DE3342448A1

DE3342448A1 - Method for controlling and regulating a stepping motor

Info

Publication number: DE3342448A1
Application number: DE19833342448
Authority: DE
Inventors: Sandor 7730 Villingen-Schwenningen Gyarmati; Bernhard Otto; Horst Zimmermann
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1983-11-24
Filing date: 1983-11-24
Publication date: 1985-06-05

Abstract

A method for controlling and regulating a stepping motor. The stepping motor is intially moved to a specific initial position by means of a current in a specific coil of the stepping motor. The motor is then caused to start in the correct direction by cyclically driving the coils, until the electronic regulation is initiated on reaching a specific rotation speed. <IMAGE>

Description

Verfahren zur Steuerung und Regelung einesMethod for controlling and regulating a

Schrittmotors.Stepper motor.

Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung zum Anlaufen und Regeln eines Schrittmotors mit elektronischer Kommutierung.The invention relates to the control for starting and regulating a stepper motor with electronic commutation.

ei fremdkommutierten Schrittmotoren müssen verschiedenartige Aufnehmer vorhanden sein, einer zur elektronischen Kommutierung sowie einer zur Messung zur Drehgeschwindigkeit. Für einen Dreiphasen-Motor sind zur Kommutierung drei Aufnehmer notwendig. Diese bestehen im allgemeinen aus am Umfang des Motors um bestimmte Winkel versetzte Hallelemente, von denen je eineseiner Spule des Schrittmotors zugeordnet ist. Die Stromrichtung in der Spule und die Drehrichtung des Motors werden dadurch festgelegt. Die Verwendung von Hallelementen bedingt jedoch eine aufwendige elektronische Schaltung zur Verstärkung der Impulse und durch die Anzahl der Aufnehmer ist eine derartige Anordnung verhältnismäßig teuer.Externally commutated stepper motors need different types of transducers be available, one for electronic commutation and one for measurement Turning speed. There are three transducers for commutation for a three-phase motor necessary. These generally consist of a certain angle on the circumference of the engine offset Hall elements, one of which is assigned to a coil of the stepping motor is. The direction of current in the coil and the direction of rotation of the motor are thereby determined set. However, the use of Hall elements requires a complex electronic system Circuit for amplifying the impulses and by the number of transducers is one such an arrangement is relatively expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand zur Steuerung eines derartigen Motors wesentlich zu verrringern. Durch die angemeldete Erfindung soll ein eindeutiges Anlaufen des Motors in der richtigen Richtung gewährleistet werden. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebene Erfindung gelöst.The invention is based on the task of controlling the effort to reduce such a motor significantly. Through the registered invention is intended to ensure that the motor starts up clearly in the correct direction will. This object is achieved by the invention specified in the claim.

Die Erfindung bringt gegenüber dem Stand der Technik einen Preisvorteil, wenn zur Durchführung des Verfahrens ein ohnehin in einem Gerät, wie z.B. in einem Videorecorder mit einem Schrittmotor vorhandener Microprozessor verwendet wird.The invention brings a price advantage over the prior art, if, to carry out the method, an already in a device, such as in a Video recorder with a stepper motor using an existing microprocessor.

Nachstehend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnung erläutert werden.In the following, the invention will be based on an exemplary embodiment Will be explained with the help of the drawing.

Das Beispiel bezieht sich hierbei auf die Steuerung eines Kopftrommelmotors in einem Videorecorder, wobei die zur Durchführung der Steuerung des Motors eingezeichneten einzelnen Funktionsblöcke in ihrer Wirkungsweise durch das Programm eines Microprozessors ersetzbar sind.The example relates to the control of a head drum motor in a video recorder, the ones shown for performing the control of the motor individual function blocks in their mode of operation through the program of a microprocessor are replaceable.

Ein Dreiphasenschrittmotor 1 mit den drei Spulen 2. 3 und 4 wird z. B. mit 6 Impulsen pro Umdrehung angetrieberl Auf der Motorachse ist ein magnetischer Aufnehmer 5 sowie sin optischer Aufnehmer 6 angebracht. Der magnetische Aufnehmer 5 gibt pro Umdrehung z.B. 48 Impulse ab und der optische Aufnehmer 6 gibt 6 Impulse pro Umdrehung ab.A three-phase stepper motor 1 with the three coils 2. 3 and 4 is z. B. with 6 pulses per revolution driven. On the motor axis is a magnetic one Sensor 5 and optical sensors 6 are attached. The magnetic pick-up 5 emits e.g. 48 impulses per revolution and the optical pick-up 6 emits 6 impulses per revolution.

