DE3609218A1

DE3609218A1 - Motorsteuerschaltung fuer videobandgeraete

Info

Publication number: DE3609218A1
Application number: DE19863609218
Authority: DE
Inventors: Atsushi Yokohama Kanagawa Suganuma
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1985-03-20
Filing date: 1986-03-19
Publication date: 1986-10-02
Also published as: KR860007773A; DE3609218C2; US4672274A; KR900005669B1

Description

Victor Company of Japan, Limited Yokohama, Japan

Motorsteuerschaltung für Videobandgeräte

Die Erfindung bezieht sich auf eine Motorsteuerschaltung und insbesondere auf eine Steuerschaltung für das Steuern eines bürstenlosen Gleichstrommotors für den Antrieb des Zylinders eines Videobandgeräts mit Spiralabtastung.

Bei herkömmlichen Videobandgeräten mit Spiralabtastung wird das Magnetband derart um einen umlaufenden Zylinder mit einem Paar von Videoköpfen gelegt, das mit den Köpfen das Band schräg überstrichen bzw. abgetastet wird. Der Zylinder wird durch einen mehrphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor mit Hallgeneratoren angetrieben, welche die Relativlage des Läufers erfassen, um den den Ständerwicklungen zugeführten Strom zu schalten. Die Hallgeneratoren sind den jeweiligen Ständerwicklungen zugeordnet. Damit die Videoköpfe auf genaue Weise den vorgesehenen Spuren nachgeführt werden, ist es erforderlich, die Drehzahl und den Drehwinkel des Zylinders innerhalb eines bestimmten eng tolerierten Bereichs zu steuern. Üblicherweise wird zum Ermitteln der Drehzahl des Zylinders ein

A/25

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Tachogenerator verwendet, während der iirehwinkel des

Zylinders mit einem Näherungssensor erfaßt wird, der die Annäherung von umlaufenden Magneten erfaßt, welche an g diametral einander gegenüberliegenden Stellen des Zylinders angebracht sind. Es wurde daher angestrebt, die Anzahl der Bauteile zu verringern und den Schaltungsaufbau für die Motorsteuerung zu vereinfachen.

.... Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Motorsteuerschaltung für Videobandgeräte mit Spiralabtastung zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird an dem Läufer des Motors eine abfragbare Gebervorrichtung wie eine magnetisierte Ring-

platte angebracht, die eine Folge von in gleichen Abständen angeordneten ersten Geberelementen und ein in einer Lücke zwischen aufeinanderfolgenden zwei ersten Geberelementen angeordnetes zweites Geberelement aufweist. Die Geberelemente werden mittels einer Drehzahl- und Phasen-Abnehmervorrichtung erfaßt, die ein sinusförmiges Signal mit einer Folge von Spitzen höherer Amplitude, die aufeinanderfolgend entsprechend den ersten Geberelementen auftreten, und einer Spitze niedrigerer Amplitude erzeugt, die in einer dem zweiten Geberelement entsprechen-25

den Lücke zwischen aufeinanderfolgenden zwei Spitzen höherer Amplitude auftritt. Das sinusförmige Signal wird mit einem ersten und einem zweiten Bezugspegel verglichen, um ein die Drehzahl betreffendes Impulssignal,

das die Frequenz anzeigt, mit der die Spitzen höherer 30

Amplitude den ersten Bezugspegel übersteigen, sowie ein die Phase betreffendes Impulssignal zu erzeugen, das den Zeitpunkt anzeigt, an dem die Spitze niedrigerer Amplitude den zweiten Bezugspegel übersteigt. Das Drehzahl-

Impulssignal wird in ein Spannungssignal umgesetzt, 35

welches die Drehzahl des Läufers wiedergibt. Mit einer

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Fehlerermittlungsschaltung wird eine Phasendifferenz zwischen dem Phasen-Impulssignal und einem Phasenbezugssignal ermittelt und daraus ein Phasenfehlersignal erzeugt, das mit dem Spannungssignal kombiniert wird. Eine Schaltstufe erzeugt einen den kombinierten Signalen proportionalen Strom und führt diesen aufeinanderfolgend entsprechend dem Drehzahl-Impulssignal den Ständerwicklungen zu.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Schnittseitenansicht eines Zylinderantriebsmotors eines Videobandgeräts, bei dem die erfindungsgemäße Steuerschaltung verwendet wird.

