DE3007137C2 - Schaltungsanordnung zum Steuern des von der Welle eines Elektromotors zurückzulegenden Drehwinkels - Google Patents

Description

35

40

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Steuern des von der Welle eines Elektromotors zurückzulegenden Drehwinkels nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der JP-Gebrauchsmusteranmeldung 64 895/78 bekannt.

In einer funkgesteuerten Vorrichtung, die ein sich bewegendes Modell-Objekt, wie z. B. ein Flugzeug, ein Schiff oder ein Kraftfahrzeug, mittels elektromagnetischer Wellen fernsteuert, erfolgt der die Steuerung durch Enpfangen der von einem auf der Übertagungsseite angeordneten Sender ausgesandten elektromagnetischen Steuerwellen mittels eines Empfängers, der auf der Steuerseite an dem zu steuernden Objekt angebracht ist, und durch Steuern des Drehwinkels und der Drehrichtung der Welle eines Servo-Elektromotores mittels einer Servo-Schaltungsanordnung. Eine solche Vorrichtung ist aufgebaut, wie dies in F i g. 1 gezeigt und in der JP-Gebrauchsmusteranmeldung 64 895/78 beschrieben ist:

Von einem in Fig. 1 nicht gezeigten Empfänger empfangene elektromagnetische Wellen werden in Impulse mit einer Breite geformt, die einer auf der Steuerseite eingestellten Steuergröße des Objekts entspricht Beispielsweise werden Eingangsimpulse 5 einer in F i g. 2(a) gezeigten Breite in feinen Eingangsanschluß ii eingespeist und an einen Impulsgenerator MM\ abgegeben, um diesen anzusteuern, wodurch ein in Fig.2(b) dargestellter Impuls M erhalten wird, dessen Breite abhängig vom Widerstandswert eines veränderbaren Widerstandes VR gesteuert ist, der einen mit einem Pol + V einer Stromquelle verbundenen, festen Anschluß und einen mit der Welle des Motores verbundenen Schleifer besitzt (vgl. unten).

Die Eingangsimpulse S und ein durch den Impulsgenerator MMi erzeugter Ausgangsimpuls M werden zu einer exklusiven ODER-Verknüpfung aus NICHT-Gliedern bzw. Invertern IN_U IN₂, zu NOR-Gliedern NRu NR₂ und zu einem ODER-Glied OR\ gespeist. Wenn die Breite der Impulse 5größer als die Breite des Impulses M ist, wird ein Fehlerimpuls e, einer Breite entsprechend der Differenz in der Breite zwischen den beiden Impulsen S und M am Ausgangsanschluß des NOR-Gliedes NR_x erzeugt, wie dies in Fig.2(c) dargestellt ist.

Wenn die Breite des Impulses Mgrößer als die Breite des Impulses 5 ist, wird ein in Fig.2(d) gezeigter Fehlenmpuls ft einer Breite entsprechend der Differenz in der Breite zwischen den beiden Impulsen Sund Mam Ausgangsanschluß des NOR-Gliedes NR₂ erzeugt.

Die Fehlerimpulse ei und es werden in einen Setz-Ansch!uß S und in einen Rücksetz-Anschluß R eines Flip-Flops FFi eingespeist, so daß_ein Ausgangsanschluß ζ) oder ein Ausgangsanschluß ζ) einen Wert »1« annimmt, und sie werden zu einem Impulsbreitendehner FS über das ODER-Glied OR\ gespeist, wodurch sie um ein vorbestimmtes Verhältnis gedehnt werden, wie des in F i g. 2(e) gezeigt ist.

Ein Ausgangsimpuls des Impulsbreitendehners PS verläuft entweder durch ein UND-Glied AD₁ oder durch ein UND-Glied ADi und wird in eine Motor-Ansteuerschaltung PA eingespeist. Entsprechend läuft ein Motor MTin einer vorbestimmten Richtung um, und ein nicht gezeigtes Steuerglied wird entsprechend einer vorbestimmten Größe betrieben.

Der Schleifer des veränderbaren Widerstandes VR ist hier mit der Welle des Motores MTgekoppelt, wie dies oben erwähnt wurde. Daher ändert sich der Widerstandswert des veränderbaren Widerstandes VT? mit der Drehung der Welle des Motores MT.

Die Änderungsrichtung des Widerstandswertes des veränderbaren Widerstandes VT? ist derart eingestellt, daß die Breite des durch den Impulsgenerator MMi erzeugten Ausgangsimpulses M in Übereinstimmung mit der Breite der Eingangsimpulse S kommt. Damit wird der Widerstandswert des veränderbaren Widerstandes VR über mehrere Zyklen der durch den Empfänger empfangenen Steuerwellen gesteuert. Wenn die Breite der Eingangsimpulse S in Übereinstimmung mit der Breite des vom Impulsgenerator MMi erzeugten Ausgangsimpulses M kommt, hört das ODER-Glied OR\ auf, ein Ausgangssignal zu erzeugen, und die Drehung der Welle des Motores MT wird angehalten. Daher wird z. B. ein Drosselventil einer Maschine abhängig von einer auf der Übertragungsseite eingegebenen Steuergröße geöffnet und die entsprechende Steuerung ausgeführt.

