DE4123403C2 - Schrittmotor-Treiberschaltung mit Ausfallsicherung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Treiberschaltkreis zum Antrieb eines Schrittmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, Schrittmotor-Treiberschaltkreise mit einer Schutzeinrichtung zu versehen, die den Schaltkreis im Falle eines Kurzschlusses in einem Schaltkreiselement, der Verdrahtung oder dergleichen schützt, um eine Beschädigung des Schrittmotors und/oder von Schaltkreiselementen durch durch den Motor und/oder die Schaltkreiselemente fließenden Überstrom zu verhindern.

Folgende Schutzvorrichtungen sind bekannt:

• 1. ein Typ mit einer Sicherung, die durch Überstrom abschaltet wird;
• 2. ein Typ mit einem Widerstand geringen Widerstands­ werts, der in dem Treiberschaltkreis an geeigneter Stelle zur Erfassung von Überstrom angeordnet ist, so daß nach Erfassung des Überstroms durch den Widerstand ein Relais oder dergleichen betätigt wird, das die Antriebsstrom­ versorgung zu dem Schrittmotor unterbricht; und
• 3. ein Typ mit Mitteln zum Anlegen von Antriebsimpul­ sen an den Schrittmotor und zum Erfassen des Drehwinkels des durch die Impulse angetriebenen Motors, Mitteln zum Er­ fassen eines Fehlers in dem Treiberschaltkreis auf Basis des erfaßten Drehwinkels und der Anzahl der an den Motor angelegten Antriebsimpulse und Mitteln zum Abschalten der Antriebsstromversorgung zu dem Motor nach der Erfassung eines Fehlers.

Der Typ 1 hat den Nachteil geringer Ansprechempfind­ lichkeit. Der Typ 2 hat den Nachteil großen Wärmeverlusts über den Widerstand. Der Typ 3 ist andererseits nicht in der Lage, selektiv ausschließlich elektrische Fehler zu erfassen, weil er irrtümlich das Auftreten eines Fehlers werten kann, auch wenn das Erfassungsmittel des Drehwin­ kels ein überspringen des Motors feststellt oder wenn ein mechanischer Fehler auftritt.

Weiterhin können alle genannten Typen einen Fehler nur nach einem sehr hohen fehlerbedingten Stromfluß erfassen. Aus diesem Grund können der Motor und seine zugeordneten Teile beschädigt werden, bevor der Fehler entdeckt wird.

Ein Treiberschaltkreis nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus den Landis & Gyr-Mitteilungen 31 (1984) 1, Seiten 28 bis 35 bekannt. Darin wird der Betrieb eines Schrittmotors mit einer elektronischen Ansteuerung beschrieben, welche Impulse erzeugt, die der Schrittmotor dann in eine Drehbewegung umwandelt. Die Bilder 18 und 19 dieser Veröffentlichung zeigen eine Chopper-Ausführung des Treiberschaltkreises, bei dem ein Zerhackertransistor zum Zerhacken des zu einer Vielzahl Erregerwicklungen fließenden Stroms vorgesehen ist, der mittels eines Stromkomparators angesteuert wird (Schaltreglerbetrieb). Die Veröffentlichung beschäftigt sich nicht mit der Erfassung von Fehlern in dem Treiberschaltkreis.

Ein ähnlicher Treiberschaltkreis ist aus der DE 30 08 312 C2 bekannt. Dieser Schaltkreis umfasst einen Zweipunkt-Stromregler, der einen Zerhackertransistor auf Grundlage eines Vergleichs zwischen einem vorgegebenen Sollwert des zu den Erregerwicklungen fließenden Stroms und einem gemessenen Wert dieses Stroms ansteuert.

Ein Fehlerdiagnosesystem für einen motorischen Antrieb in einer Kühleinrichtung ist aus der US 4 722 019 bekannt. Zur Vermeidung einer Anzahl von Fehlerdiagnosesensoren wird vorgeschlagen, während des Betriebs der Kühleinrichtung periodisch die Motorlast zu erfassen und mit einer im System permanent gespeicherten Referenz zu vergleichen, die im Rahmen der Herstellung der Kühleinrichtung individuell bestimmt wurde. Damit ist es möglich, den Motor/Kompressor abzuschalten, wenn ein Niedriglastzustand oder Hochlastzustand erkannt wird, um die Kühleinrichtung zu schützen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Treiberschaltkreis nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, der eine Beschädigung des Schrittmotors und/oder dem Schrittmotor zugeordneter Teile, soweit sie elektrische Fehler zur Folge haben, z. B. eine Aufnahme von Überstrom, schnell und sicher erfasst.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung eines Aus­ führungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeich­ nungen ersichtlich.