Fig. 2 ist eine Ansicht eines Schnitts längs einer Linie 2-2 in Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Abwicklungsdarstellung von Ständerwicklungen im Zusammenhang mit Läufermagnetpolen.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen 25

Motorsteuerschaltung.

Fig. 5 ist eine der Fig. 4 zugeordnete Kurvenformdarstellung.

Fig. 6 zeigt ausführlich eine Schaltstufe nach Fig. 5.

Fig. 7 ist eine der Fig. 6 zugeordnete Kurvenformdars teilung.

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Fig. 8 zeigt eine Abwandlung der erfindungsgemäßen

Steuerschaltung.

Fig. 9 ist eine der Fig. 8 zugeordnete Kurvenformdarstellung.

Nach Fig. 1 wird mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor 1 ein Zylinder 2 angetrieben, der ein Paar von Videoköpfen 2a und 2b trägt. Der Zylinder 2 ist an einer Drehwelle 3 des Motors befestigt, die über ein Lager 4 drehbar an einem ortsfesten Zylinder 5 gelagert ist, welcher an einer Ständerkernplatte 6 befestigt ist. An der Unterseite der Ständerkernplatte 6 sind drei Ständerwicklungen I, II und III befestigt. An einem Innenträger 8 eines Läufers 10 ist ein zylindrischer Permanentmagnet 7 befestigt. Der Läufer 10 hat einen Außenträger 9, der eine magnetisierte Ringplatte 11 trägt.

Der Permanentmagnet 7 ist auf gleichmäßige Weise in acht 20

Segmente in teilzylindrischer Form unterteilt, die nach außen zu den Ständerwicklungen I, II und III gerichtete, einander abwechselnde Polschuhe haben. Eine jede der Ständerwicklungen hat vier sich vertikal erstreckende

__ Spulenabschnitte, die in Reihe geschaltet sind und die in 25

zwei Paare aufgeteilt sind, welche einander in bezug auf die Drehachse des Läufers 10 diametral gegenüberstehen. Gemäß der Abwicklungsdarstellung in Fig. 3 wird Strom über Spulenabschnitte 11 und 13 nach unten und über

Spulenabschnitte 12 und 14 in der Gegenrichtung geleitet, 30

wobei gemäß der Darstellung bei A in Fig. 3 zu einem gegebenen Zeitpunkt die Spulenabschnitte II und 13 Nordpolen des Permanentmagneten 7 und die Spulenabschnitte 12 und 14 Südpolen dieses Magneten gegenüberstehen. Infolgedessen erhält der zylindrische Permanentmagnet 7 einen Vorschub in Gegenuhrzeigerrichtvng. Wenn der Strom der

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Wicklung I ständig zugeführt wäre, würden deren Spulenabschnitte alle Südpolen gegenüberstehen, so daß der Vorschub an dem Läufer entfallen würde. Um dies zu ver-[-hindern, ist es erforderlich, den Strom zu dem richtigen Zeitpunkt zu der Wicklung II umzuschalten, bevor alle Abschnitte der Wicklung I Südpolen gegenüberstehen. Das Umschalten des Stroms zu der Wicklung II erfolgt dann, wenn der Permanentmagnet 7 in eine in Fig. 3 bei B dargestellte Stellung dreht, da bei dieser Stellung Spulenabschnitte IH und 113 Nordpolen sowie Spulenabschnitte 112 und 114 Südpolen gegenüberstehen. Gleichermaßen wird der Strom zu der Wicklung III umgeschaltet, wenn der Permanentmagnet 7 in die bei C dargestellte Stellung gedreht hat, und darauffolgend zu der Wicklung I, wenn

der Magnet in eine bei D dargestellte Stellung gedreht hat. Dieser Schaltablauf wird wiederholt, um den Läufer ununterbrochen zu drehen.

