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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuerungsschaltung und
ein Steuerungssystem, das einen Hauptsteuerungsabschnitt und Einheitensteuerungsabschnitte,
die mit dem Hauptsteuerungsabschnitt verbunden sind, enthält.
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Üblicherweise
werden eine Anzahl von Impulsmotoren in einer Mediumbeförderungsvorrichtung
zum Befördern
eines Mediums, beispielsweise von Papier oder dergleichen, verwendet,
um das Medium zu trennen und zu übertragen,
und für
andere Zwecke.
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Zur
Steuerung dieser Motoren werden die Motorsteuerungsimpulse mittels
der CPU des Hauptsteuerungsabschnitts erzeugt, über serielle Schaltungen an
die Einheitensteuerungsabschnitte übertragen und an die Impulsmotoren
geliefert.
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Wenn
jedoch die Motorsteuerungsimpulse mittels der CPU gemäß dem oben
beschriebenen Stand der Technik erzeugt werden, wird die bestimmte
CPU überlastet.
Ferner, da die Impulse über
die seriellen Schaltungen übertragen
werden, werden die Daten von diesen mengenmäßig groß.
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„STEPPER
MOTOR CONTROL" ELEKTOR ELECTRONICS,
ELEKTOR PUBLISHERS LTD. CANTERBURY, GB, Ausgabe 21, Nr. 232, 1.
April 1995 (1995-04-01), Seiten 36–43, XP000507179 ISSN: 0268-4519
offenbart ein Schaltungsdiagramm einer intelligenten Schrittmotorsteuerung,
wobei das Herz der Schaltung ein vorprogrammierter Mikrocontroller
vom Typ 78C51 ist.
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Die
vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben beschriebenen
Probleme gemacht. Die erste Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung
einer Möglichkeit
zum Einstellen und zum Betreiben der Pulserzeugungsschaltung über serielle Schaltungen,
und zum Eliminieren der Notwendigkeit der Übertragung von Treiberimpulsen über die
seriellen Schaltungen, durch Bereitstellen einer Impulserzeugungsschaltung
auf der Seite des Einheitensteuerungsabschnitts. Die zweite Aufgabe
der Erfindung liegt in der Schaffung einer Möglichkeit zur Diagnose der
Betriebszustände,
durch Gewinnen des Zählwerts
der wirklich erzeugten Impulse nach dem Betrieb der Impulserzeugungsschaltung.
Die dritte Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung einer Möglichkeit
zum linearen Beschleunigen und Verzögern der Impulsrate, und zum
teilweisen Einstellen der Rate jedes Impulses. Die vierte Aufgabe
der Erfindung liegt in der Schaffung einer Motorsteuerungsschaltung,
die nicht nur die Kosten reduzieren kann, sondern auch eine komplexe
Motorsteuerung und ein Steuerungssystem, das selbige verwendet,
bereitstellt.
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Die
Erfindung kann durch die folgende detaillierte Beschreibung unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen besser verstanden werden. Es zeigen:
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1 ein
Mediumbeförderungs-Steuerungssystem,
das ein Medium, beispielsweise Papier, befördert;
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2 eine
Verbindung der seriellen Schaltung zwischen der Hauptsteuerungseinheit 1 und
jedes Einheitensteuerungsabschnitts 20;
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3A und 3B den
Hauptsteuerungsabschnitt 1 und den Einheitensteuerungsabschnitt 20;
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4 die
Motorsteuerungsschaltung 65;
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5A ein
Verfahren zum Steuern der linearen Beschleunigung und Verzögerung;
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5B ein
Verfahren zum Steuern der Beschleunigung und Verzögerung gemäß einer
beliebigen Kurve;
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6 die
Inhalte des Datenraten-RAM 125;
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7 die
Inhalte des Datenratenumwandlungs-ROM;
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8 das
gemeinsame Datenratenumwandlungs-ROM 103, das in der Mehrzahl
der Motorsteuerungsschaltungen 201 und 203 vorgesehen
ist;
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9 ein
zeitliches Ablaufdiagramm, das den Betrieb gemäß den Aufbau gemäß 8 zeigt;
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10 ein
Steuerungssystem zum Steuern der Geschwindigkeit der Impulsmotoren
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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11 einen
Impulserzeugungssteuerungsabschnitt 300;
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12A Steuerungsimpulse zum Steuern der Impulsmotoren,
die eine Phasendifferenz von 90 Grad aufweisen;
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12B die Kombination eines Basistakts zum Steuern
der Impulsmotoren mit einem positiv-inversen Signal; und
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12C einen positiven Impuls und einen negativen
Impuls zum Steuern der Impulsmotoren.
