Elektronische Schaltung für Schritt-Motoren Electronic circuit for stepper motors
Gegenstand der Erfindung ist eine elektronische Spezialschaltung
für die Steuerung von Schritt-Motoren, die abwechselnd in beiden Drehrichtungen
betrieben werden. Wie bekannt, sind Schritt-Motoren Elektromotoren, deren Läufer
sich bei Ansteuerung eines Statorspulen-Stromkreises nur um einen bestimmten Winkel
weiterdreht, wenn das Drehmoment der Belastung angepaßt ist. Der Läufer dreht sich
hierbei also nur so lange, bis sich die Pole des entsprechenden Laufer-Polkranzes
in gleicher Stellung wie die Pole des entsprechenden Stators befinden, also einander
deckungsgleich gegenüberstehen. Bei der zweiten Betriebsart dreht sich der Läufer
zeitlich ununterbrochen, wie der Laufer eines normalen Elektromotors. The invention relates to a special electronic circuit
for controlling stepper motors that alternate in both directions of rotation
operate. As is known, stepper motors are electric motors, their rotors
when controlling a stator coil circuit only by a certain angle
continues to turn when the torque is adapted to the load. The runner turns
in this case only until the poles of the corresponding Laufer pole ring
are in the same position as the poles of the corresponding stator, i.e. each other
are congruent. In the second operating mode, the rotor rotates
uninterrupted in time, like the runner of a normal electric motor.
In Figur 1 ist eine derartige Ansteuer-Schaltung für einen Schrittmotor
mit 3 Statorspulen oder 3 Paar Statorspulen dargestellt, die sich speziell für einen
3-Stator-Schrittmotor nach P .............. eignet. Fur einen Schrittmotor nach
der Haupt-Patentanmeldung:(P 31 19 733.7), der 4-Statoren aufweist, muß diese Schaltung
durch Einfügen einer weiteren Schaltungseinheit auf 4 Schaltungseinheiten erweitert
werden. In Figure 1 is such a control circuit for a stepping motor
shown with 3 stator coils or 3 pairs of stator coils, which are specially designed for a
3-stator stepper motor according to P .............. is suitable. For a stepper motor after
of the main patent application: (P 31 19 733.7), which has 4 stators, must have this circuit
expanded to 4 circuit units by adding another circuit unit
will.
In Figur 2 ist die Type B dieser Ansteuer-Schaltung dargestellt und
in Figur 3 das Impulsdiagramm für die Schaltung Type A, welche in Figur 1 dargestellt
ist. In Figur 4 bis 6 sind 3 weitere Impulsdiagramme dargestellt. Für die Ansteuer-Ausgänge
A, B und C gilt hierbei auch die Figur 3. In Figure 2, the type B of this control circuit is shown and
FIG. 3 shows the timing diagram for the type A circuit shown in FIG
is. In Figure 4 to 6, 3 further pulse diagrams are shown. For the control outputs
A, B and C, FIG. 3 also applies here.
Die Ansteuerschaltung Type A für einen 3-Stator-Schrittmotor (Figur
1) besteht aus 6 Flipp-Flopps 1 bis 6, von denen jeweils 2 ein Doppel-Flipp-Flopp
bilden. An weiteren Teilen besteht diese Schaltung aus 6 Ubergangsschaltungen 7
bis 12 und 3 Verteilerschaltungen 13 bis 15 und den Eingangs-Schaltungen 16 bis
18, die aus je einer Oder-Schaltung mit 2 Eingangen und einer Oder-Schaltung mit
3 Eingängen bestehen. Die Verteiler-Schaltungen 13 bis 15 bestehen aus je 4 Und-Schaltungen
mit
je 2 Eingängen. Die Teile 19 bis 21 sind 3 Ausgangs-Und-Schaltungen. Die Ausgänge,
welche die Transistoren der Last-Stromwege (Statorspulen-Stromwege) ansteuern, haben
die Bezeichnungen A, B und 5. Die Impuls-Ansteuer-Leitungen haben die Bezeichnungen
a,und b. Die Ansteuer-Leitung für die Vorwärts-Drehrichtuiig hat die Bezeichnung
c und die Ansteuer-leitung für die Rückwärts-Drehrichtung die Bezeichnung d. Die
Start-Vor-Ansteuerleitung hat die Bezeichnung e. Die Spule des ersten Stators wird
über einen Transistor vom Ausgang A angesteuert und die Spule des zweiten Stators
ebenfalls über einen Transistor vom Ausgang B. Die Spule des dritten Stators wird
auch über einen Transistor vom Ausgang C angesteuert. Durch Anlegen von H-Potential
an die Steuerleitung c wird der Schrittmotor auf Vorwårts-Lauf eingestellt und durch
Anlegen von H-Potential an die Steuerleitung d auf Rücswärt lauf. Diese beiden Steuerleitungen
c und d können durch eine Negierschaltung miteinander verbunden sein. Die Start-Einstellung
erfolgt durch gleichzeitiges oder aufeinander-folgendes Anlegen von H-Potential
an die Steuerleitungen e und a. Damit haben nach offizieller Darstellung die Flipp-Flopps
1 und 2 an ihrem rechts-seitigen Ausgang H-Potential; in Wirklichkeit hat nach dieser
Start-Voransteuerung das Flipp-Flopp 1 an seinem links-seitigen Ausgang H-Potential
und das Blipp-Blon 2 an seinem rechts-seitigen Ausgang H-Potential. Nach dieser
Start-Voransteuerung haben die Flipp-Flopps 3 und 5 an ihrem rechts-seitigen Ausgang
H-Potential und die Flipp?lopps 4 und 6 an ihrem links-seitigen Ausgang H-Potential.