Fig. 1 zeigt einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Schrittmotor-Treiberschaltkreises;

Fig. 2 zeigt einen Schaltplan des Innenaufbaus einer Motorerregerschaltung nach Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine Darstellung der Eingangs- und Ausgangscharakteristika eines Schaltkreises für hohe Tastverhältnisse und eines Schaltkreises für niedrige Tastverhältnisse nach Fig. 1, und

Fig. 4 zeigt einen Flußdiagramm eines Fehlerdiagnose­ programms, ausgeführt von einer zentralen Schalteinheit (CPU) nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist die Anordung eines Schrittmotors und eines Treiberschaltkreises zum Antrieb des Schrittmotors gemäß einer Ausführung der Erfindung dargestellt. Der Schrittmotor gemäß dieser Ausführung ist zur Verwendung in Kraftfahrzeugen geeignet.

In dieser Figur bezeichnet 1 eine Batterie, deren negative Elektrode geerdet ist und deren positive Elektrode jeweiliges über Sicherungen F1 und F2 mit einem Zündschal­ ter 2 eines Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt) sowie mit einem Schaltelement 3b eines Relais 3 verbunden ist. Der Zünd­ schalter 2 ist mit einer Wicklung 3a des Relais 3 ver­ bunden. Die Wicklung 3a ist wiederum mit dem Kollektor eines Ausfallsicherungs-Relaistransistors 5 (nachfolgend "FSRTR" genannt) verbunden, sowie mit einem Eingangsan­ schluß P3 einer zentralen Steuereinheit bzw. Schalteinheit 17 (nachfolgend "CPU" genannt). Der FSRTR 5 ist über seinen Emitter geerdet und über seine Basis mit einem Ausgangsanschluß P6 der CPU 17 verbunden. Mit dieser Anordung wird der FSRTR 5 durch die CPU 17 zum An- und Ausschalten gesteuert. Wenn er an­ geschaltet ist, ist das Schaltelement 3b des Relais 3 geschlossen.

Das Schaltelement 3b des Relais 3 ist über entsprechende Leitungen VP1 und VP2 mit Zerhackertranstis­ toren 6, 7 (nachfolgend als "CHOPTR" bezeichnet) ver­ bunden. Die CHOPTR 6, 7 sind mit ihren Rollektoren über ent­ sprechende Leitungen COM1 und COM2 an Erregerwicklungen 42 und 44 der zweiten Phase und Erregerwicklungen 41 und 43 der ersten Phase des Schrittmotors 4 angeschlossen. Die CHOPTR 6 und 7 sind mit ihrer Basis an Ausgangsanschlüsse jeweiliger ODER-Schaltkreise 12 und 13 angeschlossen. Diese ODER-Schaltkreise 12 und 13 sind mit ihren einen Ein­ gangsanschlüssen jeweils an Ausganganschlüsse P7 und P8 der CPU 17 angeschlossen, und mit ihren jeweils anderen Ein­ gangsanschlüssen an den Ausgang eines ODER-Schaltkreises 14 angeschlossen. Der ODER-Schaltkreis 14 ist mit seinem einen Eingangsanschluß mit einem Ausgangsanschluß P5 der CPU 17 und mit seinem anderen Eingangsanschluß mit dem Ausgang eines ODER-Schaltkreises 15 verbunden. Die Ausgangsanschlüs­ se P7, P8 geben Signale niedrigen Pegels aus, außer wenn die CPU 17 eine Fehlerdiagnose durchführt, und der ODER- Schaltkreis 15 erzeugt einen niedrigen Ausgangspegel, außer wenn ein Schaltkreis 21 für niedriges Tastverhältnis einen Fehler erfaßt hat. Das Tastverhältnis wird auch als Impulstastfaktor oder Nutzungsfaktor bezeichnet. Auf diese Weise werden die CHOPTR 6 und 7 durch ein Zerhackerimpuls­ signal vom dem Ausgangsanschluß P5 der CPU 17 zum An- und Abschalten gesteuert. Das Zerhackerimpulssignal hat ein in Antwort der Ausgangspannung VB der Batterie 1 variables Tastverhältnis, so daß die Tastverhältnisse der Impulssig­ nale an den Leitungen COM1 und COM2 innerhalb eines vor­ bestimmten Bereichs (3%-93% in dieser Ausführung) gesteuert werden. Somit wird dem Schrittmotor 4 eine konstante wirksame Leistung zugeführt, unabhängig von der Ausgangsspannung VB der Batterie 1.