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Die
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
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1 zeigt
ein Steuerungssystem zum Befördern
eines Mediums, beispielsweise Papier oder dergleichen. Wie in 1 gezeigt,
sind die Einheitensteuerungsabschnitte 20 eines Beförderungsabschnitts,
ein Aufnahmeabschnitt und ein Akkumulationsabschnitt mit einem Hauptsteuerungsabschnitt 1 jeweils
durch serielle Schaltungen verbunden. Ein oder mehrere Sensoren
S zum Detektieren des Zustandes und der Position von Papier oder
dergleichen, und ein Motor M zum Antreiben des Beförderungssystems
sind mit jedem Einheitensteuerungsabschnitt 20 verbunden.
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Wie
in 2 gezeigt, sind die Steuerungsabschnitte 20 parallel
mit dem Hauptsteuerungsabschnitt 1 verbunden.
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Hier
sind „SDA" die Daten, die gesendet
werden, bestehend aus einer Startmarkierung, der Anzahl an Einheitensteuerungsabschnitten,
die verbunden sind, einem gemeinsamen Befehl, Ausgabeanschlussdaten
und Befehlsdaten. Die Daten SDA werden wiederholt, für 512 Bits
in einem Zyklus, wenn ein Taktsignal von 32 MHz verwendet wird,
Daten werden in einem Zyklus von 128 μs gesendet.
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„RDA" bezeichnet die empfangenen
Daten. Die Daten RDA enthalten zwei Datenstücke, nämlich Eingangsanschlussdaten
und Antwortdaten, die auf den Befehl reagieren. Der Einheitensteuerungsabschnitt 20 zählt Impulse,
die nach der Startmarkierung detektiert werden, und sendet 16 Eingabeanschlussdatenstücke, wobei
die Anzahl an Impulsen, die gezählt
werden, den Wert erreicht, der deren Identifikationsnummer entspricht.
In Antwort auf den Befehl sendet der bestimmte Einheitensteuerungsabschnitt 20 Echozurückdaten,
die den Befehl so wie er ist zurücksenden,
und Antwortdaten als ein Laufergebnis des Befehls.
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Die 3A und 3B zeigen
die Hauptkomponenten des Hauptsteuerungsabschnitts 1 und den
Einheitensteuerungsabschnitt 20. Wie in den 3A und 3B gezeigt,
hat der Hauptsteuerungsabschnitt 1 eine CPU 2,
die eine zentrale Verarbeitungseinheit ist. Ein Sensor-EIN/AUS-Speicher 3, ein
Antwortspeicher 5, ein Befehlsspeicher 7 und ein Anschluss-EIN/AUS-Speicher 60 sind
mit der CPU 2 verbunden.
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Der
Sensor-EIN/AUS-Speicher 3 ist mit einer Serienschaltung 52 über einen
seriell-parallel Konverter 4 verbunden. Das Antwortspeicher 5 ist über einen
seriell-parallel Konverter 6 mit einer seriellen Schaltung 53 verbunden.
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Der
Befehlsspeicher 7 ist über
einen seriell-parallel Konverter 8 mit einer seriellen
Schaltung 54 verbunden. Der Anschluss-EIN/AUS-Speicher
ist über
einen seriell-parallel Konverter 61 mit einer seriellen
Schaltung 62 verbunden.
