DE3534601A1

DE3534601A1 - Circuit arrangement for driving a stepping motor

Info

Publication number: DE3534601A1
Application number: DE19853534601
Authority: DE
Inventors: Heinz-Peter Passauer; Michael Schwarzbauer
Original assignee: Computer Gesellschaft Konstanz mbH
Current assignee: Oce Document Technologies GmbH
Priority date: 1985-09-27
Filing date: 1985-09-27
Publication date: 1987-04-02
Also published as: CH670344A5

Abstract

The output of a first monostable multivibrator (MF3), which is connected in the signal path for the current pulses (IRED) for driving the stepping motor control electronics (STE), is additionally connected to the input of a further monostable multivibrator (MF4) which can be driven by the rear edge of the first monostable multivibrator (MF3) and whose output is connected in parallel with a plurality of amplifier stages (V1, V2, V3), the number of which corresponds to the number of motor windings (M1, M2, M3) and which are connected on the output side to in each case one motor winding, and which produce a short circuit of the respective motor winding for the duration of the switching time of the second monostable multivibrator (MF4). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur An steuerung eines Schrittmotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a circuit arrangement for control of a stepper motor according to the generic term of Claim 1.

Bei Schrittmotoren mit Einzelschrittansteuerung bereitet das Überschwingen vor allem in den Fällen Probleme, wenn unmittelbar nach jedem Einzelschritt eine Auswertung er folgen soll, weil dann nicht genügend Zeit für den Aus schwingvorgang des Schrittmotors zur Verfügung steht. Dieses Überschwingen ist umso größer, je schneller der Einzelschritt ausgeführt werden muß.Prepared for stepper motors with single step control the overshoot problems especially in those cases when an evaluation immediately after each individual step should follow because then there is not enough time for the end oscillation process of the stepper motor is available. This overshoot is greater the faster it is Single step must be carried out.

Besondere Probleme ergeben sich bei Schrittmotorantrie ben für Druckventile von Pneumatiksteuerungen, weil ein Überschwingen bis in den Bereich der nächsten Ventil stellung einen erneuten Druckimpuls auslösen kann, der sich in aller Regel störend auf den Steuerungsablauf auswirkt.Stepper motor drives pose particular problems ben for pressure valves of pneumatic controls, because a Overshoot to the area of the next valve position can trigger a new pressure pulse that usually interfere with the control process affects.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Schrittmotors so auszubilden, daß auch bei schnell auszuführenden Einzelschritten ein weitgehend überschwingungsfreier Bewegungsablauf gewährleistet wird.The present invention is therefore based on the object based on a circuit arrangement for control to train a stepper motor so that even at fast single steps to a large extent Overshoot-free movement guaranteed becomes.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan spruchs 1. Vorzugsweise wird die Stromimpulszeit für den Schrittmotor etwas kürzer gewählt als die Schritt schaltzeit. Der Schrittmotor wird deshalb nur so lang beschleunigt, daß er mit der restlichen Dynamik seine gewünschte Einstellung erreicht. Zusätzlich werden die Motorwicklungen mit Ende der Bestromungszeit kurzge schlossen, wobei die Motorbewegung so stark gedämpft wird, daß der Motor weitgehend überschwingungsfrei gebremst wird.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of the patent saying 1. Preferably the current pulse time for the stepper motor chosen a little shorter than the step switching time. The stepper motor is therefore only as long accelerates that with the rest of the dynamics his desired setting reached. In addition, the Motor windings shortly at the end of the current supply closed, with the motor movement dampened so much is that the engine is largely free of overshoot is braked.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments are in the subclaims specified.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigtThe following is an embodiment of the invention explained in more detail with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 eine Belegvereinzelungsvorrichtung mit Saugtrom mel und einem mittels eines Schrittmotors ange triebenen Schaltventil, Fig. 1 is a document separation device with Saugtrom mel and attached by means of a stepper motor driven control valve,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zur Ansteuerung eines Schrittmotors. Fig. 2 shows a circuit arrangement according to the invention for controlling a stepper motor.