Die Erregerwicklungen 41-44 des Schrittmotors 4 sind mit den Kollektoren von Erregertransistoren 10a, 8a, 11a und 9a (nachfolgend als "EXTR" bezeichnet) entsprechender Motorerregerschaltungen 10, 8, 11 und 9 verbunden. Wie in Fig. 2 dargestellt, enthält der Motorerregerschaltkreis 8 einen Erregertransistor EXTR 8a, einen Steuertransistor 8b (nachfolgend als "CONTTR" bezeichnet) und einen Widerstand 8c. Der Emitter des CONTTR 8b ist über den Widerstand 8c mit der Basis des EXTR 8a verbunden, während die Basis und der Kollektor des CONTTR 8b mit Steuereingangsanschlüssen C1 und C2 des Motor­ erregerschaltkreises 8 verbunden sind.

Die anderen Motorerregerschaltkreise 9-11 haben genau den selben Aufbau wie der oben beschriebene Motorerre­ gerschaltkreis 8. Die Emitter der EXTR's 8a-11a sind über entsprechende Leitungen PG1 und PG2 geerdet.

Die ersten Steuereingangsanschlüsse C1 der Motorerre­ gerschaltkreise 8-11 sind mit entsprechenden Ausgangsan­ schlüssen P9-P12 der CPU 17 verbunden, und ihre zweiten Steuereingangsanschlüsse C2 sind mit dem Kollektor eines Phasenanschnittransistors 22 (nachfolgend als "PCUTTR" be­ zeichnet) verbunden. Der PCUTTR 22 ist mit seinem Emitter mit einer Stromversorgung Vcc zur Versorgung positiver Span­ nung verbunden. Wenn bei dieser Anordnung der PCUTTR 22 angeschaltet ist, nehmen die zweiten Steuereingangsanschlüs­ se C2 der Erregerschaltkreise 9-11 ein hohes Potential an, so daß die EXTR 8a-11a an- und abgeschaltet werden, und zwar in Antwort auf Impulssignale von den Ausgangsan­ schlüssen P9-P12 der CPU 17, die mit den ersten Steuerein­ gangsanschlüssen C1 verbunden sind. Demgemäß werden die Erregerwicklungen 41-44 zum Antrieb des Schrittmotors 4 erregt.

Die Leitungen COM1 und COM2, mit denen die Kollektoren der CHOPTR 6, 7 verbunden sind, sind mit ersten Enden ent­ sprechender Widerstände 18, 19 verbunden, deren andere En­ den wiederum miteinander verbunden sind und außerdem mit Eingangsanschlüssen eines Schaltkreises 20 für hohes Tast­ verhältnis (nachfolgend "HDTY-Schaltkreis" genannt) und eines Schaltkreises für niedriges Tastverhältnis 21 (nachfolgend "LDTY-Schaltkreis" genannt). Der Ausgang des HDTY-Schaltkreises 20 ist mit der Basis des PCUTTR 22 und mit einem Eingangsanschluß P1 der CPU 17 verbunden. Der Ausgang des LDTY-Schaltkreises 21 ist mit einem Eingangsan­ schluß P2 der CPU 17 und einem Eingangsanschluß des ODER- Schaltkreises 15 verbunden. Ein anderer Eingangsanschluß des ODER-Schaltkreises 15 wird von nicht gezeigten Rück­ setzmitteln über einen Invertierer 16 mit einem Rücksetzsig­ nal RST versorgt, so daß der Invertierer beim Rücksetzen einen hohen Pegel ausgibt. Der Ausgang des ODER-Schalt­ kreises 15 ist mit dem anderen Eingangsanschluß des ODER- Schaltkreises 14 verbunden.