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Der
Hauptsteuerungsabschnitt 1 hat einen Adressensynchronisierungs-Signalerzeugungsabschnitt 9,
der mit einer seriellen Schaltung 51 verbunden ist.
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Der
Einheitensteuerungsabschnitt 20 hat einen Schalter 21.
Eine Mehrzahl von Sensoren Sa, Sb, ... Sn sind mit dem Schalter 21 verbunden.
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Der
Schalter 21 wiederholt ein Timesharing-Abtasten, basierend
auf einem Timingsignal, das von einem Sensor-Changeover-Timingerzeugungsabschnitt 40 geliefert
wird, wodurch jeder Sensor veranlasst wird ein Signal auszugeben
(im Folgenden als „Sensorsignal" bezeichnet).
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Der
Pegel jedes Sensorsignals, das von dem Schalter 21 ausgewählt wird,
wird in digitale Daten durch einen A/D-Umwandler 22 umgewandelt.
Die digitalen Daten werden nicht nur in einem Sensorpegelspeicher 23 gehalten,
sondern auch an einen Komparator 24 geliefert. Der Komparator 24 vergleicht
alle Sensorpegeldaten, die von dem A/D-Umwandler 22 geliefert
werden, mit einer Mehrzahl von Teilpegeln, die in einem Teilpegelspeicher 25 gehalten
werden. Die Ergebnisses des Vergleichs werden in einem Vergleichsergebnisspeicher 26 gehalten.
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Der
Teilpegelspeicher 25 gibt einen Teilpegel aus entsprechend
jedem Sensor mit dem gleichen Timing, wie beim Abtasten durch den
Schalter 21, basierend auf den Timingsignalen, die von
dem Sensor-Changeover-Timingerzeugungsabschnitt 40 geliefert
werden.
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Die
Vergleichsergebnisse, die in dem Speicher 26 gehalten werden,
werden sequentiell ausgegeben, in Übereinstimmung mit den Timingsignalen (nicht
gezeigt), die unabhängig
von dem Sensorabtasten sind. Die Ergebnisse werden in serielle Signale
durch einen parallel-seriell Konverter 31 umgewandelt.
Die seriellen Signale werden über
die serielle Schaltung 52 an den seriell-parallel Konverter 4, der
in dem Hauptsteuerungsabschnitt 1 enthalten ist, gesendet.
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Alle
Sensorpegeldaten, die in dem Sensorpegelspeicher 23 gespeichert
sind, werden ausgelesen, in Übereinstimmung
mit einem Timingsignal (nicht gezeigt), das unabhängig von
dem Sensorabtasten ist. Die Sensorpegeldaten werden in ein serielles
Signal durch den parallel-seriell
Konverter 33 umgewandelt, nach einer Auswahl durch einen
Auswähler 32 in
Antwort auf Anweisungen, die von einem Befehlsanalyseabschnitt 36 (wie
später
beschrieben) gesendet werden. Das serielle Signal wird über die serielle
Schaltung 53 an den seriell-parallel Konverter 6,
der in dem Hauptsteuerungsabschnitt 1 vorgesehen ist, gesendet.
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Ein
seriell-parallel Konverter 34 empfängt einen Befehl von dem parallel-seriell
Konverter 8 über die
serielle Schaltung 54 und wandelt den Befehl in einen parallelen
Befehl um. Der parallele Befehl wird in einem Befehlsspeicher 35 gehalten,
und von einem Befehlsanalyseabschnitt 36 analysiert.
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Beim
Analysieren des vorbestimmten Befehls in dem Befehlsspeicher 35,
gibt der Befehlsanalyseabschnitt 36 Anweisungen an den
Auswähler 32, um
die Sensorpegeldaten von dem Sensorpegelspeicher 23 an
den Hauptsteuerungsabschnitt 1 zu senden.