Um ein genaues Weiterschalten zu erreichen, ist an der 20

Unterseite der Ständerkernplatte 6 unmittelbar über der oberen Fläche der Magnet-Ringplatte 11 ein Hallgenerator 12 befestigt. Die Ringplatte 11 ist gleichmäßig in 24 Sektoren 13 aufgeteilt. Mit Ausnahme eines Sektors 13. sind Sektoren 13~ bis 13₂₄ mit jeweils abwechselnder Polung magnetisiert. Der Sektor 13^ ist in zwei Nordpolbereiche und in einen dazwischenliegenden Südpolbereich unterteilt. Die Übergänge von Nordpolen zu Südpolen, die in Gegenrichtung zu der mit einem Pfeil 14 bezeichneten Drehrichtung des Läufers 10 unmittelbar benachbart sind, ^&

sind mit al bis a13 bezeichnet, wobei der Übergang al zwischen einem Nordpolbereich 13a und dem Südpolbereich 13b des Sektors M liegt.

Wenn die Magnet-Ringplatte 11 zusammen mit dem zylindrischen Permanentmagneten 7 umläuft, werden von dem Hall-

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generator 12 Magnetfeldänderungen erfaßt, so daß von dem Hallgenerator eine durch die Feldänderungen erzeugte Spannung an einen Differenzverstärker angelegt wird.

Gemäß Fig. 5 gibt der Differenzverstärker eine sinusförmige Spannung a ab, die eine in bezug auf eine Bezugsspannung positive Spitze hat, sobald der Fluß eines jeweiligen Nordpols der magnetischen Ringplatte 11 durch den Hallgenerator 12 dringt, und eine in bezug auf die Bezugsspannung negative Spitze, sobald der Fluß eines jeweiligen Südpols durch den Hallgenerator hindurchtritt. Die Bezugsspannung wird erzeugt, wenn an dem Hallgenerator eine jeweilige Grenze zwischen aufeinanderfolgenden Polen vorbeiläuft. Die Amplituden der Spitzen sind proportional zu den Feldstärken der Pole. Wie aus der Fig. 5 ersichtlich ist, hat die durch den Fluß des an dem Hallgenerator 12 vorbeilaufenden Nordpolbereichs 13a erzeugte positive Spitze eine Amplitude, die niedriger als die Amplitude der anderen positiven Spitzen ist, während die durch den Fluß des an dem Hallgenerator 12 vorbeilaufenden Südpolbereichs 13b hervorgerufene negative Spitze ein Potential hat, das höher als das Potential irgendeiner anderen negativen Spitze ist.

Es ist somit ersichtlich, daß nach Fig. 3 der Strom zu dem Zeitpunkt, an dem der Hallgenerator 12 den Übergang al 3 erfaßt, der Wicklung I zugeführt wird und dann zu der Wicklung II umgeschaltet wird, sobald der Hallgenerator

den Übergang a2 erfaßt. Gleichermaßen wird der Strom 30

darauffolgend von der Wicklung II zu der Wicklung III umgeschaltet, wenn der Hallgenerator den Übergang a3 erfaßt, und dann zu der Wicklung I umgeschaltet, wenn der Übergang a4 erfaßt wird.

Da die Stellen der Feldwechsel-Übergänge a2 bis a13

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wiederholt in gleichen Abständen voneinander liegen, kann

aus diesen Übergangsstellen ein Motordrehzahl-Steuersignal abgeleitet werden. Andererseits wird ein Phaseng Steuersignal an der Stelle des Übergang al zwischen den Polbereichen 13a und 13b abgeleitet.

In der Fig. 4 ist eine erfindungsgemäße Motorsteuerschaltung gezeigt. Das Ausgangssignal des Hallgenerators 12 „ wird an einen Differenzverstärker 20 angelegt, dessen sinusförmiges Ausgangssignal an die nichtinvertierenden Eingänge von Vergleichern 21, 22 und 23 angelegt wird. Aus einer Bezugsspannungsquelle 24 werden an die invertierenden Eingänge der Vergleicher 21, 22 und 23 jeweils

eine mittlere, eine hohe bzw. eine niedrige Schwellen-15

wertspannung VM, VH bzw. VL angelegt.

