DE3014227A1

DE3014227A1 - Schaltungsanordnung zur strangstromregelung bei schrittmotoren

Info

Publication number: DE3014227A1
Application number: DE19803014227
Authority: DE
Inventors: Ralf 2942 Jever Bertram; Wolfgang 2940 Wilhelmshaven Leelkok
Original assignee: Olympia Werke AG
Current assignee: Olympia AG
Priority date: 1980-04-14
Filing date: 1980-04-14
Publication date: 1981-10-15
Also published as: DE3014227C2

Description

Schaltungsanordnung zur Strangstromregelung bei Schrittmotoren
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Strangstromregelung bei Halbschrittansteuerung von Schrittmotoren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Zur Ansteuerung von Schrittmotoren sind die 1-Strang-Ansteuerung und die 2-Strang-Ansteuerung bekannt. Zur Ausführung mehrerer Schritte wird bei der 1-Strang-Ansteuerung der Betriebsstrom an die zur Ausführung jeweils eines Schrittes erforderlichen Stränge aufeinanderfolgend durchgeschaltet, während bei der 2-Strang-Ansteuerung die Betriebsstrom-Durchschaltung überlappend erfolgt. Beide Ansteuerungsarten bewirken, daß sich der Rotor des Schrittmotors in jeweils einem vollen Schritt entsprechenden Inkrementen dreht. Jedoch entwickelt der Schrittmotor bei der 2-Strang-Ansteuerung aufgrund der gleichzeitigen Erregung zweier Wicklungsstränge ein größeres Drehmoment. Um eine Bewegung des Rotors in Halbschritten zu erreichen, werden wechselweise die beiden Ansteuerungsarten verwendet, d. h.
der Schrittmotor wird abwechselnd mit 1-Strang- und 2-Strang-Ansteuerung betrieben.
Wegen der damit verbundenen wechselweisen Erregung nur eines bzw. zweier Wicklungsstränge ergeben sich unterschiedliche hagnetische Verhältnisse, so daß das Drehmoment schwankend und die Drehbewegung des Rotors ungleichmäßig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Drehmomentunterschiede verringert werden und gleichmäßigere Drehbewegung erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß mit einfachsten Mitteln ein Ausgleich in der Bestromung der Stränge erreicht wird, so daß immer dann eine Erhöhung des Strangstromes auftritt, wenn nur ein Strang angesteuert wird. Leistung und Drehmoment des Schrittmotors werden dadurch weitgehend gleichmäßig.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbei spiels. Es zeigen Figur 1 eine Schaltungsanordnung und Figuren 2 und 3 Impulsdiagramme.
In Figur 1 sind die vier Stränge 1 bis 4 eines Schrittmotors dargestellt, von denen jeder zwischen den Kollektor eines Transistors 5 bis 8 und Betriebsspannung U geschaltet ist. Die Emitter der Transistoren 5 bis 8 liegen über Widerstände 9 bis 11 an Masse 12.
Jedem Transistor 5 bis 8 ist ein Steuersignal-Eingang 13 bis 16 zugeordnet, von denen den Basen der Transistoren 5 bis 8 über Signalverstärker 17 bis 20 Steuersignale zuführbar sind. Die Zuführung der Ansteuersignale an die Basen der Transistoren 5 bis 8 und damit an die Stränge 1 bis 4 erfolgt in bekannter Weise in der Reihenfolge Strang 1, Strang 3, Strang 2, Strang 4, wobei zur sogenannten Halbschrittansteuerung eine Uberlappung der Ansteuersignale entsprechend Figur 2 vorgesehen ist. Diese Art der Ansteuersignal-Uberlappung hat zur Folge, daß jeweils im Wechsel zwei Stränge bzw. nur ein Strang angesteuert werden, also z. B.
Strang 1 durch ein Signal am Steuersignal-Eingang 13 gemeinsam mit Strang 3 durch ein Signal am Steuersignal-Eingang 15, darauf nur Strang 3, darauf Strang 3 gemeinsam mit Strang 2 durch ein Steuersignal am Steuersignal-Eingang 14 usw.
Die Widerstände 9 bis 11 bilden eine Sternschaltung, deren einer Schenkel an Masse 12 liegt, deren zweiter Schenkel mit den Emittern der Transistoren 5 und 6 und deren dritter Schenkel mit den Emittern der Transistoren 7 und 8 verbunden ist. Ein erster Regel verstärker 21 ist mit seinem nicht-invertierenden Eingang mit einer aus einem Widerstand 23 und einer Zenerdiode 24 gebildeten, an der Betriebsspannung U liegenden Referenzspannungsquelle angeschlossen und mit seinem invertierenden Eingang am Verbindungspunkt des Widerstandes 9 mit den Emittern der Transistoren 5 und 6. Sein Ausgang ist über Entkopplungswiderstände 25, 26 mit den Basen der Transistoren 5 und 6 verbunden. In gleicher Weise ist ein zweiter Regel verstärker 22 mit der Referenzspannungsquelle, dem Verbindungspunkt des Widerstandes 10 mit den Emittern der Transistoren 7 und 8 und über Entkopplungswiderstände 27 und 28 mit den Basen der Transistoren 7 und 8 verbunden.
Wird der Schrittmotor mit Halbschritt-Ansteuerung betrieben, so werden Ansteuerimpulse in einer Folge gemäß Figur 2 an die Steuersignal-Eingänge 13 bis 16 angelegt. Der dadurch jeweils aufgesteuerte Transistor 5 bis 8 bewirkt, daß der zugehörige Strang 1 bis 4 über die Kollektor-Emitter-Strecke und die Widerstände 9 und 11 bzw. 10 und 11 bestromt wird. Die vom Abgriffpunkt zwischen den Emittern der Transistoren 5 bis 8 und dem Widerstand 9 bzw. 10 an die invertierenden Eingänge der Regelverstärker 21 bzw. 22 rückgemeldete Stromgröße bewirkt eine Einstellung der Strangströme auf einen durch die Referenzspannung an den nicht-invertierenden Eingängen vorgegebenen Wert.
Durch die in Sternschaltung angeordneten Widerstände 9 bis 11 wird ein Bestromungsausgleich zwischen den Strängen 1 bis 4 geschaffen, durch den ein Strangstromverlauf entsprechend Figur 3 entsteht. Bei einer gemäß Figur 2 erfolgenden Ansteuerung entsteht immer dann ein Strangstrom der Größe .29, wenn zwei Stränge gleichzeitig angesteuert sind, während der Strangstromdie Größe 30 erreicht, wenn nur ein Strang angesteuert ist.
Bei gleicher Größe der drei Widerstände 9 bis 11 ergibt sich dadurch ein gleichmäßiges Drehmoment des Schrittmotors trotz des ständigen Wechsels zwischen der Bestromung eines und zweier Stränge 1 bis 4.