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Dieser
Auswähler 32 gibt
entweder die Daten, die aus dem Sensorpegelspeicher 23 ausgelesen
werden, oder den Befehl, der von dem Befehlsanalyseabschnitt 36 geliefert
wird (also ein Zurücksendebefehl
zum Überprüfen des
zurückgegebenen
Befehls), in Übereinstimmung
mit dem Befehl von dem Befehlsanalyseabschnitt 36 aus.
Der Befehlsanalyseabschnitt 36 analysiert eine Mehrzahl
von Teilpegeln basierend auf vorbestimmten Befehlen, die in dem
Befehlsspeicher 35 gehalten werden. Die analysierten Ergebnisse
werden in dem Teilpegelspeicher 25 gehalten. Bei Empfang
eines Befehls, der von dem Hauptsteuerungsabschnitt 1 gesendet
wird, liefert der Befehlsanalyseabschnitt 36 einen Befehl,
der die gleichen Inhalte wie der Empfangene aufweist, unmittelbar
an den Hauptsteuerungsabschnitt 1 über den Auswähler 32 und
den parallel-seriell
Konverter 33.
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Ein
Synchronisierungssignal-Empfangsabschnitt 30 ist mit dem
Adressensynchronisierungs-Signalerzeugungsabschnitt 9 über die
serielle Schaltung 51 verbunden. Der Abschnitt 30 empfängt synchronisierte
Signale von dem Adressensynchronisierungs-Signalerzeugungsabschnitt 9.
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Der
Betrieb einer Motorsteuerungsschaltung 65 wird im Folgenden
beschrieben.
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Die
Motorsteuerungsschaltung 65 wird durch Parameter gesteuert,
beispielsweise Anfangsgeschwindigkeit, maximale Geschwindigkeit,
Beschleunigungsrate, Verzögerungsrate,
Operationsfaktor und dergleichen des Motors, und durch Befehle,
beispielsweise Betriebsstart, Betriebsstopp und dergleichen. Die
CPU 2 schreibt die Parameter und die Befehle, die an die
Motorsteuerungsschaltung 6 zu senden sind, in den Befehlspeicher 7.
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Der
parallel-seriell Konverter 8 stellt eine serielle Reihenfolge
der Inhalte des Befehlspeichers 7 her. Die Inhalte, die
in eine serielle Reihenfolge gebracht worden sind, werden an den
seriell-parallel Konverter 34 über die serielle Schaltung 54 gesendet.
Die Parameter und die Befehle, die in eine parallele Reihenfolge
durch diesen seriell-parallel Konverter 34 gebracht worden
sind, werden in das Befehlspeicher 35 geschrieben. Die
Inhalte der Parameter und Befehle werden durch den Befehlsanalyseabschnitt 36 analysiert,
beispielsweise die Sensorschaltungssteuerungsbefehle (Sensorpegellesebefehl, Teilpegeleinstellungsbefehl).
Die Parameter und Befehle werden an die Motorsteuerungsschaltung 65 gesendet,
um an die Motorsteuerungsschaltung 65 gesendet zu werden.
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Die
Motorsteuerungsschaltung 65 arbeitet gemäß den Parametern
und Befehlen. Wenn die Parameter und Befehle angeben, dass die Ergebnisse des
Betriebs zurückgesendet
werden sollten, werden die Ergebnisse an den Auswähler 32 gesendet.
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Der
Befehlanalyseabschnitt 36 steuert den Auswähler 32 zum
gleichen Zeitpunkt und liefert die Ergebnisse des Betriebs von der
Motorsteuerungsschaltung 65 an den seriell-parallel Konverter 33.
Als ein Ergebnis werden die Ergebnisse des Betriebs in dem Antwortspeicher 5 gespeichert
und können
von der CPU 2 ausgelesen werden.
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Zusammengefasst,
durch gemeinsames Verwenden der Leitung, die bei der Steuerung der Sensoren
verwendet wird, können
die Befehle und dergleichen zum Steuern der Motorsteuerungsschaltung 65 von
dem Hauptsteuerungsabschnitt 1 an die Seite der Einheitensteuerungsabschnitte 20 durch die
serielle Übertragung
gesendet werden. Die Antworten von der Motorsteuerungsschaltung 65 können über die
gleiche Leitung durch serielle Übertragung
zurückgesendet
werden.