Wenn gemäß Fig. 5 das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 20 die Schwellenwertspannung VH übersteigt, nimmt das Ausgangssignal des Vergleichers 22 den hohen Pegel an, so daß eine Folge von Impulsen c abgegeben wird. Die Schwellenwertspannung VH liegt zwischen der maximalen Spannung einer durch den Nordpolbereich 13a hervorgerufenen positiven Spitze ρ und der minimalen

Spannung irgendeiner anderen positiven Spitze. Daher 25

werden die Impulse c auf eine jede positive Spitze mit Ausnahme der kleinsten positiven Spitze ρ hin erzeugt. Wenn das sinusförmige Signal a unter die Schwellenwertspannung VL abfällt, nimmt das Ausgangssignal des Vergleichers 23 den hohen Pegel an, so daß eine Folge von Impulsen d entsteht. Die Schwellenwertspannung VL liegt zwischen der kleinsten Spannung einer durch den Südpolbereich 13b hervorgerufenen negativen Spitze η und der größten Spannung irgendeiner anderen negativen Spitze. Daher werden die Impulse d auf jede negative Spitze mit Ausnahme der negativen Spitze η hin erzeugt. Wenn das

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sinusförmige Signal a die mittlere Schwellenwertspannung VM übersteigt, gibt der Vcrgleicher 21 einen Impuls b ab. Die Schwellenwertspannung VM entspricht der vorangehend genannten Bezugsspannung und liegt zwischen den Spannungen der positiven Spitze ρ und der negativen Spitze n, so daß die Impulse b bei jeder positiven Spitze auftreten.

Die Ausgangssignale der Vergleicher 21, 22 und 23 werden an eine logische Schaltung 25 angelegt, die ein UND-Glied 26, ein RS-Flip-Flop 27, ein D-Flip-Flop 28 und einen Inverter 29 enthält. Die Impulse b werden an einen ersten Eingang des UND-Glieds 26 sowie über den Inverter 29 an den Takteingang des D-Flip-Flops 28 angelegt, während die Impulse c und d jeweils an den Setzeingang bzw. den Rücksetzeingang des Flip-Flops 27 angelegt werden, dessen Setzausgangssignal an den zweiten Eingang des UND-Glieds 26 und an den Rücksetzeingang des Flip-Flops 28 angelegt wird. Das komplementäre Ausgangssignal des Flip-Flops 27 wird an den Dateneingang D des Flip-Flops 28 angelegt.

Die Funktion der logischen Schaltung 25 wird anhand der Fig. 5 erläutert. Das Flip-Flop 27 wird durch die Vorderflanke des Impulses c gesetzt und unmittelbar nach der Vorderflanke des Impulses d rückgesetzt, so daß an dem Setzausgang ein Impuls e entsteht. Das UND-Glied 26 wird über die Zeitdauer von der Vorderflanke des Impulses e bis zu der Rückflanke des Impulses b durchgeschaltet, so daß daher ein Impuls f entsteht, der über eine Leitung 30

an eine Schaltstufe 31 sowie an einen Frequenz/Spannung-30

Wandler 32 angelegt wird, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Mischverstärkers 33 verbunden ist. Das Flip-Flop 28 wird an der Vorderflanke eines Impulses h aus dem Inverter 29 taktgesteuert. Falls ein Impulssignal

g aus dem Komplementärausgang des Flip-Flops 27 den nied-35

rigen Pegel hat, bleibt ein Ausgangssignal i des Flip-

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Flops 28 auf dem niedrigen Pegel. Wenn das Flip-Flop 28

während des hohen Pegels des Impulssignals g gesteuert wird, nimmt das Ausgangssignal des Flip-Flops 28 den g hohen Pegel an. Die Vorderflanke des Impulses i tritt genau entsprechend dem Übergang al auf.

