DE3008312C2

DE3008312C2 - Zweipunkt-Stromregler

Info

Publication number: DE3008312C2
Application number: DE19803008312
Authority: DE
Inventors: Gerard van der Dipl.-Ing. 8031 Gilching Woerd
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-03-04
Filing date: 1980-03-04
Publication date: 1985-04-25
Also published as: DE3008312A1

Description

ren T erfolgt die Positionierung auf die Zielposition über die Wicklungsströme. Der Strom wird nahezu über drei hier dargestellte Gegentaktstufen mit den Transistoren Tin die eigentliche Motorwicklung eingespeist, wobei die eigentliche Enregelung auf die Zielposition s durch »O«-Regelung des Stromes erfolgt

Zur Erzeugung einer Freilaufphase ist es möglich, über Transistoren T den Motor stromlos zu schalten bzw. durch entsprechende Ansteuerung über die Drehfeldsteuerung DSden Motor zu bremsen. Bei dem in der Figur dargestellten Zweipunkt-Stromregler wird ausgehend von einem Sollwertgeber SG der vorgegebene Sollwert der Wicklungsströme mit dem über eine Fühl-" einrichtung RM gemessenen Istwert verglichen und mit der daraus resultierenden Regelabweichung ein Operationsverstsrker OP beaufschlagt Dieser Operationsverstärker OP arbeitet mit einer festen von einem Taktgenerator TG zugeführten Takt mit fester Frequenz, der aus einem Sägezahntakt besteht Diesem Sägezahntakt wird die Regelabweichung überlagert und dp.mit ein Schalttransistor STangesteuert Entsprechend dem Ansteuersignal an seiner Basis beaufschlagt der Schalttransistor ST über eine Speicherdrossel L den Schrittmotor M mit einer Betriebsspannung S von in diesem Falle 40 V. Beim Ausschalten des Schalttransistors ST ist es zur Vermeidung von Steuerungenauigkeiten am Motor notwendig, die in der gesamten Schaltungsanordnung gespeicherte Energie schnell abzubauen. Dies geschieht mit Hilfe eines Rückspeisetransformators RT, dessen Primärwicklung über eine Freilaufdiode D 3 mit dem Ausgang des Schalttransistors STund dessen Sekundärwicklung über eine Rückspeisediode D 2 mit der Gleichspannungsquelle S in Verbindung steht Die Wicklungen des Rückspeisetransformators sind elektrisch gegenläufig angeschlossen, wobei das Obersetzungsverhältnis 1 :2 beträgt. Der Rückspeisetransformator ÄTbaut die im ausgeschalteten Zustand des Schalttransistors 57"im Schaltkreis gespeicherte Energie dadurch ab, daß er sie in die Gleichspannungsquelle 5zurückspeist.

Im abgeschalteten Zustand des Schalttransistors 57" liegt der Ausgang des Schalters S7*infolge der Speicherdrossel L auf einem Potential von —20 V. Diese Spannung führt am Rückspeisetransformator RT sekundärsei tig zu einsr Spannung von 40 V, womit über die Rückspeisediode D 2 eine Rückspeisung der gespeicherten Energie in die Gieichspannungsquelle S erfolgt.

Zusätzlich zu den Dioden D 2 und D 3 ist eine weitere Freilaufdiode D1 zwischeü dem Ausgang der Speicherdrossei L und der Gieichspannungsquelle 5 angeordnet Die dem eigentlichen Schrittmotor zugeordnete Freilaufdiode D1 hat die Aufgabe, beim Blockieren der Transistoren T über die Drehfeldsteuerung die in der Speicherdrossel L gespeicherte Energie in die Gleichspannungsversorgung 5 zurückzuführen.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 gebaut werden muß. Patentansprüche: Um diese Energie abbauen zu können, ist es allgemein bekannt den Halbleiterschalter eines Zweipunkt- Reg-

1. Zweipunkt-Stromregler für eine induktive Last, lers mit einer Zenerdiode zu versehen. Eine derartige mit einem in Abhängigkeit von einer Regelspannung 5 Zenerdiode hat jedoch den Nachteil, daß sie wegen der die induktive Last an eine Gleichspannungsquelle erforderlichen hohen Verlustleistung recht teuer ist und koppelnden Halbleiterschalter, mit einer Freilauf- außerdem wird die Verlustleistung in Wärme ijmgediode, deren erstes Ende mit dem Halbleiterschalter setzt

verbunden ist, und mit einer Rückspeisediode, über Eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten die im abgeschalteten Zustand des Halbleiterschal- to Art ist aus Computer Design, März 1971, Band 10, Nr. 3, ters eine Rückspeisung der gespeicherten Energie in Seite 77 bis 82 bekannt In der hier beschriebenen SchaldieGleichspannungsquelle erfolgt, dadurch ge- tungsanordnung wird der Stromrückfluß bei gesperrkennzeichnet, daß ein Rückspeisetransforma- tem Schalttransistor, d. h. die Rückspeisung der gespeitor (RT) angeordnet ist, dessen Primärwicklung mit cherten magnetischen Feldenergie in eine Energiequelle einem zweiten Ende der Freilaufdiode (D 3) und des- 15 mittels einer Rückspeisediode bewirkt Solche Rücksen Sekundärwicklung über die Rückspeisediode speisedioden sind, wie oben ausgeführt teuer, und zu- (D 2) mit der Gleichspannungsquelle (S) in Verbin- dem wird die Verlustleistung in Wärme umgesetzt
dung steht, d?ß der Rückspeisetransformator (RT) In der DE-AS 17 63 357 wird ein Rückspeisungsverbezüglich Wkfelsinn und Windungszahl so aufge- fahren von in einem Schrittmotor schaltkreisgespeibaut ist, daß im abgeschalteten Zustand des Halblei- 20 cherter magnetischer Feldenergie beschrieben. Dabei terschalters (ST) eine Rückspeisung der gespeicher- wird die in der Wicklung gespeicherte magnetische ten Energie erfolgt, und daß zwischen den Halblei- Feldenergie, die durch einen Strom durch eben diese terschalter (ST) und die induktive Last eine Spei- Wicklung — gesteuert durch den Halbleiterschalter — cherdrossel (L) geschaltet ist hervorgerufen wurde, nach Unterbrechung dieses Stro-