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Der
Betrieb einer Ausgabeanschlussschaltung 64 wird beschrieben.
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Die
CPU 2 schreibt „1" an eine Adresse,
die dem Ausgangsanschluss des Anschluss-EIN/AUS-Speichers 60 entspricht,
um den Speicher 60 einzuschalten, und „0" an die Adresse, um den Speicher 60 auszuschalten.
Der parallel-seriell Konverter 61 bringt die Inhalte des
Anschluss-EIN/AUS-Speichers 60 in einer serielle Reihenfolge,
und sendet sie an den seriellparallel Konverter 63 über die
serielle Schaltung 62. Die ausgegebene Anschluss-EIN/AUS-Information, die
durch den bestimmten seriell-parallel Konverter 63 in eine parallele
Reihenfolge gebracht worden ist, wird von der Ausgabeanschlussschaltung 64 gelesen.
Die Schaltung 64 setzt den Ausgang des vorbestimmten Anschlusses.
Wenn die Ergebnisse des Betriebs erforderlich sind, wie in der Motorsteuerungsschaltung 65,
werden sie an den Antwortspeicher 5 gesendet.
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4 zeigt
die Motorsteuerungsschaltung 65. Wie in 4 gezeigt,
sind die Ausgänge
eines Minimumratenregisters 104 und eines Maximumratenregisters 105 mit
den Eingängen
der Auswähler 101 und 106 verbunden.
Der Ausgang des bestimmten Auswähler 101 ist
mit dem Eingang des Komparators 102 verbunden. Der Ausgang
des bestimmten Auswählers 106 ist
mit dem Eingang eines Geschwindigkeitsdatenzählers 107 verbunden.
Die Ausgangssignale des Zählermodussteuerungsabschnitts 118 können in
den Auswähler 101 eingegeben
werden. Ein Reload-Befehl kann in den Auswähler 106 eingegeben
werden. Ein Aktivierungssignal kann von dem Komparator 102 in
den Geschwindigkeitsdatenzähler 107 eingegeben
werden. Der Befehl und das Aktivierungssignal werden mit dem Eingang
eines Auswählers 108 verbunden.
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Der
Ausgang eines Startregisters 112, in das ein Startbefehl
eingegeben wird, ist mit den Eingängen einer ODER-Schaltung 111 verbunden.
Der Geschwindigkeitsdatenzähler 107 und
ein Beschleunigungs-Verzögerungs-Taktzähler 113 und
die Ausgänge
dieser ODER-Schaltung 111 und des Beschleunigungs-Verzögerungs-Taktzählers 113 sind mit
dem Eingang des Geschwindigkeitsdatenzählers 107 verbunden.
Die Ausgänge
eines Beschleunigungsintervallregisters 122 und eines Verzögerungsintervallregisters 123 sind
mit dem Eingang des Beschleunigungs-Verzögerungs-Taktzählers 113 über einen
Auswähler 124 verbunden.
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Der
Beschleunigungs-Verzögerungs-Taktzähler 113 startet
das Zählen
von Impulsen bei Empfang des Ausgangssignals des Startregisters 112.
Er erzeugt ein vorbestimmtes Ausgangssignal, während die Impulse des Beschleunigungs-Verzögerungs-Basistakts
bei den Beschleunigungsintervallen oder den Verzögerungsintervallen, die von
dem Auswähler 124 ausgewählt werden,
gezählt
werden.
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Der
Ausgang des Auswählers 108 ist
mit dem Eingang des Datenratenumwandlungs-ROM 103 verbunden.
Der Ausgang dieses Datenratenumwandlungs-ROM 103 ist mit
dem Eingang eines Teilers 109 verbunden. Der Ausgang dieses
Teilers 109 ist mit dem Eingang eines Impulserzeugungszählers 110 verbunden.
