 19792938040 DE 2938040 A DE2938040 A DE 2938040A DE 2938040 A1 DE2938040 A1 DE 2938040A1
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Wolfgang Dipl.-Ing. 6100 Darmstadt Angersbach
Peter 6053 Obertshausen Schüler
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Quick-Rotan Elektromotoren 6100 Darmstadt D GmbH
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Quick Elektromotoren Werk 6100 Darmstadt GmbH
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    • D05SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
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    • D05B21/00Sewing machines with devices for automatically controlling movement of work-carrier relative to stitch-forming mechanism in order to obtain particular configuration of seam, e.g. programme-controlled for sewing collars, for attaching pockets
    • DTEXTILES; PAPER
    • D05SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05BSEWING
    • D05B19/00Programme-controlled sewing machines
    • D05B19/02Sewing machines having electronic memory or microprocessor control unit
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/18Controlling the angular speed together with angular position or phase
    • H02P23/183Controlling the angular speed together with angular position or phase of one shaft without controlling the prime mover

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Description

  • Positionierantrieb
  • Die Erfindung betrifft einen vorzugsweise für die Nähtechnik bestimmten Positionierontrieb.
  • Positionierantriebe sind in verschiedenen Ausführungen bekannt.
  • Bisher weisen sie im allgemeinen einen Kupplungsmotor mit elektromagnetisch betätigter Bremse und elektromognetisch betätigter Kupplung auf. Bremse und Kupplung werden über einen Drehzahlregler angesteuert, der einen Amplitudenvergleich zwischen einem als Spannungsamplitude vorliegenden Drehzahlsollwert und einem Drehzahlistwert in Form einer zur Istdrehzahl proportionalen Spannung durchführt. Es ist ferner ein Positionsgeber vorhanden, der die Winkellage einer angetriebenen Arbeitsmaschine erfaßt und Positionssignale liefert, wenn diese Welle vorbestimmte Winkellagen erreicht, welche beispiels-Weise bei einem Nähantrieb der oberen und/oder der unteren Nadelstellung entsprechen. Nur beispielsweise sei auf die US-PSen 3 487 438, 3 599 764 und 3 761 790 verwiesen. Der Drehzahlgeber und der Positionsgeber können zu einer Baueinheit in Form eines Winkeldekodierers zusammengefaßt sein, wie dies beispielsweise aus der US-PS 3 995 156 bekannt ist. Bei solchen Antrieben hat man auch bereits einzelne Funktionsabläufe automatisiert (US-PS 4 107 592).
  • Bekannte Positionierantriebe lassen jedoch zu wünschen übrig, sowohl was die Genauigkeit der Drehzahl regelung als auch die Vielseitigkeit und Flexibilität des Antriebes als solchem anbelangt. Auch an den Bedienungskomfort von solchen Antrieben werden ständig höhere Anforderungen gestellt.
  • Mit dem Anmeldungsgegenstand soll ein Positionierantrieb geschaffen werden, der innerhalb großer Drehzahlbereiche für eine genaue Drehzahl regelung unabhängig von allen Laständerungen sorgt, bei dem der Istwert der Drehzahl dem Drehzahl Sollwert besonders rasch nachgeführt wird, der aufgrund kurzer Stillsetzzeiten bei hoher Positionsgenauigkeit zu hervorragender Steuergüte führt, der kundenspezifischen Anforderungen auf einfache Weise Rechnung tragen kann und der großen Bedienungskomfort bietet.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Positionierantrieb erfindungsgemäß mit einem mindestens 8-bit-Mikroprozessorsystem ausgestattet, aus dem mehrere Funktionsabläufe einzeln abrufbar sind.
  • Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zur Drehzahl regelung ein als Dreipunktregler arbeitendes Phase-Locked-Loop-System vorgesehen. Durch eine Regelung nach dem PLL-Verfahren lassen sich besonders geringe Zeitkonstanten im Regelkreis verwirklichen. Es wird für eine rasche Nachführung der Istdrehzahl und eine insgesamt besonders schnelle Regelung gesorgt. Da der Mikroprozessor seinerseits Verknüpfungen innerhalb kürzester Dauer herstellt, hat das Positioniersystem eine außergewöhnlich rasche Reaktion, kleine Totzeiten und gesteigerte Genauigkeit. Drehzahl- oder Positionierbefehle werden extrem rasch befolgt. Das Mikroprozessorsystem erlaubt ferner die Zusammenfassung von Standard programmen verschiedener Maschinenaggregate, z.B. zur Steuerung der Zusatzgeräte an Nähmaschinen unterschiedlicher Hersteller in einem oder wenigen Bausteinen. Damit wird ein minimaler Bestückungsaufwand sichergestellt. Das Positioniersystem ist universell einsetzbar.
  • Durch interne Verarbeitung der Befehle im Mikroprozessorbaustein zeichnet sich der Antrieb durch höchste Störsicherheit aus, Das PLL-System weist einen spannungsgesteuerten Oszillator und einen nachgeschalteten, als Phasenvergleicher wirkenden Komparator auf. Dabei führt zur Unterdrückung von Reglerschwingungen eine Rückkopplungsschleife vom Komparatorausgang zurn Steuerspannungseingang des spannungsgesteuerten Oszillators.
  • Ist der Positionierantrieb in bekannter Weise mit eine-m-Kupplungsmotor ausgestattet, ist das Kupplungs-Bremsmagnet-System des Kupplungsmotors zwecks Drehzahl regelung vorzugsweise mit den von dem PLL-System abgegebenen digitalen Signalen unmittelbar beaufschlagt. Dadurch werden die elektrischen Zeitkonstanten bei kleinstem Schaltungsaufwond weiter verringert. Bei Sollwertänderungen oder Lastschwankungen erfolgt ein schnellstmögliches Einregeln der Istdrehzahl.
  • Das Mikroprozessorsystem kann als Single-Chip-System mit festem Programm ausgelegt sein. Statt dessen kann auch ein Multichip-System vorgesehen sein, bei dem die Datenausgänge mit Speicher-Flipflops (Latches) beschaltet sind, die durch ein Multiplex-System selektiert werden. Dies gestattet eine extrem kostengünstige Vermehrung der Funktionsausgänge, die bei einem System ohne weiteres eine Anzahl von mehreren Hundert erreichen können.
