DE3032838A1

DE3032838A1 - Vorrichtung zur steuerung von zwei schrittschaltmotorspulen in einem elektronischen zeitmessgeraet

Info

Publication number: DE3032838A1
Application number: DE19803032838
Authority: DE
Inventors: Fridolin Neuenburg Wiget
Original assignee: Ebauches SA
Current assignee: Ebauches SA
Priority date: 1979-09-07
Filing date: 1980-08-30
Publication date: 1981-04-02
Also published as: JPS5646697A; CH632128GA3; CH632128B; GB2058414A; FR2465358A1; FR2465358B1; GB2058414B

Description

Beschreibung zum Patentgesuch

Firma Ebauchs S.A., fauborug de l'Höpital, CH-2001 Neuchatel

"Vorrichtung zur Steuerung von zwei Schrittschaltmotorspulen in einem elektronischen Zeitmeßgerät"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur nicht-simultanen Steuerung von zwei Schrittschaltmotorspulen in einem elektronischen Zeitmeßgerät durch polarisierte elektrische Impulse.

Auf dem Gebiet der Zeitmeßtechnik ist es bekannt, Schrittschaltmotoren für die Betätigung von Zeigern oder anderen Anzeigeelementen wie Datumsanzeigern über ein Räderwerk zu verwenden. Die Spule eines Schrittschaltmotors dieser Bauart wird im allgemeinen durch polarisierte elektrische Impulse bestimmter Frequenz gespeist. Diese Frequenz erhält man aus einem Quarzoszillator, dem mehrere Frequenzteiler nachgeschaltet sind.

Die US-PS 3 742 697 offenbart eine Anordnung, die p-larisierte elektrische Impulse liefert und zwei parallel an die Plus- bzw. Minusklemme der Batterie angeschlossene Zweige umfaßt, welche jeweils zwei zwischen Sättigungszustand und Sperrzustand umschaltbare Transistoren umfassen. Der Motor ist zwischen die Verbindungspunkte der Transistoren beider Zweige gelegt.

Fig. 1 zeigt eine solche Brückenschaltung. Die Transistoren T bis T. werden alternativ jeweils zu zweit (T-T bzw. T₃-T₃) durch aufeinanderfolgende Impulse mit einer bestimmten Frequenz gesättigt, die man mittels eines Logikschaltkreises {nicht dar-

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-■■■-■■. - aufgestellt) erhält und mit denen die Basisanschlüsse' der Transistoren T bis T. über die Strombegrenzungswiderstände R₁ bis R. ansteuert. Demgemäß erhält der Motor M. nacheinander und alternierend positive bzw. negative Impulse. In dieser Figur sind wie in den anderen Figuren mit den Pfeilen Plus bzw. Minus schematisch die Stromrichtungen in der Motorwicklung angedeutet, oder anders ausgedrückt, ob an ihm ein positiv oder negativ polarisierter Impuls aufgeschaltet wird.

Es ist ferner bekannt, zwei Schrittschaltmotoren -in ein und derselben Uhr zu verwenden. In einem solchen Fall kann beispielsweise einer der Motoren den Sekundenzeiger und den Minutenzeiger antreiben, während der andere den Stundenzeiger und die Datumsanzeige antreibt. Diese Ausbildung ermöglicht es, die Uhr mit einfachen Mitteln gleichzeitig hinsichtlich Aufbau und Anwendung auszustatten, um eine Korrektur der Daten, welche sie anzeigt, zu ermöglichen, sowie ein einfaches Wechseln der Zeitzone, oder auch beispielsweise das Vorsehen einer Uhr mit Chronographen-Funktion. Ein Beispiel für eine solche Uhr mit zwei Schrittschaltmotoren ist in der FR-PS 2 394 840 beschrieben.