Die in der Fig. 1 dargestellte Vereinzelungsvorrichtung zeigt einen an einer Vorschubrolle 1 anliegenden Beleg stapel BS, dessen erster Beleg B 1 von einer Vereinze lerrolle 2 in Pfeilrichtung abgezogen und mit Hilfe von Mitnehmerrollen 3 an ein Transportrollenpaar 4 weiter transportiert wird. Ein im Vereinzelungsbereich an einem Teilbereich der Vereinzelerrolle 2 sich anschmiegendes Abstreifband 5 sorgt dafür, daß ein gegebenenfalls mit abgezogener zweiter Beleg B 2 zurückgehalten wird. Der Vereinzelungsvorgang wird durch eine Lichtschranke 6 aufgrund eines von der Beleghinterkante abgeleiteten Signals gesteuert.The separating apparatus shown in the Fig. 1 shows a voltage applied to a feed roller 1 document stack BS, the first document B 1 lerrolle of a Vereinze is withdrawn in the direction of arrow 2, and further transported to a pair of transport rollers 4 by means of driver rollers. 3 A scraper belt 5 which clings to a partial area of the singling roll 2 in the separating area ensures that a second document B 2 which may have been removed is retained. The separating process is controlled by a light barrier 6 on the basis of a signal derived from the trailing edge of the document.

Die Vereinzelerrolle 2 besteht im einzelnen aus einer in Pfeilrichtung drehbar gelagerten Saugwalze 7, aus einem Stator 8 mit einem dem Vereinzelungsbereich zuge wandten Saugsegment 9 und aus einem Saugventil 10. Die Saugwalze 7 ist mit Saugbelägen versehen, die eben so wie die Saugwalze 7 mehrere längs ihres Umfangs gleichmäßig verteilte Saugöffnungen aufweisen. Im Saug segment 9 sind zwei Saugkanäle 12 vorgesehen, die eine Verbindung zwischen den Saugöffnungen der Saugwalze 7 und dem im Inneren des Stators 8 angeordneten Saugven til 10 herstellen. Dieses mit einer Saugluftquelle ver bundene Saugventil 10 besteht aus einer drehbar ge lagerten hohlen Walze, deren Mantelfläche mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Längsschlitze aufweist. Die Einstellung des Saugventils im Stillstand ist so gewählt, daß die Öffnungen der Saugkanäle 12 von den zwischen jeweils zwei Längsschlitzen verbleibenden Stegen verdeckt werden, so daß sich für den im Stator 8 permanent vorhandenen Unterdruck eine Sperre nach außen ergibt. Als Antrieb für das Saugventil 10 dient ein in der Fig. 1 nicht dargestellter Schrittmotor, der das Saugventil mit jedem Einzelschritt um jeweils einen Steg weiterbewegt.The singling roll 2 consists in detail of a suction roll 7 rotatably mounted in the direction of the arrow, a stator 8 with a suction segment 9 facing the singling area and a suction valve 10 . The suction roller 7 is provided with suction pads which, just like the suction roller 7, have a plurality of suction openings uniformly distributed along their circumference. In the suction segment 9 , two suction channels 12 are provided, which produce a connection between the suction openings of the suction roller 7 and the suction valve 10 arranged in the interior of the stator 8 . This with a suction air source connected suction valve 10 consists of a rotatably mounted hollow roller, the outer surface of which has several evenly distributed longitudinal slots. The setting of the suction valve at a standstill is chosen so that the openings of the suction channels 12 are covered by the webs remaining between two longitudinal slots, so that there is a lock to the outside for the negative pressure permanently present in the stator 8 . A stepper motor (not shown in FIG. 1) serves as the drive for the suction valve 10 and moves the suction valve further by one web with each individual step.