2. Zweipunkt-Stromregler nacft Anspruch 1, zur 25 mes durch transfornwtorische Koppelung über die Regelung der mittels zusätzlicher Halbleiterschalter Wicklung und die Halbleiterelemente in das Energieschaltbaren Wicklungsströme ir. Schrittmotoren, da- speicherelement zurückgeliefert

durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang Als Energiespeicherelement dient dabei ein Speicher-

der Speicherdrossel (L) und der Gleichspannungs- kondensator.

quelle (S) eine weitere Rückspeisediode (Di) ange- 30 Dieser Speicherkondensator muß zusätzlich angeord-

ordnet ist net werden.

3. Zweipunkt-Stroftiregkr nach einem der An- Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zweipunktsprüche 1 oder 2, dadurch gekenn .eichnet, daß der Stromregler für eine induktive Last insbesondere zur als Schalttransistor (ST) ausgebildete Halbleiter- Regelung der Wicklungsströme in Schrittmotoren, beschälter über einen Operationsverstärker (OP) ange- 35 reitzustellen, der bei kurzen Schaltzeiten möglichst gesteuert wird, dessen einer Eingang mit einem Säge- ringe Verluste aufweist und bei dem die in der induktizahnsteuertakt konstanter Frequenz und dessen an- ven Last gespeicherte magnetische Energie möglichst derer Eingang mit der Regelabweichung beauf- schnell auf-und abgebaut werden kann.

schlagt ist Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im

40 kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebe-

nen Merkmale gelöst

Durch die gesonderte Anordnung eines Rückspeisetransformators wird beim Abschalten des Halbleiter-

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für schalters die im Gesamtkreis gespeicherte Energie

eine induktive Last gemäß dem Oberbegriff des Patent- 45 schnell abgebaut Damit wird eine exakte Steuerung des

anspruches 1. Schrittmotors möglich. Der Übertrager gibt die dem

Es ist allgemein bekannt, zur Positionierung einer mit Motorkreis entzogene Energie in die gemeinsame Span-

einem Schrittmotor verbundenen Typenscheibe in einer i.ungsversorgung zurück. Dies ist insbesondere für den

Fernschreibmaschine als Positionsgeber einen inkre- Bremsvorgang in der Feinregelung von großer Bedeu-

mentalen Winkelgeber zu verwenden. Dieser Winkelge- 50 tung, da für eine gute Wirkung des analogen Servo-

ber, der aus einer Taktscheibe besteht, Hefen die zur regelkreises ungefähr gleiche Anstiegs- und Abfallge-

Positionierung der Typenscheibe notwendigen Aus- schwindigkeit des Stromes gewünscht ist.

gangssignale, die einem Regelkreis zugeführt werden, Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeich-

der die eigentliche Einstellung der Typenscheibe auf nung dargestellt und im folgenden beispielsweise näher

eine Zielposition bewirkt Gemäß einem Vorschlag 55 beschrieben.

kann nun die Positionierung der Typenscheibe dadurch Die Figur zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsge-

erfolgen, daß über einen digitalen Regelkreis zunächst mäßen Zweipunkt-Stromreglers,

eine grobe Voreinstellung der Typenscheibe erfolgt, In einer hier nicht dargestellten Fernschreibmaschine

und daß dann anhand eines analogen Servoregelkreises ist als Antrieb für die Typenscheibe ein Schrittmotor M

die Feineinstellung vorgenommen wird. Die dazu erfor- 50 angeordnet. Die Positionierung dieses Schrittmotors cr-

derliche Regelung der Wicklungsströme im Schrittmo- folgt in nicht näher beschriebener Weise über einen

Fi tor erfolgt über einen Zweipunkt-Stromregler. Beim digitalen Regelkreis, der die grobe Einstellung der Ty-

V;. Regeln der Motorströme über einen Zweipunkt-Regler penscheibe ermöglicht. Zur Feineinstellung in der abzu-

$ muß das Ein- und Ausschalten des Stromes über einen druckenden Type im Bereich der Abdruckstelle ist eine

j$ Halbleiterschalter schnell vor sich gehen. Insbesondere 65 analoge Regelanordnung vorgesehen, die den darge-

i£ das Ausschalten der Wicklungsströme ist kritisch, da die stellten Zweipunkt-Stromregler enthält. Nach Auswahl

pi im Gesamtkreis der Regelanordnung gespeicherte der zu erregenden Wicklungen im Motor M über eine

Il Energie zur exakten Steuerung des Motors schnell ab- Drehfeldsteuerung DS mit nachgeschalteten Transisto-