Dieser Impulserzeugungszähler 110 gibt
ein Motorbetriebstaktsignal (später
beschrieben) aus.
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Dieses
Taktsignal wird auch in die Impulszähler 126, 119, 120 und 121 eingegeben.
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Bei
einer derartigen Konfiguration werden die Impulse von dem Impulserzeugungszähler 110 erzeugt.
Diese Impulse werden nicht nur nach außen gegeben, sondern auch als
Betriebsimpulse für
einen Schrittmotor Ma und einen Servomotor Mn verwendet. Ein Taktsignal
(beispielsweise ein Taktsignal von 500 kHz) wird an den Impulserzeugungszähler 110 geliefert.
Das Taktsignal wird durch einen Zählwert geteilt, der von dem
Teiler 109 geliefert wird. Der Impulserzeugungszähler 110 gewinnt
die gewünschten Impulse.
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Der
Zählwert
wird nach einer Synchronisierung mit der führenden Flanke eines Impulses
erneut geladen. Der Impulserzeugungszähler 110 erneuert folglich
einen Zählwert
pro Impuls (im Folgenden als „Zählerladen" bezeichnet).
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Es
wird jetzt ein Verfahren zum Erzeugen des Zählwerts im Einzelnen beschrieben.
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Der
Zählwert
wird aus der Beziehung hergeleitet „abgeleitete Taktfrequenz
= Basistaktfrequenz/Zählwert"). Folglich ist es
notwendig einen Zählwert,
der gewonnen wird aus „Basistaktfrequenz/Zählwert" in den Impulserzeugungszähler 110 zu
laden. Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann der Zählwert
gewonnen werden, indem das Datenratenumwandlungs-ROM 103 verwendet
wird, und, wie in 6 gezeigt, indem der Wert von
gewünschten Taktfrequenzdaten
als Adresse verwendet wird. Ein entsprechender Zählwert kann gewonnen werden. Beispielsweise
sind die Daten wirkungslos, wenn die Adresse gleich 0 ist, und 50000
(Zählwert
500000/10) wird erhalten, wenn die Adresse 1 ist.
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Wenn
der Zählwert
eine kleine Anzahl an Bits aufweist, kann eine genaue Taktfrequenz
der Ausgabe nicht gewonnen werden, aufgrund eines „Carry-Down" durch die Division.
Folglich sind die Frequenzdaten aus 1 Byte gebildet, während die
Daten bezüglich
des Zählwerts
aus 2 Byte gebildet sind. Ferner, sind die Frequenzdaten eingestellt
auf 1/10 der tatsächlichen
Frequenz.
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Es
wird jetzt ein Verfahren zum Erzeugen der gewünschten Frequenzdaten im Einzelnen
beschrieben, die an den Datenratenumwandlungs-ROM 103 geliefert
werden.
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In
einer Motorsteuerungsschaltung gemäß der Erfindung hat die Motorsteuerungsschaltung zwei
Arten von Schaltungen zum Erzeugen von Frequenzdaten. Eine ist eine
Schaltung zum Erzeugen von linearen Beschleunigungs-Verzögerungs-Daten, und
die andere ist eine Schaltung zum Erzeugen einer beliebigen Kurve
von Beschleunigungs-Verzögerungs-Daten.
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5A zeigt
ein Verfahren zum Steuern einer linearen Beschleunigung-Verzögerung. 5B zeigt
ein Verfahren zum Steuern einer Beschleunigung-Verzögerung beliebiger
Kurve. Ferner stellen in den 5A und 5B die
Längsachsen
die Pulsrate dar, und die Querachse die Zeitpunkte.
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Der
Wert Fmin wird in dem Minimumratenregister 104 gespeichert.
Dies ist der Startpunkt, bei dem die Beschleunigung mit einem Intervall
startet, das in dem Beschleunigungs-Verzögerungs-Register 122 gehalten
ist. Wenn Fmax erreicht ist, endet die Beschleunigung. Der Wert
Fmax wird in dem Maximumratenregister 105 gehalten. Wenn
der Zählwert den
Impulszählwert
N1 erreicht, startet die Verzögerung.