Claims

Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur Strangstromregelung bei Halbschritt-Ansteuerung von Schrittmotoren, bei der die Stränge auf einer Seite mit einem Potentialpunkt der Betriebsspannung und auf der anderen Seite mit der Schaltstrecke Je eines elektronischen Schalters verbunden sind, deren Steuereingängen Ansteuersignale zur überlappenden Durchschaltung des Betriebsstromes an die Stränge zuführbar sind, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine aus drei Widerständen (9, 10, 11) gebildete Sternschaltung mit ihrem ersten Schenkel an den anderen Potentialpunkt (12) der Betriebsspannung, mit ihrem zweiten Schenkel an die Schaltstrecken der elektronischen Schalter (5, 6), die in der Ansteuer-Relhenfolge an erster und dritter Stelle liegen, und mit ihrem dritten Schenkel an die Schaltstrecken der elektronischen Schalter (7, 8), die in der Ansteuer-Rethenfolge an zweiter und vierter Stelle liegen, angeschlossen ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als elektronische Schalter Transistoren (5 bis 8) vorgesehen sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeder Transistor (5 bis 8) mit seiner Basis mit einem Steuersignal-Eingang (13 bis 16) und mit seinem Kollektor mit einem Strang (1 tis 4) verbunden ist, daß die in der Ansteuer-Reihenfolge an erster und dritter Stelle liegenden Transistoren (5, 6) mit ihren Emittern mit dem zweiten Schenkel und die in der Ansteuer-Reihenfolge an zweiter und vierter Stelle liegenden Transistoren (7, 8) mit ihren Emittern mit dem dritten Schenkel der Widerstands-Sternschaltung verbunden sind.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die drei Widerstände der Sternschaltung gleiche Widerstandswerte aufweisen.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwei Regelverstärker (21, 22) mit invertierendem und nicht-invertierendem Eingang vorgesehen sind, deren Ausgänge über Entkopplungswiderstände (25 bis 28) mit den Basen der in der Ansteuer-Reihenfolge an erster und dritter (5, 6) bzw.

an zweiter und vierter Stelle liegenden Transistoren (7, 8) verbunden sind und deren Eingänge mit einer Referenzspannungsquelle und mit dem zweiten bzw. dem dritten Schenkel der Widerstands-Sternschaltung verbunden sind.