Das Ausgangssignal des Flip-Flops 28 wird als Phasensteuersignal verwendet und an monostabile Kippstufen 34 , ₀ und 35 angelegt. Im Ansprechen auf die Vorderflanke des Impulses i erzeugt die Kippstufe 34 einen kurzen Impuls mit einer Impulsdauer, die kürzer als die Impulsdauer des Impulses i ist, während im Ansprechen auf die Rückflanke des Impulses i die Kippstufe 35 einen längeren Impuls mit einer Impulsdauer erzeugt, die länger als die Impulsdauer des Impulses i ist. Die Ausgangssignale der Kippstufen 34 und 35 werden jeweils an den Setzeingang bzw. den Rücksetzeingang eines Flip-Flops 36 angelegt, so daß dieses durch die Rückflanke des kurzen Impulses gesetzt und durch die Rückflanke des langen Impulses rückgesetzt wird. Durch geeignetes Bemessen der Zeitkonstante der Kippstufe 34 gibt das Flip-Flop 36 Impulse mit einem Tastverhältnis 5OS und einer Frequenz von 30 Hz ab. Diese Impulse werden als Kopfumschaltimpulse an eine nicht

gezeigte Schaltung angelegt, welche abwechselnd zwischen 25

den Videoköpfen 2a und 2b umschaltet. Der Ausgang des Flip-Flops 36 ist ferner mit einem Sägezahngenerator 37 verbunden, damit dieser eine Sägezahnspannung an eine Abfrage/Halteschaltung 38 anlegt.

In der Abfrage/Halteschaltung 38 erfolgt die Abfrage zu

einem richtigen Zeitpunkt, der durch eine monostabile Kippstufe 39 bestimmt ist, welche über einen Betriebsartwählschalter 41 bei der Aufzeichnung einen Abfrageimpuls aus einem 1:2-Frequenzteiler 40 und bei der 35

Wiedergabe aus einem 30 Hz-Oszillator 42 ableitet. Der

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Frequenzteiler 10 erhält aus einem Videosignal ausgesonderte 60 Hz-Vertikalsynchronisierimpulse, um damit die Abfrageimpulse mit den Halbbildern des Videosignals zu synchronisieren.

Die in der Abfrage/Halteschaltung 38 abgefragte und gespeicherte Spannung stellt den Momentanwert der Sägezahnspannung und daher die zeitliche Abweichung des Phasen-,Q Steuersignals aus dem Flip-Flop 36 gegenüber der durch den Abfrageimpuls aus der Kippstufe 39 eingegebenen Bezugszeit dar.

Das Ausgangssignal der Abfrage/Halteschaltung 38 wird _1P- über ein Regelschleifenfilter (Tiefpaßfilter) 43 an den zweiten Eingang des Mischverstärkers 33 angelegt, in dem dieses Phasenfehlersignal mit dem Drehzahlsteuersignal aus dem Frequenz/Spannung-Umsetzer 32 addiert wird und der Schaltstufe 31 zugeführt wird, die zu richtigen Zei-

ten entsprechend den Impulsen f aufeinanderfolgend die ZO

Wicklungen I, II und III des Motors mit einem Strom speist, der zu dem Ausgangssignal des Mischverstärkers 33 proportional ist.

_oc Die Schaltstufe 31 ist in Fig. 6 ausführlich gezeigt. Die 2o

Funktion dieser Schaltstufe besteht darin, für die Wicklungen I, II und III eine Folge von Schaltimpulsen jeweils so zu erzeugen, daß jeder Schaltimpuls geringfügig mit dem darauffolgenden Schaltimpuls überlappt. Die Schaltstufe 31 enthält eine nachtriggerbare monostabile

Kippstufe 50, die auf den Impuls f durch das Erzeugen eines Ausgangsimpulses anspricht, wenn der Impuls f einen Impulsabstand hat, der kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, welcher einer vorgeschriebenen Motordrehzahl entspricht. Daher hat das Ausgangssignal der nachtrigger-35

baren Kippstufe 50 den niedrigen Pegel, wenn die Motor-

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drehzahl geringer als die vorgeschriebene Drehzahl ist.

Auf das Ausgangssignal der nachtriggerbaren Kippstufe 50 spricht ein elektronischer Schalter 51 dadurch an, daß einem Ringzähler 53 der Impuls f zugeführt wird, wenn die Motordrehzahl unterhalb der vorgeschriebenen Drehzahl liegt, oder stattdessen das Ausgangssignal eines Impulsgenerators 52 zugeführt wird, wenn die Motordrehzahl die vorgeschriebene Drehzahl übersteigt.