Wenn, wie in Fig. 2 dargestellt, die Schaltung nach Fig. 1 in einer Uhr mit zwei Motoren M1 und M2 verwendet wird, so werden acht Transistoren T_n. bis T₁ „ und acht Widerstände R_c bis R.. _o

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benötigt, und vier Klemmen müssen an dem integrierten Schaltkreis für die Verbindung mit diesen Motoren vorgesehen werden.

Nun sind aber diese Transistoren Leistungstransistoren, welche im Gegensatz zu den Logikschaltkreisen, von denen sie gesteuert werden, einen erheblichen Platz auf dem integrierten Schaltkreis benötigen. Eine solche Lösung steht demgemäß der zunehmenden Miniaturisierung und einer Verringerung des Herstellungspreises entgegen. Eine Verringerung der Anzahl von Klemmen des integrierten Schaltkreises ist ferner wünschenswert, um dessen Zuverlässigkeit zu verbessern und außerdem auch seine Herstellungskosten zu verringern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zur Steuerung von zwei Schrittschaltmotoren zu schaffen unter

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Verwendung einer verringerten Anzahl von Transistoren, womit die Anzahl von Klemmen und die Herstellungskosten der Schaltung gesenkt werden können, in welcher diese Transistoren integriert sind.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 definiert.

Die beigefügten Zeichnungen erläutern bestimmte Ausführungsformen des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung,

Fig. 1 zeigt eine Steuerschaltung für einen Schrittschaltmotor nach dem Stand der Technik.

Fig. 2 zeigt eine Anwendung der Schaltung nach Fig. 1 bei einem Gerät mit zwei Schrittschaltmotoren.

Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform der Anordnung gemäß der Erfindung.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Anordnung gemäß der Erfindung und

Fig. 5 zeigt schematisch einen Festwertspeicher, der bei der Anordnung gemäß der Erfindung einsetzbar ist.

Die Figuren 1 und 2 wurden bereits einleitend behandelt.

Die Anordnung nach Fig. 3 umfaßt drei parallel geschaltete Schaltungszweige, die an die Plus- bzw. Minusklemmen einer nicht dargestellten Quelle für elektrische Energie angeschlossen sind. Jeder Zweig wird von einem PNP-Transistor und einem NPN-Transistor gebildet, deren Emitter jeweils an die positive bzw. negative Klemme der Quelle geschaltet sind und deren Kollektoren miteinander verbunden sind. Diese PNP-Transistoren werden mit den Bezugszeichen To, T₁₅ und T₇ bezeichnet und die NPN-Transistoren mit T ,T bzw. T .Die Spule des Motors M1 ist· zwischen die Kollektoren der Transistoren T.^ ^un^ T . einerseits und die Kollektoren der Transistoren T₇ und T „ andererseits gelegt. Ähnlich ist die Spule des MotorsM2 zwischen die Kollektoren der Transistoren T₁_ und T_1c einerseits, die Transistoren T₁₇ und T _ andererseits geschaltet.

Fig. 4 zeigt eine Ausfuhrungsvariante, die sich von derjenigen nach Fig. 3 nur darin unterscheidet, daß die PNP-Transistoren durch

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MOS-Feldeffekt- Transistoren mit P-Kanal ersetzt sind, bezeichnet mit T₁Q/ ^τ->·ι bzw. T„₃, während die NPN-Transistoren durch MOS-Feldeffekttransistoren mit N-Kanal ersetzt sind, bezeichnet mit T-, T „ bzw. T„,.

In beiden beschriebenen Ausführungsformen können, da die beiden Motoren M1 und M2 nicht gleichzeitig zu funktionieren brauchen, die Transistoren T. -, und T._o, bzw. T₀₀ und T„., welche beiden Motoren gemeinsam zugeordnet sind, die gleichen Abmessungen im integrierten Schaltkreis besitzen wie die anderen Transistoren T₁₃ bis T.g bzw. T_g bis T₃₃. Darüber hinaus ist eine einzige Klemme erforderlich, um den gemeinsamen Punkt der Transistoren

T._ und T₁₀ bzw. T₀₀ und T„. mit den Mot 1 / Io 16 24

integrierten Schaltkreises zu verbinden.