In zahlreichen Fällen verwenden jedoch funkgesteuerte Vorrichtungen einen Gleichstrommotor für den obenerwähnten Motor MT. Was das Speisen des Gleichstrommotores durch Impulse anbelangt, so nimmt die zum Motor gespeiste, mittlere elektrische

Leistung zu, wenn die Breite der am Motor liegenden Impulse ansteigt, so daß sich die Drehzahl der Motorwelle erhöht Wenn jedoch die Breite der am Motor liegenden Impulse abnimmt, verringert sich die Drehzahl, bis der Motor zu laufen aufhört, wenn die Impulsbreite unter einen vorbestimmten Wert abnimmt Unter dieser Bedingung läuft der Motor nicht, selbst wenn weiter elektrischer Strom in den Motor fließt. Folglich wird das Steuerglied nicht in eine gewünschte Lage gebracht während nutzlos elektrische Energie verbraucht wird. Insbesondere wird die aus Speicherzellen bestehende Stromquelle merklich abgenutzt.

Um einen deratigen Nachteil auszuschließen, ist der lmpulsbreitendehner PS gewöhnlich aufgebaut, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist.

Das heißt ein Schalttransistor Qi wird einem Integrationsglied aus einem Widerstand Rs und einem Kondensator Cs beigefügt, und ein Ausgangssignal des Kondensators Cs ist in einen Schmitt-Trigger ST eingespeist, um die Wellen- oder Signal erlaufe zu formen.

Wenn hier der in F i g. 4(a) gezeigte Fehlerimpuls e in die Basis des Transistors Q\ eingespeist ist, wird der Transistor Q\ leitend gemacht wodurch die im Kondensator Cs gespeicherte elektrische Ladung entladen wird, wie dies in F i g. 4(b) gezeigt ist. Wenn danach der Fehlerimpuls e gelöscht ist, wird der Kondensator Cs durch einen Strom aufgeladen, der über den Widerstand Rs eingespeist ist, um eine Spannung + V der Stromquelle anzunehmen.

Während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt, in dem die Anschlußspannung des gerade entladenen Kondensators Cs einen in F i g. 4(b) gezeigten Unterscheidungspegel Vh ι überschreitet, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Anschlußspannung des gerade elektrisch geladenen Kondensators Cs einen Unterscheidungspegel Vh2 überschreitet, erzeugt der Schmitt-Trigger ST Impulse einer Breite entsprechend der Breite des Fehlerimpulses e, die geformt werden, wie dies in Fig.4(c) gezeigt ist, um dadurch den Motor A/ranzusteuern. ^w

In diesem Fall kann durch Einstellen des Wertes der Zeitkonstante CsRs eines Zeitkonstanten-Gliedes aus dem Kondensator Cs und dem Widerstand Rsdie Breite des Ausgangsimpulses des Impulsbreitendehners bezüglich des Fehlerimpulses e bestimmt werden. Wenn weiterhin der Schmitt-Trigger ST mit einem veränderbaren Rückkopplungswiderstand Rf verwendet wird, wie dies in Fig.3 gezeigt ist, kann eine Mindestbreite von Impulsen, die zum Motor MT über die Ansteuerschaltung PA gespeist sind, durch Einstellen der Größe der Mitkopplung bestimmt werden.

Impulse mit einer solchen Mindestbreite, die auch als Mindestausgangsimpulse bezeichnet werden, sollten eine zum Starten des Motors ausreichende Bre-te haben.

Im allgemeinden laufen Motoren mit hohen Siartspannungen oder einer geringen Anzahl von Polen nicht an, wenn nicht im Mittel große elektrische Leistungen eingespeist sind. Für derartige Motoren muß daher die Breite der Mindestausgangsimpulse auf einen großen Wert eingestellt werden.

Das heißt, die durch den Kondensator Cs bestimmte Zeitkonstante muß auf einen großen Wert eingestellt werden. Wenn die Zeitkonstante jedoch zunimmt, ändert sich die Breite der Ausgangsimpulse des Impulsbreitendehners PS stark abhängig von der Änderung in der Breite eines Fehlerimpulses e, wie dies in F i g. 5 gezeigt ist, so daß die Welle des Motores MT mit voller Drehzahl umläuft.

