DE3401461A1 - Digital geregelte positonieranordnung - Google Patents

Digital geregelte positonieranordnung

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DE3401461A1
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DE19843401461
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Heinrich Dipl.-Ing. Kerscher (FH), 8034 Germering
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00Control of position or direction
    • G05D3/12Control of position or direction using feedback
    • G05D3/14Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
    • G05D3/18Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device delivering a series of pulses

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

  • Digital geregelte Positionieranordnung
  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Positionierung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.
  • In Typenraddruckwerken werden für Antriebssysteme, insbesondere für den Wagen und Typenradantrieb Regelsysteme verwendet, die eine schrittweise Bewegung des Druckwerkes auf dem Wagen, sowie des Typenrades ermöglichen. Zum Antrieb werden sowohl Gleichstrommotore als auch als Gleichstrommotor betriebene Schrittmotore verwendet. Die Position des Antriebssystems wird über eine Abtasteinrichtung, einen sog. Winkelabtaster ermittelt. Auf Grund der von der Abtasteinrichtung abgegebenen Signale wird das Antriebssystem von einem Regelsystem in eine vorbestimmte Position bewegt und dort festgehalten.
  • Aus der DE-OS 30 08 289 ist eine Anordnung zur Positionierung einer Typenscheibe in einer Fernschreibmaschine bekannt. Hierbei bildet die Positionieranordnung zusammen mit dem als Gleichstrommotor betriebenen Schrittmotor einen geschlossenen Regelkreis, wobei zur exakten Positionierung ein bedarfsweise über eine Schalteinrichtung zuschaltbarer digitaler Grobregelkreis und zur Feinregelung in die Sollposition ein analoger Feinregelkreis vorgesehen sind. Zur Feinregelung muß der Abtaster also ein analoges Signal abgeben. Solche Abtaster sind aufwendige und teure Bauteile.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, für eine Positionieranordnung ein Regelsystem zur Einhaltung einer vorgegebenen Sollposition für ein Antriebssystem anzugeben, mit dem die aufwendige analoge Feinregelung vermieden wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegebenen Merkmale gelöst.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellen Ausführungsbeispieles erläutert.
  • Dabei zeigen: Fig. 1 ein Positioniersystem mit einem erfindungsgemäßen Regelsystem und Fig. 2 einige Status- und Steuersignale des Regelsystems.
  • Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild einer Positionieranordnung enthält ein aus einer Transistorschaltbrükke TS und einem Gleichstrommotor M bestehendes Antriebssystem, eine Abtasteinrichtung A und ein Regelsystem R.
  • Die an sich bekannte Transistorschaltbrücke TS dient zur Stromversorgung des Gleichstrommotors M. Sie enthält vier Schalttransistoren T1 bis T4 in Brückenschaltung und einen Inverter 1. Sie enthält weiter zwei Ansteuerstufen AS1, AS2 zur paarweisen Ansteuerung der Schalttransistoren T1 und T4 bzw. T2 und T3. Extern ist die Transistorschaltbrücke TS mit einer Spannungsquelle U und einem Bezugspotential OV verbunden.
  • Vom Regelsystem R wird die Transistorschaltbrücke TS, d.h. deren beide Ansteuerstufen AS1, AS2 mit einem Steuersignal ST angesteuert. Die Ansteuerstufe AS2 wird hierbei über den Inverter I angesteuert. Diese Steuersignale sind pulsbreitenmodulierte Rechteckwechselspannungen, so daß der Gleichstrommotor M mit Wechselstrom betrieben wird. Die Drehrichtung wird hierbei in an sich bekannter Weise durch die Differenz der Impulsbreiten aus dem positiven und dem negativen Teil der Rechteckwechselspannung bestimmt. Durch die Impulsbreitensteuerung kann der effektive Strom durch den Gleichstrommotor M sehr fein dosiert werden; dennoch liegt die volle Spannung an, so daß die Übergangswiderstände des Kollektors der Schalttransistoren T1 bis T4 eine untergeordnete Rolle spielen.
  • Die Abtasteinrichtung A besteht beispielsweise aus einer auf dem Rotor des Gleichstrommotors M angeordneten Segmentscheibe, deren Schlitze von zwei Lichtschranken abgetastet werden. Von der Abtasteinrichtung A werden zwei Statussignale SA1 und SA2 abgegeben, wobei die beiden Lichtschranken derart angeordnet sind, daß die abgegebenen Statussignale SA1, SA2 um 90o gegeneinander phasenversetzt sind.