  • Im Falle einer solchen Auslegung gestattet der Positionierantrieb die Durchführung von kompletten Automatenprogrammen, beispielsweise Nähautomaten-Programmen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
  • Die Erfindung ist nachstehend an Hand von bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen für einen Nähantrieb näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen: Fig. 1 den Drehzahl regler des Positionierantriebs nach der Erfindung, Fig. 2 die mit dem Drehzahlregler nach Fig. 1 zusammenwirkende Mikroprozessor-Steuereinheit in Form eines Single-Chip-Systems, Fig. 3 den Drehzahl-Sollwertgeber für die Anordnung nach den Figuren 1 und 2, Fig. 4 Signalverläufe für das Ausgangssignal des PLL-Bausteins des Drehzahlreglers nach Fig, 1 sowie des Kupplungs- und Bremssignals, Fig. 5 ein Blockschaltbild für die Bedienungselemente der Anordnung nach den Figuren 1 bis 3, Fig. 6 ein Zeitdiagramm und ein Flußdiagramm für die digitale Drehzahlerfassung, Fig, 7 ein Flußdiagramm für den mikroprozessorgesteuerten Positionierantrieb, Fig. 8 das Blockschaltbild für ein Mikroprozessor-Multichip-System entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 9 ein Eingabe-Schema für das System nach Fig. 8, Fig, 10 ein Ausgabeschema für die Anordnung gemäß den Figuren 8 und 9, Fig. 11 ein Blockschaltbild einer externen Bedienungseinheit für das Multichip-System und Fig. 12 ein Prinzipschaltbild der Ein-Ausgabeeinheit mit Multiplex-System zur Vermehrung der Funktionsausgänge.
  • In Fig. 1 sind mit 10 und 11 ein Bremsverstärker bzw. ein Kupplungsverstärker bezeichnet, an deren Ausgänge die Bremswicklung bzw. die Kupplungswicklung eines elektromagnetisch gesteuerten, mit Kupplungs-Brems-Einheit ausgestatteten Kupplungsmotors angeschlossen sind. Kupplungsmotore dieser Art sind an sich bekannt (US-PSen 3 487 438, 3761 790) und bedürfen keiner näheren Erläuterung. Zwecks Drehzahl regelung des Kupplungsmotors durch wechselweise Beaufschlagung der Bremswicklung oder der Kupplungswicklung entsprechend einem Dreipunktreglerprinzip ist ein Phase-Locked-Loop-System (PLL-System) vorgesehen, bei dem in einem integrierten PLL-Baustein 13 ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) und ein als Phasenvergleicher wirkender Komparator zusammengefaßt sind.
  • PLL-Systeme gestatten es, in an sich bekannter Weise die Frequenz- und Phasenlage eines spannungsgesteuerten Oszillctors mit der Frequenz bzw. Phasenlage eines Eingangssignals mittels eines Phasenvergleichers (Komparator) in ein festes, definiertes Verhältnis zu bringen. Der Spannungseirgang 9 (U1) des beispielsweise aus dem Schaltkreis 4046 bestehenden PLL-Bausteins 13 ist über einen Widerstand 14 hochohmig an einen aus Widerständen 15, 16 und einer Diode 17 bestehonden Spannungsteiler angeschlossen. Die sich über den Spannungsteiler 15, 16, 17 einstellende statische Gleichspannung dient dem Grundabgleich des Systems, wobei die Diode 17 für eine Temperaturkompensation sorgt. Anstelle der Diode 17 kann ggf.
  • auch ein temperaturabhängiger Widerstand vorgesehen sein.
  • Die eigentliche Drehzahl-Sollwertvorgabe für den Positicnisrantrieb erfolgt durch eine RC-Beschaltung des spannungsgesteuerten Oszillators über die Eingänge 11 (R1) sowie 6 und 7 (C) des spannungsgesteuerten Oszillators. Für diesen Zweck wird der im folgenden anhand von Fig. 3 erläuterte Sollwertgeber mittels des Mikroprozessorsystems gemäß Fig. 2 abgefragt. Über acht Leitungen 20 bis 27 wird der Sollwert aufgeschaltet. Die Leitungen 20, 21, 22 sind an Adresseingänge A, B, C eines in C-MOS-Technik ausgeführten Analogschalters 29 (beispielsweise vom Typ 4099) angeschlossen, der über die zu seinem Enable-Eingang EN führende Leitung 23 entsperrt werden kann. Entsprechend den drei Adreßeingängen A, B, C sind 23,8 unterschiedliche Widerstandswerte anwählbar die von Potentiometern oder Widerständen 30 bis 40 bestimmt werden, welche an die Eingänge 0 bis 7 des Analogschalter-Bau-Steins 29 angeschlossen sind. Der Ausgang OUT des Bausteins 29 steht über einen Widerstand 42 mit dem Eingang 11 des PLL-Bausteins 13 in Verbindung. Die Auswahl der frequenzbestimmenden Kondensatoren 44, 45, 46 erfolgt über die Leitungen 25, 26, 27 und eine Transmissionsgatestufe 47, die vier in Fig. 1 schematisch angedeutete elektronische Schalter S1 bis S4 in MOS-Technik bildet. Parallel zu den Kondensatoren 44 bis 46 und den zugehörigen Transmissionsgate-Schaltern liegt ein Kondensator 48, der mit den Eingangen 6, 7 des PLL-Bausteins 13 verbunden ist. Über die Leitung 24 und den Schalter S4 der Stufe 47 ist ein Potentiometer 49 an den Eingang 11 des Bausteins 13 anschaltbar.
  • Zum Beispiel werden für die kleinste Solldrehzahl des Positionierantriebs die größte Kondensatorkombination und der größte Widerstand aufgeschaltet. In diesem Fall liegen der Kondensator 48 und über die Stufe 47 die Kondensatoren 44, 45, 46 parallel am C-Eingang 6, 7 des spannungsgesteuerten Oszillators an. Der Analogschalter-Baustein 29 ist über die Leitung 23 gesperrt. Es ist nur ein gleichfalls mit dem Eingang 11 des PLL-Bausteins 13 verbundenesPotentiometer 50 wirksam, mit Hilfe dessen die kleinste Drehzahl abgeglichen werden kann.
  • Entsprechend werden für die größte Drehzahl des Antriebs der kleinste Kondensator und der kleinste Widerstand aufgescholtet. In diesem Fall sind die Kondensatoren 44, 45, 46 über die Transmissiongatestufe 47 abgeschaltet. An dem spannungsgesteuerten Oszillator liegt nur der Kondensator 48 an. Über den Analogschalter-Baustein 29 wird an den R-Eingang des Oszillators der kleinstmögliche Widerstand angelegt. Dabei dient das Potentiometer 40 dem Abgleich der Maximaldrehzahl.
  • Die gewünschten Drehzahlzwischenwerte werden durch Beschalten der verschiedenen möglichen R-und C-Kombinationen erreicht.
  • Das Potentiometer 35 dient der Beeinflussung der Sollwertkurve im unteren Drehzahlbereich. Das Potentiometer 49 kann beispielsweise vorgesehen sein, um eine vorbestimmte Abschaltdrehzahl vorzugeben, auf die der Antrieb beim Positionieren ausgehend von der jeweiligen Arbeitsdrehzahl zunächst heruntergebremst wird, bevor die endgültige Stillsetzung der angetriebenen Arbeitswelle, beispielsweise der Armwelle einer Nähmaschine, in der Sollwinkelstellung erfolgt. Ein solcher Übergang von der Arbeitsdrehzahl auf eine definierte Abschaltdrehzahl zum Einlauf in die Sollposition ist an sich bekannt (vergleiche beispielsweise US-PS 3 532 953).