Der Ringzähler 53 erzeugt gemäß Fig. 7 auf Impulse a' aus dem Schalter 51 hin aufeinanderfolgend Impulse b', c¹ und d' mit gleicher Impulsdauer. Die Impulse a' werden auch an eine monostabile Kippstufe 54 angelegt, damit diese jeweils einen Impuls e' mit einer festen Impulsdauer erzeugt, die größer als die Impulsdauer des Impulses a¹ ist, und diese Impulse e' UND-Gliedern 55, 56 und 57 zuführt, an denen auch die jeweiligen Impulse aus dem Ringzähler 53 anliegen. Auf diese Weise werden von den UND-Gliedern 55, 56 und 57 aufeinanderfolgend Impulse f, g' bzw. h¹ abgegeben. Die Impulse g¹ werden jeweils in einem ODER-Glied 58 mit den Impulsen b¹ zusammengesetzt, um Impulse i¹ mit einer jeweiligen Dauer zu erzeugen, die gleich der Summe der Impulsdauern der Impulse b' und g¹ _ot- ist. Auf gleichartige Weise werden in einem ODER-Glied 59 die Impulse c' und h¹ und in einem ODER-Glied 60 die Impulse d' und f kombiniert, um jeweils Impulse j' bzw. k¹ zu erzeugen. Jeder der Impulse i', j¹ und k' tritt für eine Zeitdauer, die der Dauer der Impulse e¹ entspricht,

gleichzeitig mit einem nachfolgenden Impuls auf. 30

Die Impulse i', j' und k' werden jeweils an Schalttransistoren 62, 63 bzw. 64 eines Schaltverstärkers 61 angelegt. Das Ausgangssignal des Mischverstärkers 33 wird an

die Basis eines Stromzuführungstransistors 65 angelegt. 35

Der Transistor 65 führt einen zum Ausgangssignal des

Mischverstärkers 33 proportionalen Strom den Emittern von Ausgangstransistoren 66, 67 und 68 zu, deren Basen jeweils mit den Kollektoren der Schalttransistoren 62, 63 κ bzw. 64 verbunden sind. Die Kollektoren der Ausgangstransistoren 66, 67 und 68 sind jeweils mit den Wicklungen I, II bzw. III verbunden. Auf diese Weise bewirkt das Anlegen des Impulses i¹ an die Basis des Schalttransistors 62, daß aus einer Spannungsquelle Vcc über den Transistor 65 und einem Vorspannungswiderstand 69 ein Strom zugeführt wird, durch den proportional zu der Ausgangsspannung des Mischverstärkers 33 an dem Ausgangstransistor 66 ein Basispotential entsteht und dementsprechend die Wicklung I gespeist wird. Auf gleichartige

._ Weise bewirkt das Anlegen der Impulse j' und k¹ an die Io

Basen der Schalttransistoren 63 bzw. 64 das Fortschalten des Stroms zu der Wicklung II und darauffolgend zu der Wicklung III mit einer jeweils dazwischenliegenden Überlappungsperiode, so daß damit das sonst auftretende Weg-

fallen des Drehungsschubs verhindert wird.
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Falls die Impulse des Phasensteuersignals i von der Bezugszeit abweichen, steigt das Ausgangssignal des Mischverstärkers 33 dementsprechend an, so daß der den

Motorwicklungen zugeführte Strom angehoben wird, bis die Zo

Phasendifferenz auf "O" verringert ist; auf diese Weise wird der Motor 1 unter genauer Zeitsteuerung in Umlauf versetzt. Die nachtriggerbare Kippstufe 50 ermöglicht die Rückführungs-Drehzahlregelung mit den Drehzahlsteuerimpulsen f, wenn die Motordrehzahl unter der vorgeschrie-

benen Drehzahl liegt, und das Umschalten auf Impulse mit konstanten Intervallen aus dem Impulsgenerator 52, wenn der Motor eine stabile bzw. gleichmäßige Drehzahl erreicht hat.