In F i g. 5 sind auf der Abziss¹,· die Breite eines Fehlerimpulses e und auf der Ordinate die Breite von Ausgangsimpulsen des Impulsbreitendehners PS aufgetragen, während die Zeitkonstante CsRs als Parameter gezeigt sind. Es ist zu erkennen, daß die Breite der Minaestausgangsimpulse mit dem Anwachsen der Zeitkonstante CsRs, wie dies durch (a), (b) und (c) angedeutet ist zunimmt, v/ie dies durch Strichlinien gezeigt ist, wodurch die Neigung der Kennlinie steil wird, was andeutet, daß die Breite der Ausgangsimpulse des Impulsbreitendehners PS nahe bei Sättigung ist, und der Motor jWTIäuft leicht mit voller Drehzahl.

Dagegen sollte mittels einer Schaltunganordnung der Motor rasch bis in eine vorbestimmte Lage oder Stellung der Welle möglichst genau umlaufen.

Selbst wenn daher die Antriebseigenschaften oder -kennlinien des Motors MT verbessert sind, indem die Zeitkonstante CsRs auf einen großen Wert eingestellt wird (vgl. oben), sind die Anforderungen an die Steuerung nicht erfüllt, wenn nicht der Motor MTgenau in einer voreingestellten Lage seiner Welle anhält.

Die Drehzahl der Welle des Motors MT kann herabgesetzt werden, um diesen genau durch Verringern der Breite der in den Motor MT gespeisten Mindestausgangsimpulse zu steuern, so daß die Leistungsfähigkeit der Schaltungsanordnung gesteigert ist. Unter diesem Gesichtspunkt sollte daher die Zeitkonstante CsRs vorzugsweise einen kleinen Wert haben.

Beim Bestimmen der Breite der Ausgangsimpulse des Impulsbreitendehners PS müssen die beiden Anforderungen für die Antriebskennlinien des Motores MTund die Leistungsfähigkeit der Schaltungsanordnung gleichzeitig erfüllt werden. Im allgemeinen ist es jedoch schwierig, die obigen beiden Anforderungen ausreichend zu befriedigen.

Selbst wenn die Breite der Mindestausgangsimpulse bestimmt wird, indem die Antriebskennlinien des Motors und die Leistungsfähigkeit der Schaltungsanordnung berücksichtigt werden, muß eine mühevolle Einstellung bei jeder Änderung der Motoren mit verschiedenen Kennlinien bewirkt werden. In der Praxis wird daher das erneute Einstellen selten durchgeführt, was solche Probleme zurückläßt, daß eine ausreichende Steuergenauigkeit nicht erhalten wird oder ein Strom, der nicht zum Betrieb des Motores beiträgt, in den Motor fließt, was zu einem erhöhten Leistungsverbrauch führt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die einer erhöhte Genauigkeit bei der Steuerung der Welle eines Elektromotores und einen verringerten Leistungsverbrauch durch den Elektromotor ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnenden Teil enthaltenen Merkmale gelöst. Die Ausgangsimpulse des Impulsbreitendehners, der die Breite der Fehlerimpulse dehnt, und Impulse einer vorbestimmten Breite, die synchron mit den Fehlerimpulsen jeweils nach einer vorbestimmten Anzahl der Fehlerimpulse erzeugt sind, werden also summiert, und die addierten Ausgangssignale werden in den Motor gespeist, um dessen Antiiebskennlinien sowie die Leistungsfähigkeit der Steuerung zu verbessern, wodurch der Verbrauch an elektrischer Leistung herabgesetzt wird. Der lmpulsbreitendehner ist einfach aufgebaut und benötigt keinen Schmitt-Trigger; die Breite der Mindestausgangsimpul-

se kann sehr klein eingestellt werden, was zu einer hohen Genauigkeit der Steuerung führt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 und 3 angegeben.

Beispiele für den Stand der Technik und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Diagramm, das den Aufbau der bekannten Schaltungsanordnung darstellt;

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs der bekannten Schaltungsanordnung;

Fig.3 und 4 ein Diagramm mit wichtigen Teilen der bekannten Schaltungsanordnung bzw. ein Diagramm zur Erläuterung von deren Betrieb;

Fig. 5 ein Diagramm mit den Kennlinien der bekannten Schaltungsanordnung und Kennlinien der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;

Fig. 6 und 7 ein Diagramm mit dem Aufbau der Schaltungsanordnung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bzw. ein Diagramm zur Erläuterung von deren Betrieb;

Fig. 8 und 9 ein Diagramm mit dem Aufbau der Schaltungsanordnung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung bzw. ein Diagramm zur Erläuterung von deren Betrieb; und

Fig. 10 bis 12 ein Diagramm mit dem Hauptaufbau der Schaltungsanordnung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung bzw. Diagramme zur Erläuterung von deren Betrieb.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben, in denen die Bauteile mit den gleichen Funktionen wie die Bauteile in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 versehen sind.