Die Steuerung des Motors 1 läuft in drei Phasen ab. Sie besitzt eine Positionierungsphase, eine Anlaufphase und eine Regelphase die nachfolgend beschrieben werden.The control of the motor 1 takes place in three phases. She owns one Positioning phase, a start-up phase and a control phase are described below will.

1. Positionierungsphase Diese Phase wird durch Betätigen eines Schalters 7 ausgelöst. Eine an diesen angeschlossene für einige Sekunden aktivierte monostabile Kippstufe 8 setzt den Dezimalzähler 9 sowie die beiden Binärzähler 10 und 11 zurück. Gleichzeitig wird der Ausgang U des D/A-Wandlers 25 über den Eingang S auf maximalen Strom gesetzt, wodurch die Spule 2 einen maximalen Stromimpuls erhält. Der "0" - Ausgang schließt einen Schalter 12, welcher den Ausgang U an den Eingang eines Verstärkers 13 schaltet, dessen Ausgang mit der ersten Spule 2 des Motors 1 verbunden ist. Durch den durch diese fließenden Strom wird der Motor in eine bestimmte Position gebracht. Die negative Impulsflanke der monostabilen Kippstufe 8, die die Zähler 9, 10 und 11 zurückgesetzt hat,aktiviert eine zweite monostabile Kippstufe 17, welche nach einer gewissen Verzögerung einen Impuls auf den Clock-Eingang des Dezimalzählers 9 abgibt, so daß sein "1" - Ausgang den Schalter 14 schließt, so daß die Ausgangsspannung U des D/A-Wandlers 25 über den Verstärker 16 an die Spule 3 des Motors 1 gelangt, so daß dieser um eine Teil - Umdrehung weiter gedreht wird. Hierdurch wird der Motor von einer definierten Grundstellung aus in eine bestimmte vorgegebene Richtung gedreht, so daß die Positionierungsphase hiermit beendet ist.1. Positioning phase This phase is activated by pressing a switch 7 triggered. A monostable connected to this activated for a few seconds Flipper 8 resets the decimal counter 9 and the two binary counters 10 and 11. At the same time, the output U of the D / A converter 25 via the input S is at maximum Current set, whereby the coil 2 receives a maximum current pulse. The "0" - Output closes a switch 12, which connects the output U to the input of an amplifier 13 switches, the output of which is connected to the first coil 2 of the motor 1. By the current flowing through these moves the motor into a certain position. The negative pulse edge of the monostable multivibrator 8, which counters 9, 10 and 11 has reset, activates a second monostable multivibrator 17, which after a certain delay a pulse on the clock input of the decimal counter 9 outputs, so that its "1" output closes switch 14, so that the output voltage U of the D / A converter 25 reaches the coil 3 of the motor 1 via the amplifier 16, so that it is rotated further by a partial turn. This will make the engine rotated from a defined basic position in a certain predetermined direction, so that the positioning phase is hereby ended.

2. Anlaufphase Sobald der Motor eine Position erreicht, bei der eine der drei Spulen 2, 3 oder 4 umgeschaltet werden muß, gibt der optische Aufnehmer 6 über den Schalter 15 einen Impuls ab, der den Dezimalzähler 9 weiterschaltet, so daß in zyklischer Reihenfolge über die "0", "1", und "2" - Ausgänge, Schaltkontkontakte 12, 14, 18 die Verstärker 13, 16 und 19 angesteuert werden, die die Spulen 2, 3 und 4 aktivieren. In der Anlaufphase wird der Rotor des Motors 1 konstant beschleunigt. Durch die vom Verstärker 20 abgegebenen Impulse des optischen Aufnehmers 6 wird über einen Schalter 21 der Binärzähler 11 hochgezählt, der z.B. nach 24 Impulsen, d.h.2. Start-up phase As soon as the motor reaches a position in which one of the three coils 2, 3 or 4 has to be switched, gives the optical pickup 6 sends a pulse via switch 15, which advances the decimal counter 9, so that in cyclical order via the "0", "1", and "2" outputs, switching contacts 12, 14, 18 the amplifiers 13, 16 and 19 are controlled, which the coils 2, 3 and activate 4. In the start-up phase, the rotor of the motor 1 is accelerated constantly. Due to the pulses emitted by the amplifier 20 from the optical pickup 6 The binary counter 11 is counted up via a switch 21, which e.g. after 24 pulses, i.e.

