DE3727283C2

DE3727283C2 -

Info

Publication number: DE3727283C2
Application number: DE3727283A
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing.(Grad.) 7900 Ulm De Gruener; Franz 8870 Guenzburg De Riedl
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1987-08-12
Filing date: 1987-08-12
Publication date: 1993-06-17
Also published as: US4989116A; EP0306437A3; EP0306437A2; JPS6464598A; DE3727283A1

Description

Die Erfindung betrifft eine intermittierend betriebene Treiberschaltung für die Ansteuerung von Elektromagnet- und/oder Schrittmo toren-Spulen, insbesondere für einen Matrixdrucker.

Durch die DE 35 29 742 A1 ist eine Treiberschaltung in einer Vorrichtung zur Regelung des Stromes durch einen induktiven Verbraucher bekannt. Die Vorrichtung weist eine Strommeßeinrichtung, eine Schalt einrichtung im Verbraucherkreis, eine Vergleichseinrichtung für den Strom und einen Takt generator konstanter Frequenz auf. Sie dient dazu, den Strom durch den Verbraucher auch unter ungünstigen Bedingungen konstant zu halten.

Aus der DE 31 29 610 A1 ist eine Steuerschaltung für Stellglieder (Relais oder Stellmotor) bekannt, die ausgehend von einem Komparator als Stromgrenzwert schalter ein Steuersignal erzeugt, wobei der Ausgang des Kompa rators auf den Reseteingang eines RS-Flip-Flop's und auf die Basis des Schalt transistors zurück geführt ist.

Die Ansteuerung von Elektromagnetspulen in Matrixdruckköpfen erfolgt über Treiberschaltungen, deren Aufgabe es ist, das Magnetfeld schnellstmöglich aufzubauen und beim Abbauen physikalisch unvermeidbare Gegeninduktionen schnellstmöglich ausschwingen zu lassen (DE-PS 31 39 502). Hierbei wird mehr das Ziel verfolgt, eine erneute Bestromung der Elektromagnetspule vornehmen zu können, um das Wiederabschließen ein und derselben Drucknadel in kürzeren Zeitabständen zu bewirken, d. h., ein schnelleres Drucken zu erreichen.

Andere Lösungen für Ansteuerungen von Elektroma gnetspulen in Druckern streben an, eine Überbestromung zu vermeiden (DE-OS 31 51 242), um die schädliche Verlustwärme in den Spulen zu vermindern. Diese Herabsetzung der Verlustwärme fördert die Lebensdauer derartiger Matrixdruckköpfe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Kopplung zwischen einer Treiberschaltung und einem ASIC zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Die hier als Ein- und Aus gang verwendete Leitung hat den Vorteil, daß nur die Hälfte der sonst notwendigen Lei tungen bzw. Anschlußpole benötigt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Zeitdiagramm für die in Betracht kommenden Spannungs- bzw. Strom-Impulse,

Fig. 2 eine Treiberschaltung als Anwendungsbeispiel für die Elektromagnetspule einer Drucknadel, eines Druckhammers u. dgl. und

Fig. 3 ein Zeitdiagramm für Spannungs- bzw. Stromimpulse eines Schrittmotors,

Fig. 4 eine Treiberschaltung für die Anwendung an einer Schrittmotorenspule.

Die Impulskurve A (Fig. 1) löst auf der höheren Ebene eine logische "1" und auf der unteren Ebene eine logische "0" aus. Die Dauer des Impulses ist mit D=250 µs als Beispiel für einen Matrixdruckkopf gewählt. Die Frequenzimpulskurve F zeigt die derzeit eingestellte Frequenz über negative Steuersignale 2 an. Der zugehörige Frequenzgeber 3 ist in Fig. 2 angedeutet. Der Frequenzgeber 3 erzeugt eine konstante Frequenz.

Die Spannungsimpulskurve B tritt an dem Ausgang 4 als Ein-Signal logisch "1" oder als Aus-Signal, logisch "0" auf. Nach einem Einschwingvorgang 5 stellen sich gleichgroße Spannungsimpulse 6 ein. Dementsprechend zeigt die Treiberkurve J entsprechend dem Spannungsverlauf gemäß Spannungsimpulskurve B einen gechoppten Stromverlauf 7 mit Stromripples 7a.