Fig. 6 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer Schaltungsanordnung für Motoren nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wobei ein Binärzähler CTi vorgesehen ist^der über einen Eingangsanschluß D an einen Ausgang (feines D-Flip-Flops liegt und seinen Ausgangszustand bei jedem Empfang eines Impulses an einem Eingangsanschluß Tumkehrt.

Weiterhin sind vorgesehen ein UND-Glied ADs, das eine UND-Verknüpfung von durch ein ODER-Glied OR\ erzeugten Fehlerimpulsen und Ausgangssignalen des Binärzählers CTi vornimmt, und ein Impulsgenerator MM₂, der durch den Ausgangsimpuls des UND-Gliedes AEh getriggert ist und einen einzigen Ausgangsimpuls bzw. einen Einzelimpuls einer vorbestimmten Breite erzeugt. Die Breite des durch den Impulsgenerator MMi erzeugten Ausgangsimpulses kann geeignet bestimmt werden, indem ein Widerstand Rm und ein Kondensator Cm eingestellt werden, die außerhalb vorgesehen sind.

Ein ODER-Glied OR₂ nimmt eine ODER-Verknüpfung des Ausgangssignales des Impulsgenerators MM2 und des Ausgangssignales eines Impulsbreitendehners PS vor.

Im Gegensatz zu der herkömmlichen Schaltungsanordnung ist der Impulsbreitendehner PS ohne einen Schmitt-Trigger aufgebaut. Insbesondere besteht der Impulsbreitendehner PS aus einem NICHT-Glied bzw. Inverter /TV₃ zum Umkehren eines Fehlerimpulses, der durch das ODER-Glied OR\ erzeugt ist, einem Kondensator Ci und einem Widerstand Rs, die ein Zeitkonstantenglied bilden, Vorspannungswiderstände Rb\ und Rh, einenm Transistor CA, einem Emitterwiderstand /?_cund einem NICHT-Glied bzw. Inverter /Λ/4.

Weiter unten wird der Betrieb der so aufgebauten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung näher erläutert.

Wenn zunächst in F i g. 7(a) gezeigte Eingangsimpulse in einen Eingangsanschluß fi eingespeist werden, wird die Breite der Eingangsimpulse mit der Breite der in F i g. 7(b) gezeigten Ausgangsimpulse eines Impulsgenerators MM\ verglichen, der durch die Eingangsimpulse getriggert ist, wodurch Fehlerimpulse erzeugt werden. Wenn die Breite der in den Eingangsanschluß fi eingespeisten Eingangsimpulse größer als die Breite der durch den Impulsgenerator MM\ erzeugten Impulse ist, werden in Fig. 7(c) gezeigte Impulse entsprechend der Differenz in den Breiten zwischen den oben erwähnten beiden Arten von Impulsen zu einem NOR-Glied NR₁ gespeist und als Fehlerimpulse über das ODER-Glied OR\ erzeugt.

Die Eingangsimpulse werden auch zum Eingangsanschluß T des Binärzählers CT\ gespeist, wodurch das Ausgangssignal des Anschlusses ^des Binärzählers CTi bei jedem Empfang der Eingangsimpulse umgekehrt wird, wie dies in F i g. 7(f) dargestellt ist.

Weiterhin werden die Ausgangssignale des Binärzählers CTi und die Fehlerimpulse zum UND-Glied A£h_ gespeist. Die UND-Logik addiert, wenn der Ausgang Q des Binärzählers CTi den Zustand »1« aufweist, wodurch das UND-Glied ACh Triggerimpulse für den Impulsgenerator MM2 erzeugt.

Abhängig von den Triggerimpulsen erzeugt der jo Impulsgenerator MM₂ in F i g. 7(g) gezeigte Impulse mit einer Breite, die durch den Widerstand Rm und den Kondensator Cm bestimmt ist. Der Impulsgenerator MM2 erzeugt das Ausgangssignal nur, wenn eine UND-Verknüpfung durch das UND-Glied AD₃ hergestellt wird. Der Impulsgenerator MMi erzeugt Ausgangsimpulse, nachdem alle anderen Fehlerimpulse synchron sind (vergl. F i g. 7(g)).

Die Fehlerimpulse werden andererseits auch zum Impulsbreitendehner PS gespeist und in einem Verhältnis gedehnt, das durch eine Zeitkonstante CsRs des aus dem Kondensator Cs und dem Widerstand Rs bestehenden Zeitkonstantengliedes festgelegt ist.