nach 4 Umdrehungen des Motors an seinem Ausgang einen Impuls abgibt, welcher den Schalter 21 betätigt, so daß der Zähler 11 keine Impulse mehr erählt. Der Ausgang des Binärzählers 11 schaltet außerdem den Umschalter 15 um, so daß der Ubertrag-Ausgang des Binärzählers 10 an den Clock-Eingang des Dezimalzählers 9 geschaltet wird. Außerdem schließt der Ausgang des Binälzahlers 11 einen Kontakt 22, der die vom übertragausgang des Binurzählers 10 abgegebenen Impulse an eine digitale Regelschaltung 23 schaltet. Da der magnetische Aufnehmer 5 48 Impulse pro Umdrehung des Motors 1 über einen Verstärker 24 an den Clock-Eingang des Binärzählers 10 abgibt, entstehen am übertragausgang des Binärzählers 10 pro Umdrehung des Motors 1 sechs Impulse. Hiermit ist die Anlaufphase beendet.emits a pulse at its output after 4 revolutions of the motor, which actuates the switch 21 so that the counter 11 no longer counts pulses. The output of the binary counter 11 also switches the switch 15, so that the The carry output of the binary counter 10 is connected to the clock input of the decimal counter 9 will. In addition, the output of the binary counter 11 closes a contact 22, which the from the transfer output of the binary counter 10 pulses to a digital control circuit 23 switches. Since the magnetic pickup 5 has 48 pulses per revolution of the motor 1 outputs via an amplifier 24 to the clock input of the binary counter 10, arise At the transfer output of the binary counter 10, six pulses per revolution of the motor 1. This ends the start-up phase.

3, Regelphase Wenn der Kontakt 22 geschlossen ist, hat der Motor 1 eine genügend hohe Drehgeschwindigkeit erreicht so daß die Regelung 23 anfängt zu arbeiten. Um eine konstante Drehzahl zu gewährleisten, wandelt die digitale Regelschaltung 23 die Frequenz f der von magnetischen Aufnehmer 5 erzeugten Impulse in eine Regelspannung u um, die auf die Spulen 2, 3 und 4 des Motors 1 gegeben wird.3, control phase If contact 22 is closed, motor 1 a sufficiently high rotational speed is reached so that the control 23 begins to work. The digital control circuit converts to ensure a constant speed 23 the frequency f of the pulses generated by the magnetic pickup 5 in a control voltage u to which is put on the coils 2, 3 and 4 of the motor 1.

Der Binärzähler 10 steuert den D/A-Wandler 25 derart an, daß dessen Ausgangsspannung den Strom durch die Spulen für einen gleichmäßigen Lauf des Motors anpaßt.The binary counter 10 controls the D / A converter 25 so that its Output voltage the current through the coils for smooth running of the motor adapts.

Claims

Claims for the control and regulation of a stepper motor with electronic commutation through cyclic control of the coils of the stepper motor with the help of a rigidly coupled with the motor axis, cooperating with a light source, Optical disc emitting pulses as well as with a rigidly coupled to the motor axis, magnetized disc cooperating with a magnetic pick-up, d a d u r c h e k e n n n n e i c h n e t that initially in a positioning phase a certain coil of the stepper motor receives a current pulse, causing the rotor of the engine in a certain. predetermined position is brought, whereupon in a Start-up phase the coils of the motor via the output by means of the optical disc Receive pulses in the correct order to start the motor, after which in a subsequent control phase when a certain rotational speed is reached of the motor via the magnetized disc an electronic speed control he follows.

2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that to achieve a uniform force curve during rotation a commutation step of the motor via the output of the binary counter (10) controlled D / A converter (25) the current through the coils (2, 3, 4) the force curve is aligned.