Die hnsteuerung eines Läuferschritts erfolgt durch aufeinander-folgendes Anlegen
von. H-Potential an die Steuerleitungen b und a in der Reihenfolge b - a. Hierbei
wird nach dem Anlegen von H-Potential an die Leitung b das Flipp-Plopp 3 von Flipp-Flopp
2 angesteuert und das Flipp-Flopp 5 von Flipp-Flopp 4 angesteuert und das Flipp-Flopp
1 von Flipp-Flopp 6 angesteuert und hat der Ausgang A L-Potential und die Ausgänge
B und C L-Potential. Hierbei hat der Ausgang A sein H-Potential, weil die Steuerleitung
a 2 eine Abzweigung der Steuerleitung a ist und die Steuerleitung a erst nachfolgend
an H-Potential gelegt wird. Dann wird die Steuerleitung a an H-Potential gelegt,
bei gleichzeitigem Anlegen der Steuerleitung b an L-?otential, womit die Flipp-Flopps
2, 4 und 6 angesteuert weren und außerdem die Und-Schaltungen 19 bis 21 vor-angesteuert
werden.
Da nun einerseits das Flipp-Flopp 4 von Plipp-Flopp 3 angesteuert ist und andererseits
auch die Und-Schaltung 20 vor-angesteuert ist, hat der Ausgang B somit H-Potential
und dreht sich der Läufer in Vorwärts-Drehrichtung, weil zuvor die Pole des Stator
1 Uberdeckung hatten. Vor jedem Anlauf muß der tchritt-Motor in die Drehstellung
0 gebracht werden, in der die Pole des Stators 1 deckungsgleich mit den zugehörigen
Läuferpolen sind. Bei der Ausführung 2 dieser Schrittmotoren ist die Null-Stellung
des Motors diejenige Stellung, in der sich die Pole des Stators 3 mit den zugehörigen
Läuferpolen in gleicher Stellung befinden. Während der Dauer der Ansteuerung der
Steuerleitungen a und a 2 mit H-Potential nähern sich die Pole des Laufer-Polkranzes
2 den Polen des Stators 2 auf ihren kleinsten Luft-Abstand und bewirken damit die
Weiterdrehung des Läufers um einen Läuferschritt (um eine Polteilung). Damit ist
die Weiterdrehung des Läufers um einen Eäuferschritt abgeschlossen. Der nächste
Läuferschritt, der durch den Stator 3 bewirkt wird, kommt auch dadurch zustande,
daß aufeinanderfolgend die Steuerleitungen b und a mit H-Potential angesteuert werden
in der Reihenfolge b - a. Die Um-Schaltung von Vorwärts-Drehrichtung auf RucKwårtsdrehrichtung
und umgekehrt erfolgt entweder nach Weiterdrehung des Laufers, solange die Leitungen
a und a 2 noch mit H-Potential angesteuert sind oder in den Ansteuer-Pausen p (Figur
und 6). The type A control circuit for a 3-stator stepper motor (Fig
1) consists of 6 flip-flopps 1 to 6, of which 2 each are a double flip-flop
form. In other parts, this circuit consists of 6 transition circuits 7
to 12 and 3 distribution circuits 13 to 15 and the input circuits 16 to
18, each consisting of an OR circuit with 2 inputs and an OR circuit with
There are 3 entrances. The distributor circuits 13 to 15 each consist of 4 AND circuits
with
2 entrances each. Parts 19 to 21 are 3 output AND circuits. The exits,
which control the transistors of the load current paths (stator coil current paths)
the designations A, B and 5. The pulse control lines have the designations
a, and b. The control line for the forward direction of rotation has the designation
c and the control line for the reverse direction of rotation is named d. the
Start-pre-control line has the designation e. The coil of the first stator will be
controlled via a transistor from output A and the coil of the second stator
also via a transistor from output B. The coil of the third stator is
also controlled via a transistor from output C. By applying H potential
The stepper motor is set to forward running on control line c and then through
Apply H potential to control line d to run backwards. These two control lines
c and d can be connected to one another by a negative circuit. The start setting
takes place by simultaneous or successive application of H potential
to control lines e and a. According to the official report, this means the flip-flopps
1 and 2 at their right-hand output H potential; in reality it has after this
Start pre-control of the flip-flop 1 at its left-hand output H-potential
and the blipp-blon 2 at its right-hand output H potential. After this
The flip-flopps 3 and 5 have start pre-control at their right-hand exit
H-potential and the flip-ops 4 and 6 at their left-sided output H-potential.