Der Impulsbreitendehner PS, der keinen Schmitt-Trigger hat, arbeitet abhängig von Impulsen von sogar sehr schmalen Breiten. Das heißt, wenn Fehlerimpulse unabhängig von der Breite der Mindestausgangsimpulse eingespeist sind, die an den Motor MTabgegeben sind, dehnt der Impulsbreitendehner PS die Breite der Fehlerimpulse. Insbesondere ist die Breite der durch den Impulsbreitendehner PS erzeugten Impulse bezüglich der Breite der Fehlerimpulse durch eine Voll-Linie in Fig. 5{d) dargestellt

Hier sind die Ausgangssignale des NOR-Gliedes NRj als Setz-Impulse zum Anschluß eines Flip-Flops FF₁ gespeist. Wenn die Impulse am Ausgangsanschluß des NOR-Gliedes NR] erzeugt werden, wie dies in F i g. 7(c) dargestellt ist, ist folglich das Flip-Flop FFi gesetzt, der Anschluß Qist auf »1« gesetzt, und das UND-Glied AD\ ist geöffnet. Das UND-Glied AD₁ wird mit den Ausgangssignalen des ODER-Gliedes OR2 versorgt und erzeugt Impulse, wie dies in Fig. 7(h) gezeigt ist, während das Flip-Flop FFi gesetzt ist oder während die Impulse zum NOR-Glied NRi gespeist sind.

Die in Fig. 7(h) gezeigten Impulse bestehen aus Fehlerimpulsen, zu denen Ausgangsimpulse des Impulsgenerators MM₂ (vgl. Fig.7(g)) bei einem Intervall jedes anderen Fehlerimpulses synchron hiermit addiert werden. Weiterhin wird die Breite der Ausgangsimpulse

des Impulsgenerator MMt auf einen Mindestwert eingestellt, der zum Starten des Motores MFausreicht. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes ADi wird zum Motor MT über einen Leistungsverstärker bzw. eine Ansteuerschaltung PA gespeist, so daß die Welle des Molores MT ζ. B. im Uhrzeigersinn um einen vorbestimmten Winkel umläuft. In diesem Fall (vgl. oben) würden Ausgangsimpulse des Impulsgenerators MM2, die zum Anreiben des Motors MT ausreichend sind, in alle anderen Fehlerimpulse eingefügt. Demgemäß tritt der Fall nicht ein, daß der Motor WTnicht startet, und es tritt auch der Fall nicht ein, daß der Strom weiter in den Motor MTfließt, ohne dessen Laufen zu bewirken.

Darüber hinaus wird die Drehzahl des Motores MT durch die Breite der durch den Impulsbreitendehners PS erzeugten Impulse bestimmt. In diesem Fall hat der Impulsbreitendehner PS eine in Fig. 5(d) durch eine Voll-Linie gezeigte Kennlinie und spricht sogar auf sehr kleine Fehlerimpulse an, wodurch die Leistungsfähigkeit der Steuerung stark verbessert werden kann.

Das ODER-Glied ORi nimmt eine ODER-Verknüpfung der durch den Impulsbreitendehner PS erzeugten Ausgangssignale und der durch den Impulsgenerator MMi erzeugten Ausgangssignale vor. Wenn daher die Breite der zum Eingangsanschluß ti gespeisten Impulse stark von der Breite der durch den Impulsgenerator MMi erzeugten Impulse aufgrund einer auf der Übertragungsseite bewirkten plötzlichen Änderung der Steuerung abweicht, und wenn die Breite der durch den Impulsbreitendehner PS erzeugten Impulse größer als die Breite der durch den Impulsgenerator MM₂ erzeugten Impulse ist, wird die Breite der zum UND-Glied AD\ gespeisten Impulse immer durch die durch den Impulsbreitendehner PS erzeugten Impulse bestimmt.

Folglich ist es möglich, stark die Ansteuerbarkeit des Motores MT'und die Leistungsfähigkeit der Steuerung ohne Verlust an Steuergeschwindigkeit zu verbessern.

Wenn hier der Motor MT ζ. Β. im Uhrzeigersinn umläuft, wird bewirkt, daß der mit der Welle des Motors ■*<> MTgekoppelte Schleifer des veränderbaren Widerstandes VT? umläuft, wodurch die Breite der durch den Impulsgenerator MM\ erzeugten Impulse so in eine Richtung gesteuert ist, daß sie der Breite der Eingangsimpulse folgt. Die Steuerung wird über einige «5 Zyklen durchgeführt, und wenn der Drehwinkel der Welle des Motors MT eine Größe erreicht, die durch einen Regler beabsichtigt ist, der auf die Breite der Eingangsimpulse anspricht, kommt die Breite der Eingangsimpulse in Übereinstimmung mit der Breite der durch den Impulsgenerator ΜΛίι erzeugten Impulse, wodurch die Erzeugung von Fehlerärrspulser· aufhört, und eine Steuerung bzw. eine Steueroperation ist abgeschlossen.