T._ und T₁₀ bzw. T₀₀ und T„. mit den Motoren außerhalb des 1 / Io 16 24

Die Basisanschlüsse der Transistoren T₁- bis T._Q bzw. die

I j to

Steuerelektroden der Transistoren Τ._ bis T». werden von einer Steuerschaltung, für die ein Ausführungsbeispiel weiter unten beschrieben wird, mit Signalen definierter Dauer und Polarität derart beaufschlagt, daß die gewünschten Transistoren gesperrt bzw. durchgeschaltet werden, um den einen oder den anderen Motor in der einen oder anderen Richtung zum Umlauf zu bringen.

Wenn beispielsweise ein Logiksignal "0" an die Transistoren T , T₅, T 7, T₉, T oder T₃₃ angelegt wird, so bewirkt es deren Durchschaltung, während ein Logiksignal "1" ihre Sperrung zur Folge hat. Die Transistoren T₄, T , Tg, T„_Q, T „ und T . dagegen werden durch ein Logiksignal "1" durchgeschaltet und durch ein Logiksignal "0" gesperrt. Wie es bei Logikschaltkreisen allgemein üblich ist, versteht man hier unter einem Logiksignal "0" bzw. "1" ein Signal mit gleicher Spannung wie der negative Pol bzw. positive Pol der Speisequelle.

Um in den Motor.M1 einen positiven Strom einzuspeisen, in Richtung des mit Plus bezeichneten Pfeiles, muß man die Transistoren T, . und T..- bzw. T₃₀ und T_^ durchschalten. Um einen negativen Strom in den gleichen Motor einzuspeisen, muß man die Transistoren T₁₃ und T.g bzw. T _ und T„. durchschalten.

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In ähnlicher Weise gilt, daß zum Einspeisen eines positiven Stromes in den Motor M2 die Transistoren T₁ und T₁., bzw. T„„

Ib \ I ZZ

und T„₃ durchgeschaltet werden müssen, und um in denselben Motor einen negativen Strom einzuspeisen, muß man die Transistoren

T_1c und T₁₀ bzw. T_, und T„. durchschalten. 15 Io 21 24

Die notwendigen Signale können beispielsweise von einem Festwertspeicher geliefert werden, wie er etwa in Fig. 5 dargestellt ist.

Dieser Festwertspeicher weist sechs Ausgänge S1 bis S6 auf, bei denen es sich um die Datenausgänge handelt, und die dazu bestimmt sind, über die Widerstände R₁₀ bis R₁₀ an die Basis-

U Io

anschlüsse der Transistoren T _ bis T „ angelegt zu werden, oder auch direkt an die Steuerelektroden der Transistoren T.« bis T₄. Der Festwertspeicher weist drei mit E., E bzw. E bezeichnete Eingänge als Adresseneingänge auf, die von einem nicht dargestellten Steuerkreis Logiksignale empfangen, von denen jede Kombination einem Zustand der Sperrung, des Kurzschlusses oder des Durchlasses eines positiven oder negativen Stromes in den einen oder anderen Motor zugeordnet ist.

Dieser Steuerkreis ist nicht dargestellt, da sein Schema abhängt von der Funktion, die jedem der Motoren zugeordnet ist und den automatischen oder manuellen Einrichtungen, die für ihre Steuerung vorgesehen werden. Die Schaltung umfaßt in jedem Fall eine Zeitbasis und Logikschaltkreise, die in Abhängigkeit von durch die Zeitbasis gelieferten Signale und von Betätigungseinrichtungen Logiksignale liefern, die in jedem Augenblick an die Eingänge E1 bis E3 des Festwertspeichers anzulegen sind.