Wenn nun ein solcher Einzelschritt jeweils in sehr kur zer Zeit ausgeführt werden muß, besteht aufgrund der im pulsartigen Bewegung die Gefahr, daß das Ventil über die jeweilige Sollstellung hinausschwingt. Diese Über schwingbewegung kann unter Umständen so weit reichen, daß das Ventil bis zur nächsten Saugstellung weiter schwingt und deshalb einen zweiten Druckimpuls auslöst.If now such a single step in a very short time zer time must be carried out due to the im pulse-like movement the risk that the valve over the respective target position swings out. This about swinging motion can possibly go so far that the valve continues until the next suction position vibrates and therefore triggers a second pressure pulse.

Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung zur An steuerung eines Schrittmotors ist nun so ausgebildet, daß ein störendes Überschwingen auch bei zeitlich sehr kurzen Einzelschritten vermieden werden kann. Im folgenden werden Aufbau und Funktion der Schaltung nach Fig. 2 auch im Hinblick auf ihre Verwendung bei einer Vorrichtung nach Fig. 1 näher erläutert.The circuit arrangement shown in Fig. 2 for controlling a stepper motor is now designed so that a disturbing overshoot can be avoided even with very short individual steps. The structure and function of the circuit according to FIG. 2 are also explained in more detail below with regard to their use in a device according to FIG. 1.

Das durch eine Starttaste ausgelöste Kuppelsignal ADKU bewirkt zunächst ein Anziehen der Kupplung für die Saugwalze 7 (siehe Fig. 1). Sobald die Saug walze 7 nach ca. 300 msec ihre Sollgeschwindigkeit er reicht hat, wird ein erster Stromimpuls für den Schritt motor erzeugt, der einen ersten Beleg abzieht. Nachdem ein erster Beleg die Lichtschranke 6 zunächst dunkel steuert, und nach Passieren der Beleghinterkante wieder auf Hell schaltet, wird das Lichtschrankensignal LE 00 auf "0" gestellt. Kupplungssignale ADKU und Lichtschran kensignale LE 00 werden über ein NAND-Glied ND miteinan der verknüpft und erzeugen am Ausgang des NAND-Gliedes ND ein Signal KULE-. Aus diesem Signal KULE- wird über ein erstes Monoflop MF 1 mit t ∼ 15 µs und nachgeschal tetem ersten NICHT-Glied NG 1 in zwei parallelen Zweigen einerseits über ein zweites Monoflop MF 2 mit t ∼ 15 µs und nachgeschaltetem zweiten NICHT-Glied NG 2 ein Takt impuls TAKT und andererseits über ein drittes Monoflop MF 3 mit t ∼ 4 ms und seriell nachgeschaltetem SCHMITT- Trigger SCHT sowie drittem NICHT-Glied NG 3 ein Strom impuls IRED mit ∼ 4 ms Dauer erzeugt. Die Ausgänge des zweiten und dritten NICHT-Gliedes NG 2, NG 3 an denen der Taktimpuls TAKT und der Stromimpuls IRED auftreten, sind mit einer Steuerelektronik STE verbunden, an deren Ausgängen die Ansteuersignale für die Wicklungen M 1, M 2, M 3 des Schrittmotors SM auftreten. Damit der Schrittmo tor beim Einschalten der Anlage immer eine definierte Aus gangsstellung hat, ist ein Normsignal NORM- vorgesehen, das über einen zweiten Eingang eines dem Schmitt-Trigger vorgeschalteten NAND-Gliedes in den Stromimpulspfad ein geschleust wird. Dieses NORM-Signal NORM- gibt einen ebenfalls zeitlich begrenzten Stromimpuls IRED auf die Steuerelektronik STE, die den Schrittmotor auf eine de finierte Ausgangslage einstellt.The clutch signal ADKU triggered by a start button initially causes the clutch for the suction roller 7 to be tightened (see FIG. 1). As soon as the suction roller 7 reaches its target speed after approx. 300 msec, a first current pulse is generated for the stepping motor, which subtracts a first document. After a first document initially controls the light barrier 6 dark and switches back to bright after passing the rear edge of the document, the light barrier signal LE 00 is set to "0". Coupling signals ADKU and light barrier signals LE 00 are linked with each other via a NAND element ND and generate a signal KULE- at the output of the NAND element ND . From this signal KULE- a first monoflop MF 1 with t ∼ 15 µs and a downstream first NOT gate NG 1 in two parallel branches, on the one hand, via a second monoflop MF 2 with t ∼ 15 µs and a downstream second NOT gate NG 2 a clock pulse TAKT and, on the other hand, generates a current pulse IRED with a duration of ∼ 4 ms via a third monoflop MF 3 with t ∼ 4 ms and a SCHMITT trigger SCHT connected in series as well as a third non-link NG 3 . The outputs of the second and third NOT elements NG 2 , NG 3 at which the clock pulse TAKT and the current pulse IRED occur are connected to control electronics STE , at whose outputs the control signals for the windings M 1 , M 2 , M 3 of the stepping motor SM occur. So that the stepper motor always has a defined starting position when the system is switched on, a standard signal NORM is provided, which is fed into the current pulse path via a second input of a NAND element upstream of the Schmitt trigger. This NORM signal NORM- gives a current pulse IRED , which is also limited in time, to the control electronics STE , which sets the stepper motor to a defined starting position.