Wenn dagegen die Breite der durch den Impulsgenerator MM\ erzeugten Impulse (vgl. F i g. 7(b)) größer als die Breite der Eingangsimpulse (vgl. F i g. 7(a)) ist, werden Fehlerimpulse auf der Seite des NOR-Gliedes NR₂ erzeugt, wie dies in Fig. 7(d) dargestellt ist; die Fehlerimpulse werden zum Impulsbreitendehner PS bo über das ODER-Glied OR\ gespeist, wodurch das Flip-Flop FFi rückgesetzt wird, und das UND-Glied ,4D₂ wird geöffnet.

Fehlerimpulse werden zum UND-Glied AEh über das ODER-Glied OR\ gespeist, und der Impulsgenerator MM2 wird für jede Periode eines Fehlerimpulses aufgrund des Betriebs des Binärzählers CTi getriggert. Demgemäß werden in Fig.7(i) gezeigte Impulse zum Motor MT über das UND-Glied AD₂ und die Ansteuerschaltung PA gespeist, so daß der Motor MT ζ. B. gegen den Uhrzeigersinn umläuft, um die Steuerung zu bewirken.

Somit werden die Impulse einer vorbestimmten Breite, die durch den Impulsgenerator MM2 geformt ist, logisch nach allen anderen Fehlerimpulsen summiert, um die Antriebskennlinien des Motores MT zu verbessern, ohne die Leistungsfähigkeit der Steuerung zu verlieren. Folglich tritt auch nicht der Fall ein, daß der Motor MT nicht startet, selbst wenn der Strom fließen kann, was vorteilhafte Wirkungen für den Energieverbrauch hat.

Im oben erläuterten Ausführungsbeispiel wurde der Ausgangsimpuls des Impulsgenerators MMi in alle anderer. Fehlerimpulse mittels des Binärzählers CT, eingefügt. Die Zeitsteuerung für das Einfügen des Ausgangsimpulses des Impulsgenerators MMi kann jedoch geeignet abhängig von den Eigenschaften oder Kennlinien des verwendeten Motores MT geändert werden.

F i g. 8 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem der Ausgangsimpuls des Impulsgenerators MM₂ in alle zwei anderen Impulse eingefügt ist.

Im Ausführungsbeispiel der Fig.8 wird der Betrieb des Motores MT vor einer Störung durch in den Empfänger induziertes Rauschen oder durch äußeres Rauschen hervorgerufenes Zittern von Eingansimpulsen geschützt. Insbesondere öffnet das UND-Glied AD\ oder ADi nicht, wenn nicht zwei Fehlerimpulse aufeinanderfolgend in einen der Eingangsanschlüsse des ODER-Gliedes OR\ eingespeist sind. Zwei D-Flip-Flops FF₂ und FF₃, die mit durch das ODER-Glied OR_: erzeugten Fehlerimpulse als Taktimpulse arbeiten, sind in Kaskade verbunden, und der Ausgang Q der Flip-Flops FF₂ und FF₃ ist zu einem UND-Glied AD_A geführt, um ein Tor- oder Gattersignal zu erzeugen, das in das UND-Glied ADi eingespeist ist.

Weiterhin sind D-FIip-Flops FF* und FF5 in Kaskade bezüglich jjes UND-Gliedes AD₂ verbunden, und der Ausgang Q der Flip-Flops FFt und FF5 ist zu einem UND-Giied AD₅ geführt, um ein Gatter- oder Torsignal zu erhalten, so daß der Motor MT nicht instabil in der rechten und linken Richtung abwechselnd durch die Zittererscheinung in den Eingangsimpulsen umläuft.

Entsprechend dem in Fig.8 gezeigten Aufbau ist ein Ternärzähler CT2 durch in Fig.9(a) gezeigte Eingangsimpulse angesteuert. In diesem Fall ist der Ternärzähler CT2 mit einem Ausgangssignal des NOR-Gliedes NR₃ versorgt, zu dem die Ausgangssignale der UND-Glieder ADa und ADs gespeist wurden, und er arbeitet nur, wenn ein Signa! »1« wenigstens in ein UND-Glied dcr UND-Glieder AD* und ADi eingespeist ist, d. h., er arbeitet nur wenn eines der UND-Glieder AD\ und AD₂ offen ist.

Wenn bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel Fehlerirp.pulse aufeinanderfolgend durch das NOR-Glied NR\ erzeugt werden, wie dies in F i g. 9(b) gezeigt ist, sind die Flip-Flops FF2 und FF₃ durch den zweiten Fehlerimpuls gesetzt, und das UND-Glied ADa, erzeugt ein Ausgangsimpuls »1«, wie dies in F i g. 9(c) dargestellt ist. Der Rücksetz-Zustand des Ternärzählers CT₂ wird durch das Signal »1« freigegeben oder ausgelöst; der Ternärzähler CT2 erzeugt danach ein Ausgangssignal »1« (vgl. Fig. 9(d)) nach jeder Ankunft von drei in F i g. 9(a) gezeigten Impulsen.