Dieses Verzögerungsintervall
wird in dem Verzögerungsintervallregister 123 gehalten.
Wenn Fmin erreicht ist, stoppt die Verzögerung, und der Motor wird
mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben. Wenn der Zählwert den
Impulszählwert
N2 erreicht, stoppt der Betrieb. Da der Sensor im Voraus eingeschaltet
ist, wird der Betrieb gestoppt, bevor der Zählwert den Impulszählwert N2
erreicht.
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In 5B erfolgt
eine Beschleunigung-Verzögerung
beliebiger Form bis der Wert von Fmax von dem Wert Fmin beginnend
erreicht ist, im Gegensatz zu dem Fall in 5A. Andere
Betriebe werden mit der linearen Beschleunigung-Verzögerung durchgeführt. Diese
Steuerungen werden später
beschrieben.
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Der
Betrieb der Schaltung zum Erzeugen von linearen Beschleunigungs-Verzögerungs-Daten wird
detaillierter beschrieben.
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Die
Funktionen der Schaltung werden durch den Geschwindigkeitsdatenzähler 107,
das Startregister 112, das Minimumratenregister 104,
das Maximumratenregister 105, den Auswähler 106, das Beschleunigungsintervallregister 122,
das Verzögerungsintervallregister 123,
den Auswähler 124,
den Beschleunigungs-Verzögerungs-Taktzähler 113 und dergleichen
realisiert.
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Der
Geschwindigkeitsdatenzähler 107 erzeugt
Frequenzdaten.
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Speziell,
wenn der Startbefehl in das Register 112 eingegeben wird,
wird das Startregister 112 eingeschaltet. Zum gleichen
Zeitpunkt, wie das Register 112 eingeschaltet wird, wird
der Wert (Fmin) des Minimumratenregisters 104 in den Geschwindigkeitsdatenzähler 107 über den
Auswähler 106 geladen,
CLEAR ausgegeben, wodurch die vorbestimmte Zählung beginnt. Die Frequenzdaten
vor dem Hochzählen
sind folglich ein geladener Wert (Fmin), der aus dem Minimumratenregister 104 geliefert
wird.
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Der
Beschleunigungs-Verzögerungs-Taktzähler 113 lädt den Zählwert aus
dem Beschleunigungsintervallregister 122 über den
Auswähler 124. Der
Zähler 113 erzeugt
ein vorbestimmtes Taktsignal, das das Beschleunigungsintervall definiert,
indem der Beschleunigungs-Verzögerungs-Basistakt
nur durch den geladenen Zählwert
gezählt
wird. Der Zähler 113 gibt
das Taktsignal an den Geschwindigkeitsdatenzähler 107 aus. Der
Geschwindigkeitsdatenzähler 107 zählt folglich
hoch, basierend auf dem Takt von dem Beschleunigungs-Verzögerungs-Taktzähler 113.
Der Zähler 107 ändert die
Impulsrate in einem vorbestimmten Beschleunigungsintervall. Wenn
folglich der geladene Wert Fmax erreicht ist, stoppt die Beschleunigung.
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Bei
der Beschleunigung wird ein Zählwert (Fmax)
des Maximumratenregisters 105 in den Geschwindigkeitsdatenzähler 107 über den
Auswähler 106 geladen.
Folglich ist der maximale Wert der Frequenzdaten nach dem Hochzählen der
geladene Wert (Fmax), der von dem Maximumratenregister 105 geliefert
wird. Der Beschleunigungs-Verzögerungs-Taktzähler 113 lädt den Zählwert aus
dem Verzögerungsintervallregister 123 über den
Auswähler 124.