  • Der Drehzahl-Istwert wird in an sich bekannter Weise (vergleiche z.B. US-PS 3 995 156) mittels eines nicht veranschaulichten inkrementalen Winkelkodierers erzeugt. Bei diesem Wirkelkodierer kann es sich insbesondere um eine im Strahlengang einer Lichtschranke rotierende Strichscheibe handeln.
  • Der Istwert der Antriebsdrehzahl liegt auf diese Weise in Form eines Rechtecksignals mit der Frequenz f2 vor, die dem Eingang 14 des PLL-Bausteins 13 über eine Leitung 51 zugeht und von dem Komparator dieses Bausteins mit der vom spannungsgesteuerten Oszillator erzeugten Frequenz f1 verglichen wird, die über eine Leitung 52 vom Ausgang 4 des Oszillators zum Eingang 3 des Komparators geht. Der Soll-Istwert-Vergleich kann zu drei möglichen Zuständen am Komparcitorausgang 13 führen: f1 2 ergibt Z (hochohmig) fl > f2 ergibt H fl C; f2 ergibt L Das Komparatorausgangssignal vom Ausgang 13 des PLL-Bausteins wird über eine Leitung 53 unmittelbar zur Ansteuerung von Brems- und Kuppluhgsverstärker 10, 11 benutzt. Die Leitung 53 führt zu einem von Widerständen 55, 56, 57, 58 gebildeten Spannungsteiler, dessen zwischen den Widerständen 55, 56 liegender Abgriff mit dem "+"-Eingang des Bremsverstärkers 10 verbunden ist, während der zwischen den Widerständen 57, 58 liegende Spannungsteilerabgriff zu dem Eingang des Kupplungsverstärkers 11 führt. Es ist ein zweiter Spannungsteiler bestehend aus den Widerständen 59, 60, 61 vorhanden, Der Abgriff zwischen den Widerständen 60, 61 ist an den "-"-Eingang des Bremsverstärkers 10 angeschlossen. Der Abgriff zwischen den Widerständen 59, 60 liegt am +"-Eingang des Kupplungsverstärkers 11. Ein Ausgangssignal am Komparatorausgang 13 gemäß Fig. 4a führt zu einem Kupplungssignal und einem Bremssignal an den Ausgängen der Endstufen 10, 11, wie sie aus Fig. 4b bzw. 4c hervorgehen.
  • Über eine Rückkopplungsschleife, in der ein Widerstand 63 sowie Kondensatoren 64 und 65 liegen, wirkt das Komparatorausgangssignal als Gegenkopplungssignal auf den Eingang 9 des spannungsgesteuerten Oszillators zurück. Dabei wird das Gegen kopplungssignal mittels des Kondensators 64 integriert. Der verbliebene Wechselspannungsanteil wird über den Differenzierkondensator 65 dem Gleichspannungspegel U1 des spannungsgesteuerten Oszillators überlagert. Das RC-Glied 63, 64 hat eine Zeitkonstante t > 10 ms. Im eingeschwungenen Zustand ist die Frequenz des Puls-Pausenverhältnisses am Komparatorausgang 13 größer als 1 kHz. Das bedeutet, daß über den Kondensator 65 der Gegenkopplungsanteil gegen NULL geht. Die veranschaulichte Art der frequenzabhängigen Gegenkopplung sorgt für eine vergleichsweise starke Gegenkopplung im Bereich niedriger Drehzahlen, wo der Antrieb anfällig gegen Schwingen ist. Dagegen wird bei hoheren Arbeitsdrehzahlen des Antriebes, bei denen ohnehin keine oder nur geringe Schwingneigung besteht, geringe Gegenkopplung gewährleistet.
  • Jede Änderung des Sollwertes oder der Last (und dadurch bedingt des Istwertes) hat sofort eine Phasenabweichung zwischen f1 und f2 zur Folge. Die Frequenz des Istwertsignals wird asynchron zur Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators.
  • Es kommt zu einer Änderung des Puls-Pausen-Verhältnisses. Der Regler folgt, bis wieder Gleichheit von f1 und f2 hergestellt ist und am Ausgang 13 des Komparators das Signal Z erscheint, so daß weder Bremse noch Kupplung beaufschlagt werden. Die erläuterte PLL-Regeiung hat im Vergleich zu den üblichen Amplitudenregelungen den besonderen Vorteil, daß die Regelabweichung im eingeschwungenen Zustand nahezu gegen NULL geht. Weil die rein digitalen Ausgangssignale des Komparators unmittelbar für die Steuerung von Kupplung und Bremse verwendet werden, entfallen störende Zeitkonstanten. Durch den drei Schaltzustände annehmenden Ausgang des Komparators wird eine digitale Dreipunktregelung gewährleistet, Die ndstufen 10, 11 arbeiten im Schaltbetrieb, ohne daß es dazu eines zusätzlichen Schaltungsaufwands bedarf. Die Drehmomentregelung des Antriebsmotors erfolgt durch Verändern des Puls-Pausen-Verhältnisscs (Fig.4).
  • Über einen Eingang X und eine Leitung 66 kann ein Transistor 67 angesteuert werden, um im Bedarfsfall, beispielsweise für die Endabbremsung der Arbeitswelle in der Sollposition, den PLL-Baustein 13 von den Eingängen der Endstufen 10, 11 freizuschalten und die Bremse zwangsweise wirksam zu machen. Über einen Eingang Y und einen Widerstand 68 läßt sich dabei die Kupplung freischalten. Es ergeben sich die folgenden Funktionsbedingungen:
    X Y Funktion
    O O Bremse aus, Kupplung ein
    0 1 Bremse aus, Kupplung ein
    1 O Bremse ein, Kupplung aus
    1 I 1 Bremse aus, Kupplung aus
    Der in Fig. 3 schematisch dargestellte Sollwertgeber weist vier übereinander angeordnete Lichtschranken auf, von denen jede von einer lichtemittierenden Diode 70, 71, 72, 73 und einem Phototransistor 74, 75, 76, 77 gebildet ist. Die Ausgänge der Phototransistoren 74 bis 77 liegen über einenEndstufenbaustein 78 an Ausgangsleitungen 80 bis 83. Die Leitungen 80 bis 83 führen an Eingänge El bis E4 eines Aufschalt-Bausteins 85 der Steuereinheit gemäß Fig. 2. Im Strahlengang zwischen den Dioden 70 bis 73 und den Transistoren 74 bis 77 ist eine Blende 86 verstellbar. Die Blende 86 weist Durchbrüche 87 bis 90 auf, die den Lichtschranken 70, 74; 71, 75; 72, 76 bzw. 73, 77 zugeordnet sind. Die Blende 86 läßt sich zwecks Drehzahlsollwertvorgabe nach Wunsch verstellen, beispielsweise mittels des Pedals einer Nähmaschine. Die als Ausführungsbeispiel veranschaulichte Blende 86 gestattet die Abgabe folgender Sollwertsignale: PRW Pedal rückwärts PLRW Pedal leicht rückwärts O Pedal in Ruhestellung PLVW Pedal leicht vorwärts 1 bis 12 Pedal vorwärts entsprechend zwölf unterschiedliche Drehzahlstufen Die Steuereinheit nach Fig. 2 ist als Single-chip-System ausgelegt und umfaßt im wesentlichen den Mikroprozessorbaustein 92 (beispielsweise vom Typ 3870), einen Interrupt-Selektor-Baustein 93, einen Multiplexer 94 und den oben erwähnten Aufschaltbaustein 85. Der Mikroprozessor 92 ist wie folgt beschaltet: PO/O bis PO/7 Steuersigna1a für den Drehzahl regler (PO/O bis PO/3 - Leitungen 20 bis 23; PO/4 bis PO/7 - Leitungen 24 bis 27); P1/0 bis P1/1 Adreßausgänge für den Interrupt-Selektor 93. Es ergeben sich 22=4 Interrupt-Möglichkeiten; P1/2 bis P1/3 Eingänge für Tastereingaben, z.B. Wechsel der Nadelposition (CH,POS.) und Wechsel des Riegelprogramms (CH.RIE.). Diese Eingaben sind zwecks galvanischer Trennung über optische Koppler 95, 96 angeschlossen.