Das UND-Glied AD₃ wird durch den Ternärzähler CT2 geöffnet, wodurch ein Fehlerimpuls als ein

Triggerimpuls zum Impulsgenerator MM₂ über das UND-Glied ADi gespeist ist;der Impulsgenerator MM₂ erzeugt einen einzigen Impuls, wie dies in Fig.9(e) dargestellt ist.

Die durch den Impulsgenerator MM₂ erzeugten Impulse und die Ausgangsimpulse des Impulsbreitendehners /³S(VgI. F i g. 9(f)), die durch Dehnen der Breite der durch das ODER-Glied OR\ erzeugten Fehlerimpulse erhalten sind, werden logisch durch das ODER-Glied OR] summiert, wodurch der Ausgangsimpuls des Impulsgenerators MM₂ in alle zwei anderen Ausgangsimpulse des lmpulsbreitendehners PS eingefügt wird, wie dies in Fig.9(g) gezeigt ist. Die sich ergebenden Ausgangsimpulse werden dann in eine nichtgezeigte Ansteuerschaltung über das UND-Glied AD\ eingespeist, so daß der Motor z. B. im Uhrzeigersinn umläuft.

Das gleiche gilt auch, selbst wenn Fehlerimpulse aufeinanderfolgend zum NOR-Glied NR₂ gespeist sind; das UND-Glied AD₂ erzeugt durch einen Ausgangsanschluß Signale, die aus einem Ausgangsimpuls des Impulsgenerators MM₂ bestehen, der in alle zwei anderen Ausgangsimpulse des lmpulsbreitendehners PS eingefügt ist.

Somit wird ein Impuls mit einer zum Ansteuern oder Antreiben des Motors ausreichenden Breite in jede andere vorbestimmte Anzahl von Ausgangsimpulsen des lmpulsbreitendehners PS eingefügt, so daß die Antriebskennlinien des Motors stark verbessert sind. Die Breite der durch den lmpulsbreitendehners PS erzeugten Ausgangsimpulse ist dagegen nicht gesteuert; Fehlerimpulse mit einer schmalen Breite sind wirksam, um stark die Leistungsfähigkeit der Steuerung zu verbessern.

In dieser Schaltungsanordnung sind im allgemeinen der Motor MT und die Steuerschaltungen durch die gleiche Stromquelle angetrieben oder angesteuert, um die Abmessungen und das Gewicht der Vorrichtung zu verringern. Wenn daher ein Antriebsstrom zum Motor MT mittels Trockenelementen mit einer geringen Stabilität in der Ausgangsspannung gespeist wird oder wenn die Ladekapazität einer aufladbaren Batterie verringert ist, sind die Spitzenwerte der zum Motor MT gespeisten Impulse herabgesetzt, und die mittlere elektrische Leistung ist verringert. Insbesondere ist die Drehzahl des Motores MT herabgesetzt, und die Steuerung ist verschlechtert. Zur Lösung des obigen Problems sollte die Breite der durch den Impulsgenerator erzeugten Impulse abhängig von der Stromquellen-Spannung verändert werden.

Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Impulsgenerators MM₂, das in seinem Aufbau den obigen Punkt berücksichtigt Der in Fig. 10 gezeigte Impulsgenerator MM2 beruht primäe auf einem Operationsverstärker OP. Ein Umkehr-Eingangsanschluß (—) des Operationsverstärkers OP wird mit der Anschlußspannung des Kondensators Cm des Zeitkonstantengliedes aus dem Widerstand Rm und dem Kondensator Cm versorgt, und ein Nicht-Umkehr-Eingangsanschluß ( + ) wird mit der Anschlußspannung einer geeigneten Anzahl von Dioden (zwei Dioden im schematisch gezeigten Ausführungsbeispiel) Di, D₂ versorgt, an denen eine Spannung in Durchlaßrichtung über einen Widerstand Rb₃ liegt, und er wird auf einem vorbestimmten Potential festgehalten. Weiterhin liegt eine Mitkopplung vom Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers OP am Nicht-Umkehr-Eingangsanschluß ( + ) über einen Widerstand Rb*. und ein Transistor Qi. der eine Entladeschaltung bildet, ist parallel zum Kondensator Cm vorgesehen.