Der HDTY-Schaltkreis 20 und der LDTY-Schaltkreis 21 haben Eingangs- und Ausgangcharakteristika, die in Fig. 3 entsprechend mit der durchgehenden und der unterbrochenen Linie dargestellt sind. Insbesondere wenn das Tastverhält­ nis eines der Impulssignale der Leitungen COM1 und COM2 93% überschreitet, erzeugt der HDTY-Schaltkreis 20 einen hohen Ausgangspegel, und einen niedrigen Ausgangspegel, wenn das Tastverhältnis gleich oder unter 93% ist. Der LDTY-Schaltkreis 21 erzeugt andererseits einen hohen Aus­ gangspegel, wenn das Tastverhältnis eines der Impulssignale der Leitungen COM1 und COM2 unter 3% liegt, und einen niedrigen Ausgangspegel, wenn das Tastverhältnis gleich oder höher als 3% ist. Falls nun beispielsweise zwischen dem Emitter und dem Kollektor des CHOPTR 6 ein Kurzschluß auftritt, so wird das Tastverhältnis 100% und demgemäß nimmt der Ausgang des HDTY-Schaltkreises 20 einen hohen Pegel ein. Infolgedessen wird der PCUTTR 22 abgeschaltet, so daß die zweiten Steuereingangsanschlüsse C2 der Motor­ erregerschaltkreise 8-11 ein niedriges Potential einnehmen, und zwar unabhängig von dem Potentialpegel des ersten Steuereingangsanschlusses C1, wodurch die EXTR 8a- 11a in Abschaltstellung gebracht und gehalten werden. Im Fall, daß die Leitung COM1 mit Masse kurzgeschlossen wird, wird das Tastverhältnis 0%, und demgemäß nimmt der Ausgang des LDTY-Schaltkreises 21 einen hohen Pegel ein. Demzufolge erzeugen die ODER-Schaltkreise 15 und 14 hohe Pegelausgänge, wodurch die CHOPTR 6 und 7 in Abschaltstellung gebracht und gehalten werden.

Die CPU 17 hat einen weiteren Ausgangsanschluß P4, der mit der Basis eines Fehlerdiagnosetransistors 23 (nachfolgend als "CHKTR" bezeichnet) verbunden ist. Der CHKTR 23 ist mit seinem Emitter mit einer Leitung ver­ bunden, die zwischen dem Zündschalter 2 und dem Relais 3 angeschlossen ist, und mit seinem Rollektor mit den Anoden von Dioden 25 und 26 verbunden. Die Dioden 25 und 26 sind mit Ihren Kathoden jeweils mit den Leitungen COM1 und COM2 verbunden. Der CHKTR 23, der Widerstand 24 und die Dioden 25 und 26 bilden einen Schaltkreis zur Durchführung einer Fehldiagnose in Antwort auf ein Steuersignal von der CPU 17. Der CHKTR 23 ist normalerweise in Abschaltstellung gehalten.

Nachfolgend wird der Betrieb der oben beschriebenen Schrittmotor-Treiberschaltung beschrieben.

Wenn der Zündschalter 2 geschlossen wird, führt die CPU 17 eine anfängliche Fehlerdiagnose durch. Wenn als Ergebnis dieser Fehlerdiagnose kein Fehler erfaßt wird, bewirkt die CPU 17, daß der FSRTR 5 durchschaltet, so daß das Schaltelement 3b des Relais 3 geschlossen wird, wodurch der Schrittmotor 4 in einen Betriebszustand gebracht wird. Auch nach Beendigung dieser anfänglichen Fehlerdiagnose führt die CPU 17 während des Betriebs der Schrittmotor- Treiberschaltung zu regelmäßigen Zeitintervallen eine vor­ bestimmte Fehlerdiagnose durch, außer wenn der Schrittmotor 4 tatsächlich angetrieben wird.

Wenn durch die CPU 17 keine Fehlerdiagnose durch­ geführt wird, werden die Ausgangsanschlüsse P4, P6 der CPU 17 auf hohem Pegel gehalten, während die Ausgangsanschlüsse P7 und P8 auf niedrigem Pegel gehalten werden. Hierbei gibt der Ausgangsanschluß P5 der CPU 17 ein Impulssignal aus, dessen Tastverhältnis mit der Ausgangsspannung VB der Bat­ terie 1 variiert wird, so daß von den CHOPTR 6, 7 zu den Leitungen COM1 und COM2 abgegebene Impulssignale in dem Bereich von 3% bis 93% gesteuerte Tastverhältnisse haben.

Aus diesem Grund erzeugen der HDTY-Schaltkreis 20 und der LDTY-Schaltkreis 21 beide Signale mit niedrigen Pegeln, so daß der PCUTTR 22 in seinem Zustand gehalten wird und der ODER-Schaltkreis 14 ein Signal ausgibt, das genau dem Aus­ gangssignal P5 der CPU 17 entspricht.

Wenn von den Ausgangsanschlüssen P9-P12 der CPU 17 Antriebsimpulssignale zum Antrieb des Schrittmotors 4 er­ zeugt werden, werden die entsprechenden EXTR 8a-11a an- und abgeschaltet, um den Erregerwicklungen 41-44 Antriebs­ impulse zuzuführen und dadurch eine Drehung des Schrittmo­ tors 4 zu bewirken.