  • P1/4 bis P1/5 An die Eingänge X, Y gemäß Fig. 1 angeschlossene Steuersignalausgänge zum Aufschalten der Bremse und Freischalten der Kupplung; P4/0 Testeingang für Erfolg-Interrupt (prüfen ob das Signal statisch anliegt, um Störimpulse auszublenden); P4/1 Signalausgang für Stichsteller (STST), d.h.
  • den Zylinder zum Umstellen des Stofftransports von vor auf rückwärts oder umgekehrt; P4/2 Signalausgang für "Photozelle ist hell" (FTZ; bei Verwendung von Lichtschranken zum ermitteln des Nahtendei; P4/3 Signalausgang für "Motor läuft" (MOT); P4/4 Signalausgang für "Fadenschneider" (SN); P4/5 Signalausgang für "Fadenwischer" bzw.
  • "Fadenentspanner" (WI); P4/6 Signalausgang für "Presserfuß" (PFA); P4/7 Reserveausgang (NC).
  • Dabei ist beispielsweise mit PO/O gemeint Port 0, bit 0.
  • An systemspezifischen Eingabekanälen sind vorgesehen EXT/INT Interrupt-Eingang für das über den Interrupt-Selektor 93 ausgewählte Eingabeelement, nämlich Signal für obere Nadelposition vom Positionsgeber (Winkelkodierer oder Synchronisator)(SY-GB) Signal für untere Nadelposition vom Positionsgeber (SY-RT) Impulse mit Istwert-Frequenz vom Winkeldekodierer zum Messen der Drehzahl (SY/INC) Signal vom Photozellenverstärker (FZT-AMP) Reset Eingang für das Rücksetzen der Anlage XTLl , XTL2 Eingang für das die Systemfrequenz bestimmende RC-Glied 97, für das gegebenenfalls auch ein Quarz vorgesehen sein kann.
  • Über Adreßleitungen A, B, C, D der Fig. 2 und Datenleitungen 100 bis 103 kann eine externe Bedienungseinheit angeschlossen werden. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen externen Bedicnungseinheit ist in Fig. 5 veranschaulicht. Die externe Bedienungseinheit weist im wesentlichen einen Multiplexer 105, Kodierschalter 106, 107, 108, 109, 110 sowie Timer 111 , 112 auf.
  • Bei der erläuterten Anordnung können die folgenden Funktionen ausgelöst werden: Anfangsriegel (AR) Über die Kodierschalter 106, 107 sind die Anfangsriegel-Nathlängen vorwählbar von 1 bis 15 Stichen (einfacher Riegel) oder von 2 bis 30 Stichen (doppelter Riegel).
  • Endriegel (ER) Über die Kodierschalter 108, 109 lassen sich die Nahtlänge für den Endriegel in der gleichen Weise vorgeben wie für den Anfangsriegel.
  • Presserfuß In der Stellung PLVW (Pedal leicht vorwärts) der Blende 86 wird der Presserfuß grundsätzlich abgesenkt; in den Blendenstellungen PLRW (Pedal leicht zurück) oder PRW (Pedal nach dem Schneiden ganz zurück) wird der Presserfuß grundsätzlich angehoben. In der Blendenstellung O (Pedal in Ruhestellung) ergeben sie je nach den verschiedenen Schalterstellungen Möglichkeiten, die weiter unten näher erläutert sind.
  • Die Nadelposition bei Motorstillstand kann vorgewählt werden.
  • Die Nadelposition kann durch Tasterbetätigung gewechselt werden.
  • Photozellen-Endabschaltung (FTZ) Über den Kodierschalter 110 sind bei dieser wahlweise abschaltbaren Funktion 1 bis 15 Bremsstiche einstellbar. Nach Durchführung dr Bremsstiche wird der Endriegel automatisch eingeleitet. Über eine kundenspezifisch bestückte Diodenmatrix Dl bis D8 (Fig,2) kann gewählt werden, ob die Nähmaschine bei eingeschalteter Photozellenfunktion FTZ annähen kann.
  • Zeitabhängige Sollwert-Aufschaltung Bei verschiedenen Nähmaschinentypen ist es zur Vermeidung von übermäßigen Beanspruchungen erwünscht, plötzliche große Drehzahl-Sollwertsprunge zu vermeiden. Für diesen Zweck wird in der im folgenden noch näher beschriebenen Weise mit der niedrigsten Drehzahl begonnen und jeweils erst nach Durchlaufen eines Zeitgliedes der nächsthöhere Drehzahlwert aufgeschaltet.
  • Die gebräuchlichsten Funktionsabläufe können über ein interne Bedienungsfeld gewählt werden. Durch Multiplexen der auftretenden Signale ist dafür gesorgt, daß das zum externen Bedienungsfeld (Fig.5) führende Kabel nur aus acht Steuerleitungen (den Datenleitungen 100 bis 103 und den Adressenleitungen A, B, C, D sowie Adern für die Versorgungsspannung zu bestehen braucht.
  • Alle wesentlichen Signale sind softwaremäßig entstört.