Der Ausgang des im Stromimpulspfad vorgesehenen dritten Monoflops MF 3 ist zusätzlich mit dem Eingang eines vierten Monoflops MF 4 verbunden, das, sobald der Stromimpuls IRED wieder gegen Null geht, durch das Ausgangssignal des dritten Monoflops MF 3, und zwar durch dessen positive Rückflanke angesteuert wird. Mit dem Ausgangssignal des vierten Monoflops MF 4 wer den schließlich drei parallel geschaltete OPEN-Kollek tor-Inverter INV 1, INV 2, INV 3 angesteuert, die ihrer seits je einen als Darlington-Stufe ausgebildeten Ver stärker V 1, V 2, V 3 ansteuern. Die OPEN-Kollektor-In verter sorgen für einen ausreichend großen Basisstrom an den Darlington-Stufen. Die Kollektorausgänge der Darlington-Stufen sind mit den Motorwicklungen M 1, M 2, M 3 verbunden und schließen diese für die Dauer von ca. 6 ms kurz. Dadurch wird ein Überschwingen bei jedem Einzelschritt des Schrittmotors verhindert.The output of the third monoflop MF 3 provided in the current pulse path is additionally connected to the input of a fourth monoflop MF 4 , which, as soon as the current pulse IRED goes back to zero, is driven by the output signal of the third monoflop MF 3 , namely by its positive trailing edge . With the output signal of the fourth monoflop MF 4, who finally controlled three parallel OPEN collector inverters INV 1 , INV 2 , INV 3 , each of which is designed as a Darlington stage, a stronger amplifier V 1 , V 2 , V 3 head for. The OPEN collector inverters ensure a sufficiently large base current at the Darlington stages. The collector outputs of the Darlington stages are connected to the motor windings M 1 , M 2 , M 3 and short them for about 6 ms. This prevents overshoot in every single step of the stepper motor.

Claims

1. Circuit arrangement for controlling a stepper motor, using control electronics which provide several control signals for the individual windings of the stepper motor at their output from clock pulses supplied on the input side and current pulses, characterized in that the output of a first monoflop switched on in the signal path for the current pulses is additionally connected to the input of a further monoflop which can be controlled by the trailing edge of the first monoflop and whose output is connected in parallel to a number of stages corresponding to the number of motor windings which are connected to a motor winding on the output side and for the duration of the Switching time of the second monoflop cause a short circuit in the respective motor winding.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized that the amplifier stages are designed as Darlington steps.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized characterized that the amplifier stages one open collector inverter is connected upstream.