Wenn zwischen dem Kollektor und dem Emitter des CHOPTR 6, d. h. zwischen den Leitungen VP1 und der Leitung COM1, ein Kurzschluß auftritt, gibt der HDTY-Schaltkreis 20 wie oben beschrieben einen hohen Pegel aus, um den PCUTTR 22 abzuschalten. Demgemäß nehmen die zweiten Steuereingangs­ anschlüsse C2 der Motorerregerschaltkreise 8-11 ein nie­ driges Potential ein, so daß die EXTR 8a-11a in Abschalt­ stellung gebracht und gehalten werden, und zwar unabhängig von dem Potentialpegel, den die ersten Steuereingangsan­ schlüsse C1 eingenommen haben, wodurch verhindert wird, daß zu den Erregerwicklungen 42, 44 und den EXTR 8a und 9a ein übermäßiger Strom fließt, der diese beschädigen wie etwa verschmoren könnte.

Der gleiche Vorgang wie oben beschrieben findet statt, wenn zwischen den Leitungen VP2 und COM2 ein Kurzschluß auftritt.

Wenn andererseits die Leitung COM1 auf Masse kurz­ geschlossen wird, geht das Ausgangssignal des LDTY-Schalt­ kreises 21 hoch, und entsprechend erzeugen die ODER-Schalt­ kreise 15, 14 hohe Ausgangspegel, so daß die CHOPTR 6, 7 in Abschaltstellung gebracht und gehalten werden, wodurch ver­ hindert wird, daß zu den CHOPTR 6, 7 ein übermäßiger Strom fließt, der diese beschädigen, wie etwa verschmoren könnte.

Der gleich Vorgang findet statt, wenn die Leitung COM2 auf Masse kurzgeschlossen wird.

Fig. 4a-4d zeigt ein Fehlerdiagnoseprogramm zur Durch­ führung durch die CPU 17.

Zunächst werden in Schritt S1 der FSRTR 5, die CHOPTR 6, 7, die EXTR 8a-11a und der CHKTR 23 alle abge­ schaltet, d. h. die Ausgangsanschlüsse P6 und P9-P12 werden zur Erzeugung niedriger Ausgangspegel und die Aus­ gangsanschlüsse P4, P7 und P8 zur Erzeugung hoher Aus­ gangspegel gebracht. Dann wird in Schritt S2 bestimmt, ob der Eingangspegel des Eingangsanschlusses P3 niedrig ist oder nicht. Wenn dies mit JA bestätigt wird, so wird in einem Schritt S3 gewertet, daß in der Verdrahtung zwischen dem Zündschalter 2 und dem Eingangsanschluß P3 eine Tren­ nung stattgefunden hat, und dann wird ein nicht gezeigtes Ausfallsicherungsprogramm zur Durchführung einer Warnung usw. durchgeführt. Wenn die Antwort zur Frage in Schritt S2 NEIN ist, d. h. wenn der Eingangspegel des Eingangsanschlus­ ses P3 hoch ist, so wird in einem Schritt S4 bestimmt, ob die Leitung COM1 oder COM2 ein hohes Potential hat oder nicht. Diese Bestimmung wird durch Bestimmung durchgeführt, ob der Eingangspegel zu dem Eingangsanschluß P1 hoch ist oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, so heißt das, daß die Leitung COM1 oder COM2 ein hohes Potential hat, und zwar trotz der Tatsache, daß das Schaltelement 8b und die CHOPTR 6, 7 in Abschaltstellung gehalten sind. Dementsprechend wird gewertet, daß der CHKTR 23 zwischen dem Emitter und dem Rollektor einen Kurzschluß hat, worauf das Ausfall­ sicherungsprogramm abläuft.

Wenn die Antwort auf die Frage in Schritt S4 NEIN ist, werden die CHOPTR 6, 7 dadurch angeschaltet, daß die Aus­ gangsanschlüsse P5, P7 und P8 zur Erzeugung niedriger Aus­ gangspegel gebracht werden, und der FSRTR 5, die EXTR 8a- 11a und der CHKTR 23 werden in einem Schritt S6 in Abschalt­ stellung gehalten, und dann wird in Schritt S7 bestimmt, ob die Leitung COM1 oder COM2 ein hohes Potential hat oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, so heißt das, daß die Leitung COM1 oder COM2 ein hohes Potential hat, trotz der Tatsache, daß der FSRTR 5 in Abschaltstellung gehalten ist, um die Stromversorgung zu der Wicklung 3a des Relais 3 auszusetzen. Dementsprechend wird in Schritt S8 gewertet, daß das Schaltelement 3b des Relais 3 fehlerhaft oder gesichert (geschlossen) ist, worauf das Ausfallsicherungs­ programm abläuft.