Die Motorsteuerschaltung kann gemäß der Darstellung in

BAD QBiGlNAL

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Fig. 8 vereinfacht werden. Bei dieser Abwandlung werden statt der drei Vergleicher bei dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel zwei Vergleicher 70 und 71 verwendet. Ein sinusförmiges Ausgangssignal A aus dem Differenzverstärker 20 wird an die nichtinvertierenden Eingänge der Vergleicher 70 und 71 angelegt. Aus einer Bezugsspannungsquelle 72 werden dem invertierenden Eingang des Vergleichers 71 eine hohe Schwellenwert-Bezugs-

_n spannung Vh und dem invertierenden Eingang des Vergleichers 70 eine niedrige Schwellenwert-Bezugsspannung Vl zugeführt. Die höhere Schwellenwertspannung Vh liegt zwischen der Maximalspannung der positiven Spitze ρ und der Minimalspannung irgendeiner anderen positiven Spitze, während die niedrigere Schwellenwertspannung Vl zwischen den Spannungen der positiven Spitze ρ und der negativen Spitze η liegt. Der Vergleicher 70 gibt einen Impuls B (Fig. 9) ab, wenn die sinusförmige Spannung A die niedrigere Schwellenwertspannung Vl übersteigt, während der _on Vergleicher 71 einen Impuls C abgibt, wenn die sinusförmige Spannung die höhere Schwellenwertspannung Vh übersteigt. Der Impuls B wird mit einem Inverter 75 invertiert und an den Rücksetzeingang eines Flip-Flops 73 angelegt, an dessen Setzeingang der Impuls C angelegt wird. Auf diese Weise wird das Flip-Flop 73 durch die ^v

Vorderflanke des Impulses C gesetzt und durch die Rückflanke des Impulses B rückgesetzt, so daß an dem Q-Ausgang des Flip-Flops eine Folge von Impulsen D entsteht, die an den Frequenz/Spannung-Umsetzer 32 und an die Schaltstufe 31 angelegt wird. Das komplementäre Ausgangssignal des Flip-Flops 73 wird an den D-Eingang eines Flip-Flops 74 angelegt, welches durch das Ausgangssignal des Inverters 75 taktgesteuert wird und durch den Impuls C rückgesetzt wird. Das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 74 nimmt durch das Takteingangssignal den hohen Pegel an, das bei dem Übergang al während des niedrigen Pegels des

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D-Signals auftritt, wodurch ein Impuls E erzeugt wird, der den Kippstufen 34 und 35 zugeführt wird.

κ Ein Zylinderantriebsmotor enthält ein magnetisiertes Ringteil mit einer Folge von in gleichen Abständen angeordneten abwechselnd gepolten Polelementen und mit einem in einer Lücke zwischen aufeinanderfolgenden zwei Polelementen der Folge angeordneten zusätzlichen Polelement. ,Q Die Polelemente werden mittels eines einzigen Sensors erfaßt, der ein sinusförmiges Signal mit einer Folge von Spitzen höherer Amplitude, die aufeinanderfolgend entsprechend den Polelementen der Folge auftreten, und mit einer Spitze niedrigerer Amplitude erzeugt, die in einer

- dem zusätzlichen Polelement entsprechenden Lücke zwischen aufeinanderfolgenden zwei Spitzen höherer Amplitude auftritt. Das sinusförmige Signal wird mit einem ersten und einem zweiten Bezugspegel verglichen, um ein Drehzahl-Impulssignal, das die Frequenz wiedergibt, mit der die

_ Spitzen höherer Amplitude den ersten Bezugspegel übersteigen, und ein Phasen-Impulssignal zu erzeugen, das den Zeitpunkt wiedergibt, an dem die Spitze niedrigerer Amplitude den zweiten Bezugspegel übersteigt. Das Drehzahl-Impulssignal wird in ein Spannungssignal umgesetzt und mit einem aus dem Phasen-Impulssignal abgeleiteten Phasenfehlersignal kombiniert. Ein zu den kombinierten Signalen proportionaler Strom wird entsprechend dem Drehzahl-Impulssignal aufeinanderfolgend den Wicklungen des Motors zugeführt.