  • Zur Funktion einer derartigen Positionieranordnung wird auf Fig. 2, Zeilen 1 bis 3 verwiesen. Dort sind in den Zeilen 1 und 2 die beiden von der Abtasteinrichtung A, d.h. von den darin enthaltenen Lichtschranken abgegebenen Statussignale SA1 und SA2 dargestellt. Das Statussignal SA1 in Zeile 1 weist Taktflanken F1 bis F5 auf. In den Zeilen 3 und 4 sind zwei verschiedene, vom Regelsystem R abgegebene Steuersignale ST dargestellt. In Zeile 3 besteht das Steuersignal ST aus einer Rechteckwechselspannung, die aus einer abwechselnden Folge von positiven und negativen Impulsen zusammengesetzt ist. Die Impulsbreite der positiven Impulse T1 und die der negativen Impulse T2 sind einander gleich.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß zur Einhaltung einer vorbestimmten Sollposition durch den Gleichstrommotor M dieser in einem kleinen Intervall um die Sollposition pendelt. Dieses Intervall ist beispielsweise bei einem Typenraddruckwerk durch die Toleranz gegeben, in der der Abdruck eines Zeichens auf dem Aufzeichnungsträger erfolgen darf. Im folgenden wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Regelsystems R beschrieben, wobei wiederum auf Fig. 2, Zeilen 1 bis 4 verwiesen wird.
  • Es wird davon ausgegangen, daß die Sollposition durch die Takt flanken F1 bis F5 des Statussignals SA1 (Fig. 2, Zeile 1) elektrisch vorgegeben ist. Um diese Sollposition einzuhalten, wird der Gleichstrommotor M, ausgehend von der Taktflanke F1, zur Taktflanke F2 hin beschleunigt.
  • Dazu werden vom Regelsystem R die positiven Impulse des Steuersignals ST um einen konstanten Zeitwert t verlängert. Die Richtung, in der der Gleichstrommotor M beschleunigt werden muß, d.h. ob eine Verlängerung der positiven Impulsbreiten T1 oder der negativen Impulsbreiten T2 nötig ist, ist durch das Statussignal SA2 (Fig. 2, Zeile 2) bestimmt. Die Taktflanken F1 bis F5 des Statussignals SA1 sind alle einer Sollposition zugeordnet, um die der Gleichstrommotor M pendelt. Als Steuersignal ST steht somit ein Signal zur Verfügung, das aus einer abwechselnden Folge von positiven und negativen Impulsen besteht, die verschiedene Impulsbreiten aufweisen (Fig.
  • 2, Zeile 4). Die positiven Impulsbreiten sind mit T1 und Tl+t bezeichnet, und die negativen Impulsbreiten mit T2 und T2+t.
  • Nach einem Wechsel des Statussignals SA1 mit der Taktflanke F2 wird die Stromrichtung im Gleichstrommotor M umgepolt. Von der Taktflanke F2 zur Takt flanke F3 hin, wird der Gleichstrommotor M, d.h. die Transistorschaltbrücke TS mit einem Steuersignal ST angesteuert, dessen negative Impulsbreiten T2+t größer sind als die positiven Impulsbreiten T1.
  • Bei dem eben beschriebenen Beispiel wird der Gleichstrommotor M bei seiner Pendelbewegung um die Sollposition jeweils mit einem konstanten Strom beschleunigt. Es ist auch möglich, den Gleichstrommotor M mit einem zeitlich abnehmenden Strom hin zur nächsten Takt flanke zu beschleunigen. Es ist weiter möglich, statt dem konstanten Zeitwert t einen variablen zu verwenden.
  • Das Regelsystem R kann beispielsweise durch ein Prozessorsystem mit einem Eingabe-Ausgabebaustein realisiert sein.
  • 1 Patentanspruch 2 Figuren

Claims (1)

  1. Patentanspruch Anordnung zur Positionierung eines Antriebssystems (TS,M) mit einem Regelsystem (R) und mit einer Abtasteinrichtung (A), wobei das Regelsystem (R) auf Grund von Statussignalen (SA1,SA2) der Abtasteinrichtung (A) pulsbreitenmodulierte Steuersignale (ST) an das Antriebssystem (TS,M) abgibt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die vom Regelsystem (R) abgegebenen Steuersignale (ST) abhängig vom Zustand der Statussignale (SA1,SA2) um eine konstante Zeitdauer (Tl+t,T2+t) verlängert sind, und daß das Antriebssystem (TS,M) entsprechend dem Steuersignal (ST) um eine vorbestimmte Sollposition pendelt.
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DE3827882A1 (de) * 1988-08-17 1990-02-22 Teldix Gmbh Anordnung zum stellrichtungs- und stellwegabhaengigen ansteuern eines stellgliedes

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3008289A1 (de) * 1980-03-04 1981-09-10 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Anordnung zur positionierung einer typenscheibe in einer fernschreibmaschine

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