Wenn die Antwort auf die Frage in Schritt 7 NEIN ist, werden in einem Schritt S9 der FSRTR 5 und der CHKTR 23 angeschaltet, die CHOPTR 6, 7 abgeschaltet und die EXTR 8a -11a in Abschaltstellung gehalten, und es wird in einem Schritt S10 bestimmt, ob die Leitung COM1 oder COM2 ein niedriges Potential hat oder nicht. Diese Bestimmung wird durch Bestimmung durchgeführt, ob der Eingangspegel zu den Eingangsanschlüssen P2 hoch ist oder nicht. Wenn die Ant­ wort zu der Frage in Schritt S10 JA ist, so heißt das, daß die Leitung COM1 oder COM2 ein niedriges Potential hat, und zwar trotz der Tatsache, daß das CHKTR 23 angeschaltet wurde. Demgemäß wird in einem Schritt S11 gewertet, daß die Leitung COM1 oder COM2 auf Masse kurzgeschlossen ist oder wenigstens einer der EXTR 8a-11a einen Kurzschluß hat, wodurch das Ausfallsicherungsprogramm abläuft.

Wenn die Antwort auf die Frage in Schritt S10 NEIN ist, geht das Programm zu Schritt S12 und folgenden weiter. In Schritt S12 bis Schritt S23 werden der FSRTR 5 und der CHKTR 23 in Anschaltstellung und die CHOPTR 6, 7 in Abschaltstellung gehalten, und die den Erregerwicklungen 41 -44 des Schrittmotors jeweils entsprechenden EXTR werden sukzessive angeschaltet, während die Fehlerdiagnose durch­ geführt wird.

Zuerst wird der der Erregerwicklung 41 der ersten Phase entsprechende EXTR 10a angeschaltet, während die anderen EXTR 8a, 9a und 11a in Schritt S12 in Abschalte­ stellung gehalten werden, und dann wird in Schritt S13 bestimmt, ob die Leitung COM1 oder COM2 ein hohes Potential hat oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, so heißt das, daß die Leitung COM2 ein hohes Potential hat, und zwar trotz der Tatsache, das der EXTR 10a angeschaltet wurde. Dement­ sprechend wird in einem Schritt S14 gewertet, daß in der Verdrahtung zwischen der Leitung COM2, der Erregerwicklung 41 der ersten Phase, einer zwischen dem EXTR 10a und der Erregerwicklung 41 angeschlossenen Leitung PW1, dem EXTR 10a, der Leitung PG2 und der Masse eine Trennung besteht, wodurch das Ausfallsicherungsprogramm abläuft.

In den Schritten S15, S18 und S21 werden die EXTR 8a, 11a und 9a jeweils angeschaltet, während die anderen EXTR abgeschaltet oder in Abschaltstellung gehalten werden, und dann wird in Schritten S16, S19 und S22 bestimmt, ob die Leitung COM2 oder COM2 ein hohes Potential hat oder nicht. Wenn die Antwort zu einer der Fragen dieser Schritte JA ist, so wird in entsprechenden Schritten S17, S20 oder S23 gewertet, daß in der Verdrahtung zwischen der Leitung COM1, der Leitung PW2, und der Leitung PG1, zwischen der Leitung COM1, der Leitung PW3 und der Leitung PG2 oder zwischen der Leitung COM1, der Leitung PW4 und der Leitung PG1 eine Trennung besteht, wodurch das Ausfallsicherungsprogramm ab­ läuft.

Wenn die Antwort auf die Frage in Schritt S22 NEIN ist, wird der FSRTR 5 in Anschaltestellung gehalten, der CHOPTR 6 angeschaltet, und in einem Schritt S24 werden der CHOPTR 7, die EXTR 8a-11a und der CHKTR 23 abgeschaltet oder in Abschaltstellung gehalten, und dann wird in einem Schritt S25 bestimmt, ob die Leitung COM1 und COM2 ein niedriges Potential hat oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, so heißt das, daß die Leitung COM1 ein niedriges Potential hat, und zwar trotz der Tatsache, daß der FSRTR 5 in Anschaltstellung gehalten ist (d. h. das Schaltelement 3b ist an), und alle EXTR 8a-11a werden in Abschaltstellung gehalten. Demgemäß wird in einem Schritt S26 gewertet, daß in der Leitung VP1 eine Trennung besteht, wodurch das Ausfallsicherungsprogramm abläuft.