  • Die von den Multiplexern 94 (Fig.2) und 105 (Fig.5) ausgewählten Adressen haben folgende Bedeutung: Multiplexerausgang 0: Auswahl der Sollwertgebereinheit (Fig. 3) 1: Starttimer 1 und 2 2: Starttimer 3 3: Starttimer 4 4: Entsperren des Lesetimers 5: Lese Diodenmatrix D1 bis D4 6: Lese Diodenmatrix D5 bis D8 7: Lese S1 bis S4 mit folgender Bedeutung S1: PFA = H nach dem Schneiden S2: PFH = H vor und nach dem Schneiden 54: entsperre Photozelle 54, Auswahl der Nadelposition beim Motorstop 8: Lese S5 bis S8 mit folgenden Bedeutungen: S5: Auswahl Anfangsriegel einfach 56: Auswahl Anfangsriegel doppelt 57: Auswahl Endriegel einfach S8: Auswahl Endriegel doppelt 9: Reserveadresse (nicht beschaltet) 10: Starttimer für Hochlaufzeit 11: Auswahl der Stichanzahl für Bremsstiche 12: Auswahl der Stichanzahl für doppelten Endriegel 13: Auswahl der Stichanzahl für einfachen Endriegel 14: Auswahl der Stichanzahl für doppelten Anfangsriegel 15: Auswahl der Stichanzahl für einfachen Anfangsriegel Im Falle der beschriebenen Auslegung läuft ein Programm beispielsweise wie folgt ab: Nach Einschalten des Positionierantriebs wird der Mikroprozessor 92 selbsttätig zurückgesetzt. Dabei wird in das Adreßregister des Bausteins 92 der Wert NULL eingeschrieben. Ausgehend von der Adresse NULL durchläuft der Mikroprozessor 92 eine Initialisierungsroutine, um die Ausgangs- und Eingangskanäle definiert zu setzen. Daraufhin geht der Mikroprozessor 92 in das Hauptprogramm über. Im Multiplexverfahren werden zyklisch alle für diesen Zeitpunkt infragekommenden Eingabeelemente (beispielsweise der pedalbetätigte Sollwertgeber nach Fig,3) abgefragt. Die Multiplexer 94 und 105 selektieren dabei den betreffenden Eingabebaustein.
  • Im vorliegend betrachteten Fall wählt der Multiplexer 94 den Aufschalt-Baustein 85 an. Mittels dieses Bausteins wird die pedalabhängige Stellung der Blende 86 als Sollwert eingelesen.
  • Die anderen Eingaben liegen am Mikroprozessor statisch an.
  • Wird die Pedalstellung 0 erkannt, wird auf den Anfang zurückgesprungen. Der Ablauf wird wiederholt, bis eine Eingabeeinheit betätigt wird, einer von zwei Tastern 114, 115 (Fig. 5) für Änderung der Position (CH.-POS) oder Änderung des Riegels (CH, RIE) betätigt wird oder ein von 0 abweichender Pedalstellungswert erkannt wird. Bei der Pedalstellung "leicht rückwärts" (PLRW) entsprechend dem Signal 0111 an den Lichtschrankenausgängen des Sollwertgebers nach Fig. 3 veranlaßt der Mikroprozessor 92 ein Signal an P4/6 (d.h. Port 4, bit 6j, das über die Ausgangsleitung PFA ein Anheben des Presserfußes zur Folge hat. Es geht also über die Leitung PFA ein statisches Signal an einen Presserfußmagneten zur Betätigung eines an sich bekannten elektromagnetischen Presserfußventils. Bei veränderter Pedalstellung wird diese Funktion zurückgenommen.
  • Sobald eine Pedalstellung "vor", d.h. eine der Stellungen 1 bis 12 der Blende 86 erkannt wird, wird ein Nähzyklus eingeleitet.
  • Im Verlauf des Nähzyklus wird der Multiplexer 105 zunächst auf den den Kodierschaltern 106, 107 zugeordneten Schalter 117 (AR1/AR2) geschaltet. Der entsprechende Schalterstellungswert wird eingelesen. Es wird auf diese Weise ermittelt ob ein Anfangsriegel genäht werden soll. Der Multiplexer 94 wird durch die vom Mikroprozessor 92 kommenden Adressensignale auf den Aufschaltbaustein 85 gestellt, um den Wert entsprechend der jeweiligen Pedalstellung einzulesen und den betreffenden Drehzahlsollwert über die Ausgänge PO/0-7 und die Leitungen 20 bis 28 auf den Drehzahlregler gemäß Fig. 1 aufzuschalten. Steht der Schalter 117 in der Schaltstellung AR1, wird erkannt, daß ein Anfangsriegel auszuführen ist. Der Sollwert für die Anfangsriegeldrehzahl liegt an PO/0-7 an, wodurch der Drehzahlselektor-Baustein 29 auf den entsprechenden Wert eingestellt wird. Der Ausgang 4 des Bausteins 29 wird wirksam gemacht. Der Widerstand 33 wird aufgeschaltet. Dieser als Potentiometer ausgebildete Widerstand erlaubt es, die Riegeldrehzahl stufenlos einzustellen.
  • Der Multiplexer 105 wird auf den Kodierschalter 106 gestellt.
  • Der in diesem Schalter einprogrammierte Riegelstichzahlwert wird über den Datenbus (Leitungen 100 bis 103)und über Port 5, bits 4 bis 7 in ein entsprechendes Register des Mikroprozessors 92 eingelesen. Der Interrupt-Selektor 93 wird auf SY-RT gestellt. An dem betreffenden Eingang 120 liegt das Signal des Positionsgebers für die untere Nadelstellung an. Bei jeder Umdrehung des Positionsgebers erscheint über den Interrupt-Selektor 93 am Interrupt-Eingang des Mikroprozessors 92 ein Signal, wodurch ein Interrupt ausgelöst wird. Die Interrupt-Routine dekrementiert das Mikroprozessorregister, in dem der Stichzahlwert des Kodierschalters 106 eingelesen wurde. Dies wird fortgesetzt, bis der Wert NULL in dem Register erreicht ist.
  • Dann wird der Interrupt gesperrt. Der Multiplexer 105 wird auf den die zweite Stichanzahl des Anfangsriegels enthaltenden Kodierschalter 107 gestellt. Weil die anschließende Anzahl von Stichen in Rückwärtsrichtung genäht werden muß, wird über P4/0 der Stichsteller STST beaufschlagt.
  • Der Interrupt wird wieder ausgelöst. Die folgenden Schritte laufen analog wie bei der Riegelnahtlänge AR1 ab.
  • Ist der Zählerstand des das erwähnte Mikroprozessorregister dekrementierenden Zählers wieder gleich NULL, wird über den Multiplexer 105, Ausgang 2 (D) der Timer 111 gestartet, bei dem es sich um ein bekanntes Monoflop, beispielsweise vom Typ 4908, handeln kann. Danach wird der Multiplexer 105 auf einen Eingabebaustein 122 (beispielsweise vom Typ 74125) gestellt. Der Timer 111 beaufschlagt über den Baustein 122 den Datenbus 100 bis 103 nach Port 5, bit 4 des Mikroprozessors 92.
  • Dieser Zustand wird in einer Schleife abgefragt, bis er durch Ablauf der vom Timer 111 vorgegebenen Zeitspanne zurückgesetzt wird. Danach wird die Funktion des Stichstellers STST wieder auf NULL gesetzt (Port 4, bit 0). Der variable Timer 111 hat die Aufgabe, mechanische Verzögerungen des Stichstellersystems zu kompensieren.
  • Der Multiplexer 94 wird auf den Aufschaltbaustein 85 gestellt, um die Pedalstellung abzufragen. Bei Pedalstellung "vor" wird ein Drehzahlsollwert in der zuvor beschriebenen Weise auf eschaltet. Dieser Sollwert ist analog zur Stellung des Pedals.