BAD

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- Leerseite -

Claims

Patentansprüche

1. Steuerschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor mit einem Ständer, der einen Vielzahl von Wicklungen aufweist, und einem Läufer, der eine Folge von jeweils den Wicklungen gegenübergesetzten abwechselnden Magnetpolen aufweist, gekennzeichnet durch eine an dem Läufer (10) angebrachte abfragbare Gebervorrichtung (11) mit einer Reihe aus in gleichen Abständen angeordneten ersten Geberelementen (13) und einem in einer Lücke zwischen aufeinanderfolgenden zwei ersten Geberelementen angeordneten zweiten Geberelement (13a, 13b), eine mit der Gebervorrichtung zusammenwirkende Drehzahl- und Phasen-Abnehmervorrichtung (12, 20) zum Erfassen der Geberelemente und zum Erzeugen eines sinusförmigen Signals mit einer Folge von Spitzen höherer Amplitude, die aufeinanderfolgend entsprechend den ersten Geberelementen auftreten, und einer Spitze niedrigerer Amplitude, die in einer dem zweiten Geberelement entsprechenden Lücke zwischen aufeinanderfolgenden zwei Spitzen höherer Amplitude auftritt, eine Signalgeneratorvorrichtung (21-23, 25, 32-43; 70, 71) zum Vergleichen des sinusförmigen Signals mit einem ersten und einem zweiten Bezugspegel und zum Erzeugen eines Drehzahl-Impulssignals, das die Frequenz

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Po3lsrtic-Ch=i'il (München) Ktti 670 43-8Od

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wiedergibt, mit der die Spitzen höherer Amplitude den ersten Bezugspegel übersteigen, und eines Phasen-Impulssignals, das den Zeitpunkt wiedergibt, an dem die Spitze g niedrigerer Amplitude den zweiten Bezugspegel übersteigt, eine Umsetzvorrichtung (32) zum Umsetzen des Drehzahl-Impulssignals in ein Spannungssignal, das die Drehzahl des Läufers wiedergibt, eine Fehlerermittlungsvorrichtung (37-43) für das Erfassen einer Phasendifferenz z\^ischen _in dem Phasen-Impulssignal und einem Phasenbezugssignal und für das Erzeugen eines Phasenfehlersignals, eine Mischvorrichtung (33) zum Zusammensetzen des Phasenfehlersignals mit dem Spannungssignal und eine Schaltvorrichtung (31) zum Erzeugen eines zu den zusammengesetzten _κ Signalen proportionalen Stroms und zum aufeinanderfolgenden Zuführen des Stroms zu den Wicklungen entsprechend dem Drehzahl-Impulssignal.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebervorrichtung ein Ringglied (11) aus magnetischem Material mit einer Folge von in gleichen Abständen angeordneten abwechselnden Magnetpolen und einem in einer Lücke zwischen aufeinanderfolgenden zwei Magnetpolen der Folge angeordneten zusätzlichen Magnetpol

aufweist, der eine Feldstärke hat, die geringer als die 25

Feldstärke der Magnetpole der Folge ist, und daß die Drehzahl- und Phasen-Abnehmervorrichtung einen zum Zusammenwirken mit dem Ringglied an dem Ständer (6) angebrachten Hallgenerator und eine an den Hallgenerator

angeschlossene Differenzverstärkervorrichtung (20) für 30

das Erzeugen des sinusförmigen Signals aufweist.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlerermittlungsvorrichtung einen

auf das Phasen-Impulssignal ansprechenden Sägezahngene-35

rator (37) zum Erzeugen einer Sägezahnspannung und eine

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Abfrage/Haltevorrichtung f38-42) zum Abfragen der Sägezahnspannung entsprechend einem Bezugszeitsignal, zum Speichern der abgefragten Sägezahnspannung und zum AnIe-

c gen des Ausgangssignals der Abfrage/Haltevorrichtung an die Mischvorrichtung (33) als Phasenfehlersignal aufweist.

4. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator (52) zum Erzeugen von Impulsen konstanter Frequenz und eine Umschaltvorrichtung (50,51) zum Anlegen des Drehzahl-Impulssignals an die Schaltvorrichtung (31), wenn das Drehzahl-Impulssignal eine Frequenz unter einem vorbestimmten Wert hat, oder zum Anlegen der Impulse konstanter Frequenz an die Schaltvorrichtung, wenn die Frequenz des Drehzahl-Impulssignals den vorbestimmten Wert übersteigt.