A runner step is controlled by successive creation
from. H potential to control lines b and a in the order b - a. Here
flip-plop 3 becomes flip-flop after applying H potential to line b
2 controlled and the flip-flopp 5 controlled by flip-flopp 4 and the flip-flop
1 controlled by flip-flopp 6 and the output A has L-potential and the outputs
B and C L potential. In this case, output A has its H potential because the control line
a 2 is a branch of the control line a and the control line a only afterwards
is applied to H potential. Then the control line a is connected to H potential,
with simultaneous application of the control line b to L-? otential, with which the flip-flopps
2, 4 and 6 were controlled and the AND circuits 19 to 21 were also pre-controlled
will.
Since on the one hand the flip-flopp 4 is controlled by the flip-flopp 3 and on the other hand
the AND circuit 20 is also pre-activated, the output B thus has H potential
and the rotor rotates in the forward direction of rotation, because previously the poles of the stator
1 had coverage. Before each start-up, the tchritt motor must be in the rotary position
0 are brought, in which the poles of the stator 1 are congruent with the associated
Are rotor poles. In the case of version 2 of these stepper motors, the zero position is
of the motor that position in which the poles of the stator 3 with the associated
Rotor poles are in the same position. During the duration of the activation of the
Control lines a and a 2 with H potential approach the poles of the Laufer pole ring
2 the poles of the stator 2 to their smallest air distance and thus cause the
Further rotation of the rotor by one rotor step (by one pole pitch). So is
the further rotation of the rotor by one step is completed. The next
Runner step, which is caused by the stator 3, also comes about
that successively the control lines b and a are driven with H potential
in the order b - a. Switching from forward direction of rotation to reverse direction of rotation
and vice versa takes place either after further rotation of the rotor, as long as the lines
a and a 2 are still activated with H potential or in the activation pauses p (Fig
and 6).
Bei der Ansteuerschaltung Type B (Figur 2) haben die Leitungen c und
d kein Dauer-Potential, sondern wird je nach Drehrichtung entweder die Impuls-Ansteuerleitung
m oder die Impuls-Ansteuerleitung n mit der Impulsfolge für die Leitung b beschickt.
Falls der Schritt-Motor in Vorwärts-Dreh-Richtung laufen soll wird mit der b-Impulsfolge
die Ansteuerleitung m beschickt und falls der Schritt-Motor in Rücbwärts-Drehrichtung
laufen soll, die Ansteuerleitung n. Die Und-Schaltungen 31, 32 und 33 haben hierbei
dieselbe Funktion, wie die Und-Schaltungen 19 bis 21 der Ansteuerschaltung Type
A.In the case of the type B control circuit (FIG. 2), the lines c and
d is not a permanent potential, but becomes either the pulse control line depending on the direction of rotation
m or the pulse control line n is charged with the pulse train for line b.
If the stepper motor is to run in the forward direction of rotation, the b-pulse sequence is used
the control line m and if the step motor in reverse direction of rotation
is to run, the control line n. The AND circuits 31, 32 and 33 have this
the same function as the AND circuits 19 to 21 of the control circuit Type
A.
Bei den Schaltungen Type A Ausführung 2 und bei den Schaltungen Type
B Ausführung 2 sind an den Stellen r und v aller Flipp-Flopps in LeitricSung Dioden
angeordnet.For type A circuits, version 2 and for type
B version 2 are at the points r and v of all flip-flopps in LeitricSung diodes
arranged.
L e e r s e i t eL e r s e i t e