Die nachstehende Tabelle faßt die Funktion der Steuerschaltung zusammen:

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	STATUS	M₂	EINGÄNGE	^E2	^E3	AUSGÄNGE	^S1	^S2	^S3	^S4	^S5	^S6
	^M1	SP	^E1	O	O	1	O	1	O	1	O
1	SP	SP	O	1	O	1	1	1	O	O	O
2	+	SP	O	O	1	O	O	1	O	1	1
3	-	SP	O	1	1	1	1	1	O	1	T
4	KS	+	O	1	O	1	O	1	1	O	O
5	SP	-	1	O	1	1	O	O	O	1	1
6	SP	KS	1	1	1	1	O	1	1	1	1
7	SP	KS	1	O	O	O	O	O	O	1	1
8	KS	1

In dieser Tabelle bedeuten die Angaben in den beiden ersten Spalten "STATUS" die unterschiedlichen Kombinationen möglicher Zustände der beiden Motoren M1 und M2. In diesen Spalten bedeutet "SP", daß der in der Kopf zeile angegebene Motor außer Betrieb ist, "KS" bedeutet, daß seine Wicklung kurzgeschlossen ist (die Wicklung eines Schrittschaltmotors wird im allgemeinen am Ende jedes Antriebsimpulses kurzgeschlossen, um die Dauer der Schwingungen des Rotors um seine Gleichgewichtsposition herabzusetzen), "+" bzw. "-" bedeuten, daß ein positiver bzw. negativer Strom den Motor durchfließt.

Die drei mit "EINGÄNGE" überschriebenen Spalten geben ein Beispiel für Kombinationen der drei Logiksignale, die von der Steuerschaltung für jeden der acht möglichen Zustände erzeugt werden können, welche in den ersten beiden Spalten aufgezählt sind; diese Logiksignale werden an die Eingänge E1 bis E3 des Festwertspeichers gelegt.

Die sechs letzten Spalten unter dem Titel "AUSGÄNGE" bezeichnen die Logikzustände, welche die Ausgänge S bis S_g des Festwertspeichers für jede der Kombinationen von Eingangslogxksignalen annehmen. Man kann erkennen, daß die Kombinationen der Logikweiche die einzigen sind, die überhaupt vorliegen können, so ausgelegt sind, daß die

zustände an den Ausgängen S. bis S,,

I D

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Transistoren T₃ bis T „ bzw. T₉ bis T„. nur unter den gewünschten Bedingungen durchgeschaltet werden. Die Motoren M1 und M2 erhalten demgemäß niemals gleichzeitig Strom, und die beiden Transistoren einunddesselben Zweiges (T₁₃ und T₁₄, T₁₅ und T₁₆, etc.) sind niemals gleichzeitig leitend.

Es wird offensichtlich, daß die vorliegende Anordnung auch verwendet werden könnte, um einen einzigen Motor mit zwei Wicklungen zu steuern, wie etwa den Schrittschaltmotor mit zwei Drehrichtungen, der in der US-PS 4 144 467 beschrieben ist.

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Claims

Patentansprüche

Λ J Anordnung zur nicht-simultanen Steuerung von zwei in einem Zeitmeßgerät vorgesehenen Schrittschaltmotorspulen durch polarisierte elektrische Impulse, dadurch gekennzeichnet, daß sie drei parallelgeschaltete und an die Klemmen einer Energiequelle angeschlossene Schaltungszweige umfaßt, die jeweils von zwei in Serie liegenden Transistoren gebildet sind, weiche unabhängig voneinander steuerbar sind zum Festlegen der selektiven Funktion der Spulen und der Polarität der Impulse, und daß die Spulen einerseits beide an den Verbindungspunkt der beiden einen Schaltungszweig bildenden Transistoren und andererseits jeweils an den Verbindungspunkt der beiden, einen zweiten bzw. einen dritten Schaltungszweig bildenden Transistoren angeschlossen sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren Feldeffekttransistoren sind und daß jeder Schaltungszweig einen P-Kanal-Feldeffekttransistor und einen N-Kanal-Feldeffekttransistor umfaßt.

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