Wenn die Antwort auf die Frage in Schritt S25 NEIN ist, also umgekehrt zum in Schritt S24 gesetzten Zustand, wird in einem Schritt S27 der CHOPTR 7 angeschaltet und der CHOPTR 6 abgeschaltet, und dann wird in einem Schritt S28 bestimmt, ob die Leitung COM1 oder COM2 ein niedriges Poten­ tial hat oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, so wird in einem Schritt S29 gewertet, daß in der Leitung VP2 aus einem ähnlichen Grund wie in Schritt S26 eine Trennung besteht, wodurch das Ausfallsicherungsprogramm abläuft.

Wenn die Antwort auf die Frage in Schritt S28 NEIN ist, wird der FSRTR 5 in Anschaltstellung gehalten, die EXTR 10a und 8a werden angeschaltet, die EXTR 9a, 11a in Abschaltstellung gehalten und weiter werden die CHOPTR 6, 7 an- und abgeschaltet, so daß in einem Schritt S30 die Signale der Leitungen COM1 und COM2 Tastverhältniswerte von 5% haben. Dann wird in einem Schritt S31 bestimmt, ob die Leitung COM1 oder COM2 ein hohes Potential hat oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, so wird in einem Schritt S32 gewertet, daß der CHOPTR 6 oder 7 fehlerhaft ist oder einen Kurzschluß hat, wodurch das Ausfallsicherungsprogramm abläuft.

Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt S31 NEIN ist, so wird weiter in einem Schritt S33 bestimmt, ob die Leitung COM1 oder COM2 ein niedriges Potential hat oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, so wird in einem Schritt S34 gewertet, daß der CHOPTR 6 oder 7 fehlerhaft ist oder eine Trennung zwischen dem Emitter und dem Rollektor be­ steht, wodurch das Ausfallsicherungsprogramm abläuft.

Wenn die Antwort auf die Frage in Schritt S33 NEIN ist, so heißt das, daß kein Fehler in dem Treiberschalt­ kreis ist, und dann wird der Schrittmotor 4 zum Antrieb vorbereitet. In diesem Zustand werden von den Ausgangsan­ schlüssen P9-P12 der CPU 17 Antriebsimpulse ausgegeben, und der Schrittmotor 4 wird drehend angetrieben.

In dem oben beschriebenen Fehlerdiagnoseprogramm wer­ den Fehlerbestimmungen zu allen Punkten in dem Schaltkreis durchgeführt, und zwar unmittelbar nachdem der Zündschalter angeschaltet wurde (anfängliche Fehlerdiagnose). Anschließend werden die Bestimmungen in den Schritten S9 und folgenden zu regelmäßigen Zeitintervallen von beispielsweise 15 Millisekunden wiederholt durchgeführt (Fehlerdiagnose bei Normalbetrieb).

In dem oben beschriebenen Fehlerdiagnoseprogramm wird durch An- und Abschalten des CHKTR 23 die Zufuhr eines geringen Stroms zu dem Schrittmotor 4 und seiner zugehörigen Teile bewirkt und entsprechend unterbrochen, wo­ bei die Ausgangspegel der CHOPTR 6, 7, das sind Potentialpe­ gel der Leitungen COM1 und COM2, geprüft werden. Dies ermöglicht eine genaue Fehlererfassung im Treiberschalt­ kreis, ohne den Schrittmotor 4 tatsächlich anzutreiben, wodurch eine Beschädigung des Schrittmotors und seiner zugehörigen Teile durch Oberstrom vermieden und eine schnelle Erfassung elektrischer Fehler ermöglicht wird.

Obwohl in der oben beschriebenen Ausführung zwei Zer­ hackertransistoren vorgesehen sind, das sind der CHOPTR 6, der die Stromzufuhr zur Erregerwicklung 42 der zweiten Phase und zur Erregerwicklung 44 der vierten Phase des Schrittmotors 4 steuert, und der CHOPTR 7, der die Strom­ zufuhr zur Erregerwicklung 41 der ersten Phase und zur Erregerwicklung 43 der dritten Phase steuert, so ist dies nicht als Einschränkung zu verstehen. Es kann auch nur ein Zerhackertransistor zur Steuerung der Stromzufuhr zu allen Erregerwicklungen der ersten bis zur vierten Phase vor­ gesehen sein.

Die Treiberschaltung zum Antrieb eines Schrittmotors mit einer Vielzahl Erregerwicklungen umfaßt eine Vielzahl Erregertransistoren zum Antrieb der jeweiligen Erregerwicklungen des Schrittmotors und wenigstens einem Zerhackertransistor, um den zu den Erregerwicklungen fließenden Stromfluß zu zerhacken. Parallel zu dem Zer­ hackertransistor ist ein Fehlerdiagnosetransistor geschaltet. Seriell zu dem Fehlerdiagnosetransistor ist ein Strombegrenzungswiderstand geschaltet. Eine CPU schaltet den Fehlerdiagnosetransistor an und ab und erfaßt die jewei­ ligen Ausgangszustände des Zerhackertransistors, die dieser einnimmt, wenn der Fehlerdiagnosetransistor an- und abge­ schaltet wird. Die CPU vergleicht die erfaßten Ausgangspe­ gel des Zerhackertransistors entsprechend vorbestimmten logischen Pegeln und erfaßt aus dem Ergebnissen dieser Vergleiche Fehler in dem Treiberschaltkreis.