  • Die Abfragung erfolgt in den Stufen 1 bis 12 (vergleiche Fig.3).
  • Wird das Pedal in die Stellung NULL gebracht, wird der Positioniervorgang ausgelöst, Zyklisch werden weitere Eingabeeinheiten abgefragt.
  • Erläutert sei beispielsweise die Funktion Nahtende mit Lichtschranke (FTZ). Dabei wird während des Nähens der Multiplexer 105 auf einen Schalter 123 (FTZ) gestellt. Der zugehörige Kodierschalter 110 wird über den Datenbus und Port 5, bit 5 abgofragt. Bei positiver Auswertung wird der Interrupt-Selektor 9 auf den Eingang 124 (FTZ-AMP) gestellt. Der Interrupt für die Photozellenroutine wird initialisiert. In der Pedalstellung NULL wird dieser Vorgang gesperrt. Der Grund dafür ist, daß bei Wegnahme des Stoffes kein Nahtendesignal kommen darf. Wird während des Nähens die der betreffenden Lichtschranke zugeordnete Photozelle "hell", wird ein Interrupt ausgelöst.
  • Das Photozellen-Unterprogramm wird abgearbeitet, indem ein softwertmäßiger Interrupt-Timer auf t=7 ms gestellt wird.
  • Während der Timer abläuft, wird über Port 4, bit 0 des Mikroprozessors 92 abgefragt, ob das Photozellen-Signal statisch anliegt. Dies sorgt für eine Störaustastung. Liegt das Signal nicht statisch an, wird es als Störspitze erkannt; die FTZ-Routine wird verlassen. Liegt das Photozellensignal statisch an, wird der Timer-Interrupt nach Ablauf der Timerzeit ausgelöst und der Rücksprungbefehl übersprungen. Es beginnt die eigentliche FTZ-Routine. Gleichzeitig wird über Port 4, bit 2 des Mikroprozessors 92 ein Signal"FTZ-hell" ausgegeben. Der Multiplexer 105 wird auf den Kodierschalter 110 gestellt. Der Wert der Bremsstichanzahl wird aus dem Kodierschalter 110 über den Datenbus 100 bis 103 in den Mikroprozessor 92 eingelesen. Die Bremsstichanzahl wird über den Datenbus 100 bis 103 aufgeschaltet; der eingelesene Wert wird in das Zählregister des Mikroprozessors 92 gebracht. Der Interrupt-Selektor 93 wird auf das Positioniersignal für Position unten (SY-RT) gestellt. Die Bremsstiche werden in der zuvor beschriebenen Weise abgearbeitqt, Ist das Mikroprozessorregister auf NULL dekrementiert, wird der Multiplexer 105 auf den Schalter 125 (ER1/ER2) für die Endriegelabfrage gestellt. Ist ein Endriegel selektiert , wird ein Nähvorgang analog zur Ausbildung des Anfongsriegels ausgeführt, mit der Ausnahme, daß die Nahtlängenbestimmung über die Kodierschalter 108, 109 erfolgt.
  • Nach Ablauf des Endriegels wird der Multiplexer 94 auf die Diodenmatrix D1 bis D8 (Fig. 2) gestellt. Das mittels der Diodenmatrix vorgegebene Fadenschneid-Programm wird ausgewählt und abgearbeitet, indem am Drehzahl regler die Fadenschneid-Drehzahl aufgeschaltet wird, Dabei ist die Drehzahlwählstufe 29 gesperrt. Die Fadenschneid-Drehzahl wird durch die Transmissiongatestufe 47 vorgegeben. Der Interrupt-Selektor 93 wird auf den Eingang 126 geschaltet, an dem die Inkrement-Signale des Winkelkodierers (XY-INC) anliegen. Die Drehzahl wird gemessen, indem vom Mikroprozessor 92 die drehzahlabhängige Zeiteinheit des Istwertgebers (Winkelkodierers) mit dem internen Zeitingrement des Mikroprozessorsystems entsprechend der Beziehung tv - tx e n verglichen wird. Dabei ist n ein drehzahlspezifischer Wert, der pro Zeiteinheit tx dekrementiert wird.
  • Die Drehzahlerfassung geht von dem Umstand aus, daß die Drehzahl des Positionierantriebs bzw. der von dem Antrieb angetriebenen Arbeitsmaschine nach Erfassung durch einen inkrementalen Winkelkodierer als Istwert-Signal in Form einer Rechteckspannung mit konstanter Amplitude und drehzahlabhängiger Frequenz erzeugt wird. Jeder drehzahlabhängigen "Fenstergroße" der Istwert-Recheckspannung kann somit eine spezifische Anzahl von Zeitinkrementen des Mikroprozessorsystems zugeordnet werden.
  • Diese spezifische Anzahl von Zeitinkrementen wird in ein Register geladen und während einer "Fensterbreite" gezählt.
  • Hat das Register nach Ablauf der Messung den Wert NULL, hat die Drehzahl den gewünschten Wert. Das Prinzip dieser Art von Drehzahlerfassung ist in Fig. 6 dargestellt, wo im oberen Zeitdiagramm mit "Stcrt" der Beginn des Zählvorgangs sowie mit "Stop" der Abfragezeitpunkt des Registers angedeutet sind.
  • Ist die vorgesehene Fadenschneid-Drehzahl erreicht, wird der Fadenschneid-Vorgang freigegeben, indem der Interrupt-Selektor 93 auf das Positioniersignal SY-RT (Position unten) gestellt und der Interrupt aktiviert wird. In einer Schleife wird gewartet, bis die Flanke des Signals SY-RT den Interrupt auslöst.
  • Der Interrupt bewirkt, daß der kundenspezifische Fadenschneid-Vorgang ausgeführt wird.
  • Anschließend wird über den Interrupt-Selektor 93 das am Eingang 127 anliegende Positioniersignal SY-GB (Position oben) auge,' wählt und der Interrupt aktiviert, nachdem die Positionierfreigabe aufgrund einer digitalen Drehzahlerfassung der Abschaltdrehzahl entsprechend der vorstehend erläuterten Ermittlung der Fadenschneid-Drehzahl freigegeben ist. Bei Erreichen der Sollposition wird über die Endstufe 10 die Bremse für eine Zeitspanne von 200 ms aufgeschaltet. Die Arbeitswelle wird angbhalten. Der Zyklus ist beendet.
  • Ein entsprechendes Flußdiagramm ist in Fig. 7 wiedergegeben.
  • In der Praxis kann es erwünscht sein, eine sorunghafte Aufschaltung des Drenzahlsollwerts zu vermeiden, weil dadurch der Faden aus der Nadel gezogen werden könnte odr weil die Mechanik der Nähmasch ine unter stoßartigen Beanspruchungen leidet. Die Steuereinheit nach Fig. 2 ist aus diesem Grunde mit einem Timer bc-stehend aus einem Widerstand 129 und einem Kondensator 130 ausgestattet. Die Schaltungsauslegung ist so getroffen, daß die Aufschaltung des Sollwerts stufenweise derart erfolgt, daß der Übergang von einer Drahzahlsollwertstufe zur nächst höheren erst dann stattfindet, wenn zuvor jeweils der Timer abgelaufen ist. Nach jedem Ablauf wird der Timer auf NULL gesetzt.