Die Treiberschaltung für eine Drucknadel-Elektromagnetpule 8 mit einer Induktivität (Fig. 2) weist eine Treiberschaltung 9 mit einem Treiber-Transistor Tr auf, ferner eine Strommeßwerterfassung 10 mit Stromabschaltung 11 und schließlich eine digitale Steuerlogik 12. Der Frequenzgeber 3 erzeugt das negative Steuersignal 2 in konstanten Zeitabständen, die über den Frequenzgeber 3 einstellbar sind. An dem Ausgang 4, der gleichzeitig einen Eingang 13 der Treiberschaltung 9 bildet, liegt demnach jeweils ein Ein- oder Aus-Signal vor.

Die digitale Steuerlogik 12 besteht aus einem RS-Flip-Flop 14 (Reset/Set), das mit einer einzigen Ausgangsleitung 15 versehen ist, die auf den Reset- Eingang 16 zurückgekoppelt ist.

Die Strommeßwerterfassung 10 weist einen Komparator 17 auf, über dessen Positiv-Eingang 18 eine Referenzspannung 19 zugeschaltet ist und dessen Negativ-Eingang 20 mit einem Sensorwiderstand 21 (Rs) verbunden ist. Der Ausgang 22 des Komparators 17 ist mit der digitalen Steuerlogik 12 und mit dem Eingang 13 der Treiberschaltung 9 verknüpft. Die digitale Steuerlogik 12 ist Teil eines ASIC′s (=Application Specific for Integrated Circuits), und die Treiberschaltung 9, die Strommeßwerterfassung 10 und die Stromabschaltung 11 sind dagegen getrennt auf einer Leiterplatte eines Matrixdruckers angeordnet. Die digitale Steuerlogik 12 einerseits und die Strommeßwerterfassung 10 bzw. die Stromabschaltung 11 und die Treiberschaltung 9 sind bidirektional miteinander verbunden.

Im Grundzustand der Treiberschaltung (Fig. 2) ist die Impulskurve (Signal) A auf logisch "1" geschaltet. Die negativen Steuersignale 2 bewirken, daß ein Gatterausgang I logisch "1" und der Gatterausgang II logisch"0" ist. Das Signal am Eingang 13 der Treiberschaltung 9 (Spannungsimpulskurve B) wird sonst ebenfalls zu logisch "0", so daß die folgende Treiberschaltung 9 inaktiv bleibt. Für den Fall, daß das Signal der Impuls kurve A (von einer Datenquelle oder einem Zeichengenerator gesteuert) auf logisch "0" gesetzt wird, und auch der Ausgang (Q) eines Gatters II auf logisch "0" steht, wird der Ausgang "Q" eines Gatters III auf logisch "1" gesetzt, ebenfalls der Ausgang Q eines Gatters VI, wenn dieser mit einem Pull-up-Widerstand 23 beschaltet ist und an einer höheren Spannung +U1 liegt.

Der Ausgang 22 des Komparators 17 ist in einem solchen Fall hochohmig, weil in diesem Moment in der Treiberschaltung 9 kein Strom fließt. Demzufolge wird die Treiberschaltung 9 aktiviert. Der Strom steigt in der Treiberschaltung 9 an und bewirkt an dem Sensorwiderstand 21 (RS) einen Spannungsabfall, der nach Erreichen der Referenzspannung 19 den Ausgang 22 des Komparators 17 auf logisch "0" und den Ausgang 4 sowie den Gattereingang V ebenfalls auf logisch "0" zieht. Die Treiberschaltung 9 ist jetzt wieder inaktiv, wobei der Strom in der Elektromagnetspule 8 wieder nach einer e-Funktion abnimmt. Gleichzeitig wird über die Gatter IV und V das aus den Gattern I und II bestehende RS-Flip-Flop 14 wieder zurückgesetzt, d. h., das Signal (Q) wird logisch "1" und schaltet den Ausgang des Gatters VI auf logisch "0". Der jetzt in der Treiberschaltung 9 bzw. im Sensorwiderstand 21 unterbrochene Strom schaltet den Komparatorausgang 22 wieder hochohmig, wobei aber der Ausgang des Gatters VI den Signalpegel auf logisch "0" hält.