Der Transistor Qi wird leitend gemacht, wenn er mit in Fig. 11 (a) gezeigten Fehlerimpulsen über das UND-Glied ADi versorgt wird, das in Fig. 6 oder 8 dargestellt ist, wodurch die im Kondensator Cm gespeicherte elektrische Ladung entladen wird, und das

Ausgangssignal des Operationsverstärkers OP wird umgekehrt, wie dies in Fig. U(c) gezeigt ist. Wenn die Einspeisung der Fehlerimpulse unterbrochen ist, wird der Transistor Qi nicht leitend gemacht, und der Kondensator Cm wird elektrisch entsprechend einer durch den Widerstand Rm und den Kondensator Cm bestimmten Zeitkonstanten CmRm geladen, wie dies durch eine Voll-Linie in F i g. 1 l(b) angedeutet ist.

Wenn die gerade anliegende Spannung eine Bezugsspannung Vn j überschreitet, die durch die Dioden Dt

und D₂ eingestellt ist und am Nicht-Umkehr-Eingangsanschluß ( + ) des Operationsverstärkers OP liegt, wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers OP wieder umgekehrt, wie dies in Fig. ll(c) gezeigt ist. Demgemäß erzeugt der Operationsverstärker OP

Impulse einer Breite, die durch die Zeitkonstante CmRm bestimmt ist, wie dies in F i g. 1 l(c) dargestellt ist.

Wenn dagegen die Stromquellen-Spannung V aufgrund der Einspeisung eines elektrischen Stromes in den Motor MT herabgesetzt wird, ändert sich die Ladezeitkonstante bezüglich des Kondensators Cm nicht, wie dies durch eine Strichlinie in Fig. 11(b) gezeigt ist·, es fällt jedoch der Spannungspegel ab. Folglich ändert sich der Verlauf der elektrischen Ladung, wie dies durch die Strichlinie in Fig. 11 (b) angedeutet ist. Die durch die

•to Dioden Di und D: eingestellte Bezugsspannung V_H3 bleibt jedoch immer unabhängig von der Änderung der Stromquellen-Spannung + Vkonstant Wenn daher die Stromquellen-Spannung + V abnimmt, ist die Zeit, in der die Anschlußspannung des Kondensators Cm die Bezugsspannung Vfyjerreicht, verzögert, wie dies durch die Strichlinie in F i g. 1 l(b) gezeigt ist, und die Breite der durch den Operationsverstärker OP erzeugten Ausgangsimpulse ist schließlich erweitert, wie dies in Fig. 11 (d) gezeigt ist. Das heißt, die Breite der durch den Impulsgenerator MM₂ erzeugten Impulse ändert sich abhängig von der Stromquellen-Spannung + V, und die Impulsbreite nimmt mit abnehmender Stromquellen-Spannung zu, wie dies in Fig. 12 angedeutet ist. Demgemäß bleibt die dem Motor MT zugeführte mittlere elektrische Leistung nahezu konstant unabhängig von der Abnahme der Stromquellen-Spannung, was es ermöglicht, die Steuerung durchzuführen, ohne eine Abnahme der Drehzahl des Motores MT zu verursachen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Steuern des von der Welle eines Elektromotors zurückzulegenden Drehwinkels, mit einem ersten Impulsgenerator, der Impulse einer Impulsbreite abhängig vom zurückgelegten Drehwinkel der Motorwe'.Ie erzeugt, wobei die Impulse synchron mit von außen zugeführten Eingangsimpulsen erzeugt sind, mit einem Impulsbreitenvergleicher, der die Breite der durch den ersten Impulsgenerator erzeugten Impulse mit der Breite der Eingangsimpulse vergleicht und der — wenn die Breiten der Impulse nicht in Übereinstimmung sind — Fehlerimpulse einer Breite entsprechend der Differenz abgibt, mit einem Impulsbreitendehner zum Dehnen der Fehlermpulse des Impulsbreitenvergleichers in einem vorbestimmten Verhältnis und mit einer Motoransteuerschaltung, der die gedehnten Ausgangsimpulse des Impulsbreitendehners zugeführt sind, gekennzeichnet durch einen zweiten Impulsgenerator (MM₂), der Impulse einer vorbestimmten Breite nach jeder vorbestimmten Anzahl von durch den Impulsbreitenvergleicher (NR₁) erzeugten Ausgangsimpulse abgibt, und einen der Motoransteucrschaltung (PA) vorgeschalteten Addierer (OR₂), der eine ODER-Verknüpfung der gedehnten Fehlerimpulse des Impulsbreitendehners (PS) und der Impulse vorbestimmter Breite des zweiten Impulsgenerators (MM2) vornimmt.

2.Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die vom zweiten Impulsgenerator (MM₂) abgegebenen Impulse wenigstens eine zum Antreiben des Motors (MT) erforderliche Mindestimpulsbreite aufweisen.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der vom zweiten Impulsgenerator (MM₂) abgegebenen Impulse abhängig von der Spannung der den Motor speisenden Spannungsquelle ist.

30