  • Dann wird der Timer wieder abgefragt. Erst nachdem er abgelaufen ist, erfolgt der Übergang zur nächst höheren Drehzahlstufe.
  • Das Null-Setzen des Timers geschieht, indem uber den Ausgang 10 des Multiplexers 94 eine Null ausgegeben wird, wodurch a'er Kondensator 130 entladen wird. Der Kondensator 130 wird darin über den Widerstand 129 aufgeladen. Der Timer wird über Port 1 bit 7 des Mikroprozessors 92 abgefragt, d.h. es wird erkannt, ob die Schaltschwelle 1 erreicht ist oder nicht. Der Übergang von einer niedrigen auf eine mehrere Stufen höhere Solidrehzahl würde auf diese Weise theoretisch treppenförmig erscheint nen. Der Antrieb sorgt jedoch für eine mehr oder minder starke Glättung der Hochlaufkurve. Falls erwünscht läßt sich auch die Abbremscharakteristik entsprechend beeinflussen.
  • Das Multi-Chip-System gemäß den Figuren 8, 9, 10 und 11 arbeitet in ähnlicher Weise wie das oben erläuterte Single-Chipzur Anwendung kommen, wie dies später anhand von Fig. 11 erlautet ist.
  • Entsprechend dem Eingangs-Schema für das Multi-Chip-System MCb nach Fig. 9 sind insbesondere vorgesehen: A ein Eingang für das Positioniersiynal "unten" (SY-Gb) B ein Eingang für das Positioniersignal "oben" (JY-T) C ein Eingang für die Rechteckspannung des Winkelhodierers zur Drehzahlerfassung (SY-INC) D ein Eingang für einen mittels eines Optokopplers 1.4 entkoppelten Ereigniszähler.
  • Diese Eingänge A - D führen zu den Interruptselektoren 141, 142 der Fig. 8.
  • Mit # sind die Multiplexerleitungen für Input-Device-Select-Eingänge bezeichnet, wobei die Auswahl der Eingänge über Auswahlbausteine 147, 148 erfolgt. Der Baustein 147 dient dabei der Auswahl von Sollwertgebern, die über eine externe Geberbuchse 149 anschließbar sind. Mittels des Bausteins 148 werden die in Fig. 9 mit INPUT 1, INPUT 2 und INPUT 3 bezeichneten Gruppen von Eingängen ausgewählt. Es handelt ich dabei um kundenspezifische EingaSen (Schalter, Taster, Endschaller usw.).
  • acht Eingänge der Gruppen INPUT 2 und INPUT 3 sind über Optokoppler 151-154 entkoppelt und können daher von dem System System. Es erlaubt jedoch, das Programm auch für die Drchführung komplizierter Programmablaufe kundenspezifisch zu gestalten. Für diesen Zweck ist kein Festprogramm vorgesehen, sondern es können programmierbare Speicher eingefügt werden.
  • Das Multi-Chip-System MCS nach Fig. 8 umfaßt eine Zentraleinheit 135 (z.B. CPU 850) mit zwei i/o-Ports (Port 1 und 2).
  • Der Zentraleinheit 135 ist als frequenzbestimmendes Bcuelement ein 2 MHZ-Quarz 136 zugeordnet. Ein statisches Memory-Interface 137 (z.B. SMI 3853) erzeugt die Adressen für externe Programmspeicher und beinhaltet die erste Interrupt-Ebene. Als Programmspeicher kommen, wie veranschaulicht, handelsübliche 1K-CPROMs 138, 139 (z.B. vom Typ 2708) oder anschlußkompatible PROM in Betracht. Durch Beschalten der Jumper J1 , J kann das System auf 2K-EPROM-Typen (2716) umgestellt werden. Durch Beschalten eines Junpers J3 läßt sich auch ein externes hAM verwenden. Eine Porullel-Ein/Ausgabeeinheit 140 (PIO 3971) beinhaltet zwei weitere i/o Ports (Port 4 und 5) und die zweite Interrupt-Ebene. Dus Zusammenschalten der erläuterten Baueinheiten erfolgt nach den Datenbuchvorschriften.
  • Zu dem Multi-Chip-System gehoren ferner ein Interrupt-Selektor 151 für das Memory-Interface 137, ein Interrupt-Selektor 142 für die Paralell-I: in/Ausgabeeinheit 140 und ein Multiplexer 143.
  • Durch Beschalten dc- Chip-Select-(Enable)-Einganges kann eine den Chip-Select-Leitungen entsprechende Anzahl von Multiplexern galvanisch getrennt werden. Die INPUTs werden üaer die Eingänge ÖS eingelesen.
  • Fig.10 zeigt das Ausgangsschema für das Mikroprozessorsystem gemäß Fig. 8. Es handelt sich bei den Ausgängen der Gruppe # um Daten, die am Port 4 der Stufe 140 statisch anliegen, sowie um Ausgänge der Gruppe (2) für Daten und Adressen, die über Latch-Stufen 156, 157 an Ausgangspuffer 159, 160, 161 gehen.
  • Uber CE (CHIP-SELECT) wird der entsprechende Baustein ausgewählt, worauf die Daten dynamisch in die Latch-Stufen 156, 157 eingelesen Lerden. Die stehen an den Ausgängen 0-7 der Latch-Stufen statisch ur Verfügung.
  • Tn Fig. 11 ist eine cxterne Bedienungseinheit für die Multi-Chip-Anordnung veranschaulicht, die über einen 15poligen Stekker 163 an die Anordnung gemäß Fig. 9 anschaltbar ist. Die Bedienungseinheit umfaßt insbesondere einen Multiplexer 164 sowie von diesem Multiplexer angesteuerte Kodierschalter- SMC1 -SMC6 für Anfangsriegel (AR1 und AR2), Endriegel (ER1 und ER2), die Bremsstichzahi (FTZ) und einen Stapler (ZBV). Über Schalter S1, S2 bzw. 3, S4 erfolgt die Anfangs- und Endriegelauswahl. Schalter 55, S6 dienen der Presserfußauswahl. Über den Schalter S7 wird rTZ eingeschaltet, während S8 und S9 der Aufschaltung von Nadel position und Stapler (ZBV) dienen. Ähnlich wie im Falle der Anordnung nach Fig. 5 sind Taster 114, 115 (T1, T2) zur Änderung von Position bzw. Riegel vorgesehen.
  • Ferner sind die Timer 111, 112 und der Eingabebaustein 122 vorhanden.
  • Die Funktionsweise des Multi-Chip-Systems entspricht in sei nen wesentlichen Merkmalen bis auf die Programmspeicherung derjenigen des Single-Chip-Systems, so daß sich eine cingehende Erläuterung erübrigt.