Dieser Sperrzustand der Treiberschaltung 9 bleibt solange aufrechterhalten, bis ein Signal der Frequenzimpulskurve F durch einen kurzen (ca. 500 ns) Setzimpuls für das RS-Flip-Flop 14 auftritt. Das RS-Flip-Flop- Ausgangssignal (Q) ist dann wieder logich "0" und folglich der Ausgang des Gatters III logisch "1". Damit ist die Treiberschaltung 9 wieder aktiviert. Dieses Wechselspiel hält solange an, bis der Impuls der Impulskurve A wieder logisch "1" wird und über ein Signal der Spannungsimpulskurve B mit dem logischen Pegel "0" die Treiberschaltung 9 inaktiv setzt.

Die Treiberschaltung für eine Schrittmotor-Magnetspule 26 (Fig. 4) arbeitet wie vorstehend beschrieben. Die in Fig. 1 verwendeten Bezugsziffern und die zugehörige Beschreibung gelten auch für Fig. 3.

In Fig. 4 ist die Treiberschaltung für einen Schrittmotor dargestellt. Gleiche Bezugsziffern wie in Fig. 2 gelten auch für Fig. 4 sowie die zu Fig. 2 gehörenden Beschreibungsteile. Die digitale Steuerlogik 12 ist für die Ansteuerung eines Schrittmotors für jede Schrittmotor-Magnetspule 26 doppelt vorhanden. Dementsprechend liegen Impulskurven A1 und A2 vor. Demzufolge liegen auch zwei Spannungsimpulskurven B1 und B2 vor. Jede Schrittmotor-Magnetspule 26 liegt in einer Brückenschaltung 27. Ein in Fig. 3 berücksichtigter Brückenzweig wird durch die Transistoren 24 und 29 bzw. 25 und 28 gebildet. An die Schrittmotor-Magnetspulen 26 sind jeweils Freilauf-Dioden-Paare 30 angeschlossen. Zwischen den Ausgangsleitungen 15 und den Transistoren 24, 29 bzw. 25 und 28 sind jeweils invertierende Verstärker 31 und 32 bzw. nicht invertierende Verstärker 33 und 34 geschaltet.

Claims

Intermittierend betriebene Treiberschaltung (9) mit einem Schalttransistor (Tr) für die Ansteuerung von Elektromagnet- oder Schrittmotor-Spulen (8), insbesondere für einen Matrixdrucker, der eine Strommeßwerterfassung (10) zur Stromabschaltung (11) mittels eines "Aus"-Signals zugeordnet ist und mit einer ein RS-Flip-Flop (14) enthaltenden digitalen Steuerlogik (12), die im Takt eines vorgeschalteten Frequenzgebers (3) ein "Ein-" Signal erzeugt, so daß entweder ein "Ein-" oder "Aus"-Signal am Eingang der Treiberschaltung (9) anliegt, wobei zur Strommeßwerterfassung (10) ein Komparator (17) verwendet ist, dessen Positiv- Eingang (18) mit einer Referenzspannungsquelle (19) und dessen Negativ-Eingang (20) mit einem Spulenstrom durchflossenen Sensorwiderstand (21) in der Treiber schaltung (9) verbunden ist, wobei der Ausgang (22) des Komparators (17) an die Basis des Schalttransistors und an die einzige Ausgangsleitung (15) der Steuerlogik (12) geführt ist und von dort über Gatter (IV, V) an den RESET-Eingang (16) geschaltet ist, des RS-Flip-Flops (14) und die digitale Steuerlogik (12) Teil eines ASIC's ist und die Bauelemente für die Treiberschaltung (9), die Strommeßwerterfassung (10) und die Stromab schaltung (11) davon getrennt auf einer Leiterplatte angeordnet sind.