Claims (3)

1. Treiberschaltkreis zum Antrieb eines Schrittmotors (4) mit einer Vielzahl Erregerwicklungen (42, 44, 41, 43) unterschiedlicher Phasen, umfassend:
mehrere Erregertransistoren (8a, 9a, 10a, 11a) zum gesteuerten Erregen der Erregerwicklungen (42, 44, 41, 43),
wenigstens einen Zerhackertransistor (6, 7) zum Zerhacken des zu den Erregerwicklungen (42, 44, 41, 43) fließenden Stromes und
ein Steuermittel (17), welches mit den Erregertransistoren (8a, 9a, 10a, 11a) und dem Zerhackertransistor (6, 7) verbunden ist, um diese zu steuern,
wobei der Zerhackertransistor (6, 7), die Erregerwicklungen (42, 44, 41, 43) und die Erregertransistoren (8a, 9a, 10a, 11a) zwischen einer Leistungsversorgung (1) und Masse in Reihe geschaltet sind,
gekennzeichnet durch
eine parallel zu dem Zerhackertransistor (6, 7) geschaltete Reihenschaltung eines Fehlerdiagnosetransistors (23) und eines Widerstandsmittels (24), wobei der Fehlerdiagnosetransistor (23) mit dem Steuermittel (17) verbunden ist und von diesem gesteuert wird, und
einen mit dem Steuermittel (17) verbundenen Detektor (20, 21) zum Erfassen des zeitlichen Verlaufs des Ausgangspegels auf den Leitungen (COM1, COM2) des Zerhackertransistors (6, 7), wobei dieser Verlauf somit ein Tastverhältnis darstellt und die Detektoren (20, 21) abhängig von diesem Signale an das Steuermittel (17) geben,
und wobei von dem Steuermittel (17) ein Fehler in dem Treiber­ schaltkreis erkannt wird, falls eine oder mehrere der folgenden Bedingungsgruppen erfüllt sind:
Bedingungsgruppe i)
der Fehlerdiagnosetransistor (23) ist angeschaltet,
einer der Erregertransistoren (8a, 9a, 10a, 11a) ist angeschaltet,
der Zerhackertransistor (6, 7) ist abgeschaltet und
der Ausgangspegel des Zerhackertransistors (6, 7) ist auf einem vorbestimmten hohen Pegel,
Bedingungsgruppe ii)
der Fehlerdiagnosetransistor (23) ist abgeschaltet,
alle Erregertransistoren (8a, 9a, 10a, 11a) sind abgeschaltet,
der Zerhackertransistor (6, 7) ist angeschaltet und
der Ausgangspegel des Zerhackertransistors (6, 7) ist nicht auf einem vorbestimmten hohen Pegel,
Bedingungsgruppe iii)
der Fehlerdiagnosetransistor (23) ist abgeschaltet,
wenigstens einer der Erregertransistoren (8a, 9a, 10a, 11a) ist angeschaltet,
der Zerhackertransistor (6, 7) wird mit einem vorbestimmten kleinen Tastverhältnis an- bzw. abgeschaltet und
der Ausgangspegel des Zerhackertransistors (6, 7) ist auf einem vorbestimmten niedrigen bzw. auf einem vorbestimmten hohen Pegel,
Bedingungsgruppe iv)
der Fehlerdiagnosetransistor (23) ist angeschaltet,
die Erregertransistoren (8a, 9a, 10a, 11a) sind abgeschaltet,
der Zerhackertransistor (6, 7) ist abgeschaltet und
der Ausgangspegel des Zerhackertransistors (6, 7) ist auf einem vorbestimmten niedrigen Pegel.

2. Treiberschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandsmittel (24) einen ohmschen Widerstand umfasst.

3. Treiberschaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (17) zur Erfassung eines Fehlers bei verschiedenen Phasen der Treiberschaltung den Fehlerdiagnose­ transistor (23) anschaltet, den Zerhackertransistor (6, 7) abschaltet und der Reihe nach einen einzigen der Erregertransistoren (8a, 9a, 10a, 11a) anschaltet.