  • Durch Beschaltung der Datenausgänge mit Speicherflipflops (Latches), die durch ein Multiplexsystem selektiert werden, ist eine extrem kostengünstige Vermehrung der Furktionsauscjänge möglich. Dies ist anhand des Prinzipschemas der Ein/Ausgabeeinheit nach Fig. 12 dargestellt. Wie veranschaulicht, ist ein Adreßbus ADR2 vorhanden, der an allen Ein/Ausgabebausteinen, namlich Speicherflißflops-Datenselektoren anliegt, von denen nur drei Speicherflipflops 168, 169, 170 und ein Datenselektor 171 dargestellt sind. Über einen Adreßbus ADR1 wird einer von mehreren Multiplexern 166, 167 auf den zu selektierenden Baustein (Speicherflipflop 168-170 oder Datenselektor 171) gestellt. ADR 2 wählt die Adresse des Datenselektors und Latch an. Uber die Datenleitung DATA wird ein ausgewählte Bit des Latch mit dem entsprechenden Zustand beaufschlagt oder der Zustand des ausgewählten Datenselektors in das Mikroprozessorsystem geholt.
  • Bei einer Eingabe wird über die Adreßleitung ADR2 die Bitnummer ausgewählt. Uber den betreffenden Multiplexer, beispielsweise 166, wird der Baustein selektiert. Über die Dataleitung wird der Zustand des selektierten Bit eingelesen.
  • Für eine Ausgabe wird über den ADR2-Kanal die Adresse gewählt.
  • Der Datenkanal wird mit dem cntsprechenden Wert beaufschlagt.
  • Über den betreffenden Multiplexer wird das entsprechende Speicherflip-flop ausgewählt. Sobald an dem Chip-Select-Eingang CE der Wert "O" anliegt, steht am Ausgang des Speicherflpflops der ent-prechende Wert zur Verfügung.
  • Das Mikroprozessorsystem muß mit Aufschalten der Versorgungsspannung zunächst zurückgesetzt werden, Es verstreichen einige Millisekunden, bis das Mikroprozessorsystem sich initialisiert hat. In den Ausgangs-Latches oder -puffern konnten jetzt wirlkurlichç Zustände stehen, die von der Reset-Leitung nicht erfaßt werden. Um die Zustände definiert vorzugeben, bis sich das Mikroprozessorsystem zurückgesetzt hat und die Initialisierung beaufschlagz wird, die die Latches dann auf Null setzt, muß für eine Überbrückung gesorgt sein. Diesem Zweck dient eine Power-On-Delay-Stufe 162 (itig. 10). Die Stufe 162 weist einen Transistor 1 73 auf, dessen Basis bei Einschalten der Versorgungsspannung auf -5V gezogen wird. Über einen Widerstand 174 erfolgt die Aufladung eines Kondensators 175. Der Kondensator 1 75 erreicnt nach einer vorgegebenen Zeitspanne einen Aufladungssollwert. Erst dann erscheint die Versorgungsspannung Vcc am Ausgang Z der Stufe 162, der an die betreftenden Eingänge Z der Ausgangspuffer 159, 160, 161 angeschlossen ist. Eine parallel zum Widerstand 174 liegende Diode 176 sorgt dafür, daß beim Ausschalten des Antriebs der Z-Eingang der Ausgangspuffer sofort wieder auf OV geht. Die Speisespannung +5V bricht beim Abschalten sofort zusammen. Über dio Diode 176 können die Ladungsträger in den sofort gegen Null gezogenen +5V-Eingang abfließen.
  • Leerseite

Claims (18)

  1. Ansprüche 0 Positionierantrieb, vorzugsweise für die Nähtechnik, gekennzeichnet durch ein mindestens 8-bit-Mikroprozessorsystem, aus dem mehrere Funktionsabldufe einzeln abrufbar Sind.
  2. 2. Positionierantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahl regelung ein als Dreipunktregler arbeitendes Phase-Locked-Loop-System vorgesehen ist.
  3. 3. Positionierantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Phase-Locked-Loop-System einen spannungsgesteuertn Oszillator und einen nachgeschalteten als Phasenvergleicher wirkenden Komparator aufweist,
  4. 4. Positionierantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pückkopplungsschleife vom Komparatorausgang zum Steuerspannungseingang des spannungsgesteuerten Oszillators führt.
  5. 5 Positionierantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückkopplungsschleife ein Filterglied liegt, das die Gegenkopplungswirkung in Richtung auf höhere Frequenzen abschwächt.
  6. 6. Positionierantrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an einen frequenzbestimmenden Eingang des spannungsgesteuerten Oszillators zwecks Drehzahlsollwertvorgabe unterschiedliche R- und/oder C-Werte wahlweise anschaltbar sind.
  7. 7. Positionierantrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 6 mit einem Kupplungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungs/Bremsmagnetsystem des Kupplungsmotors zwecks Drehzahl regelung unmittelbar mit den von dem PLL-System angegebenen digitalen Signalen beaufschlagbar ist.
  8. 8. Positionierantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikroprozessorsystem aus einem Singlechip-System mit festem Programm besteht.
  9. 9, Positionierantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß das Mikroprozessorsystem aus einem SingleE hip-System mit Standardnähprogrammierung besteht.
  10. 10. Positionierantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikroprozessorsystem aus einem Multi-Chip-System mit beliebig programmierbarem Progrommspeicher besteht.
  11. 11. Positionierantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor als 8-bit-Prozessor, beispielsweise vom Typ F8, ausgelegt ist.
  12. 12. Positionierantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs/Ausgangsanschlüssu des Mikroprozessorsystems über Multiplexer an Ausgangslatches bzw. Eingangsdatenselektoren angeschlossen sind.
  13. 13. Positionierantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen vom Mikroprozessorsystem abf ragbaren Verstärker, an den die Eingabe in Form von zwei oder mehr Signalen mit Hilfe eines Multiplexers anlegbor ist.
  14. 14. Positionierantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Mikroprozessors die drehzahlabhängige Zeiteinheit eines Istwertgebers mit dem internen Zeitinkrement des Mikroprozessorsystems vergleichbar und eine Funktion erst nach Erreichen eines vorbestimmten Vergleichswertes auslösbar ist.
  15. 15. Positionierantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen Multiplexer zur Eingabe der Signale in das Mikroprozessorsystem von einem von der Antriebseinheit räumlich entfernten Bedienungspult.
  16. 16, Positionierantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch einen Multiplexer für Beaufschlagung des Mikroprozessorsystems mit Signalen eines von der Antriebseinheit räumlich abgesetzten Sollwertgebers.
  17. 17. Positionierantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch ein Zeitglied zur verzögerten Sollwertaufschaltung zwecks Erzeugung einer vorbestimmten Hochlauf- und/oder Abbremscharakteristik.
  18. 18. Positionierantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch eine Schaltungsstufe zur Überbrückung der Rückstelldauer des Mikroprozessorsystems durch verzögertes Anlegen der Betriebsspannung für die Leitungsausgänge.
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