Der Zähler 113 erzeugt
ein vorbestimmtes Taktsignal, das das Verzögerungsintervall definiert,
indem der Beschleunigungs-Verzögerungs-Basistakt nur
durch den geladenen Zählwert
gezählt
wird. Der Zähler 113 gibt
den vorbestimmten Takt an den Geschwindigkeitsdatenzähler 107 aus.
Folglich zählt der
Geschwindigkeitsdatenzähler 107 abwärts, basierend
auf dem Takt von dem Beschleunigungs-Verzögerungs-Taktzähler 113.
Der Zähler 107 ändert die Impulsrate
in einem vorbestimmten Verzögerungsintervall.
Wenn der geladene Wert Fmin folglich erneut erreicht ist, stoppt
die Verzögerung.
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Der
Betrieb der Schaltung für
eine Beschleunigung gemäß beliebiger
Kurve wird beschrieben.
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Die
Funktionen dieser freien Kurve werden realisiert durch die Hauptimpulszählregister 114 bis 117,
die Impulszähler 126, 119, 120 und 112,
den Zählmodussteuerabschnitt 118 und
dergleichen. Diese Funktionen werden im Einzelnen beschrieben.
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7 zeigt
die Speicherinhalte eines Datenraten-RAMs 125.
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In
dem Datenraten-RAM 125 können die Frequenzdaten pro
Impuls eingestellt werden. Beispielsweise ist die Adresse (Impulszählwert)
gleich 0, die Daten (Frequenz) sind F0, und die Adresse (Impulszählwert)
ist gleich 1, die Daten (Frequenz) sind F1. Folglich werden die
Frequenzdaten gemäß den Befehlen,
die von dem Hauptsteuerungsabschnitt 1 geliefert werden,
geschrieben. Um die Adresse zu erneuern, werden die Zählwerte
der Impulszähler 126 und 119 verwendet.
Wenn die Impulszähler 126 und 119 ausgegebene
Impulse zählen,
werden die ausgegebenen Frequenzdaten geändert.
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Der
Betrieb der Impulszähler
wird beschrieben.
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Wenn
das Startregister 112 eingeschaltet wird, laden die Impulszähler 126, 119, 120 und 121 die
Werte in die Impulsregister 114, 115, 116 und 117, jeweils.
Wenn sie durch die Zählmodussteuerungsschaltung 118 aktiviert
werden, beginnen Sie abwärts zu
zählen.
Obwohl der Abwärtszählmodus
hier verwendet wird, ist der Modus nicht darauf beschränkt.
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Der
Zählmodussteuerungsabschnitt 118 hält den Zählmodus,
der von dem Hauptsteuerungsabschnitt 1 geschrieben wurde,
und arbeitet in jedem Modus.
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Bei
dem freien Kurven-effektiven Modus, erfolgt ein Zählen, zuerst
in dem Impulszähler 120, dann
in dem Impulszähler 126,
als nächstes
in dem Impulszähler 121 und
letztendlich im Impulszähler 119.
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Wenn
der Zählwert
jedes Zählers
gleich 0 ist, wird ein Trägersignal
an den Zählmodussteuerungsabschnitt 118 gesendet,
und der nächste
Zähler,
der ein Aktivierungssignal empfängt,
führt die
Zähloperation
durch.
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Während die
Impulszähler 120 und 121 zählen, wählt der
Zählmodussteuerungsabschnitt 118 das
Datenraten-RAM 125 über
den Auswähler 108 aus,
und führt
eine Freikurvenoperation durch. Während die Zähler 126 und 119 zählen, wählt er den
Geschwindigkeitsdatenzähler
und führt
einen linearen Beschleunigungs-Verzögerungs-Betrieb durch.
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Wenn
der Impulszähler 126 ausgewählt ist, bestimmt
die Zählmodussteuerungsschaltung 118 als
maximale Rate den Wert, der in den Komparator 102 durch
den Auswähler 101 eingegeben
wird, und weist das Hochzählen
des bestimmten Zählers
an.
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In
dem Beschleunigungs-Verzögerungs-Modus
wird zuerst der Impulszähler 126 ausgewählt, und
nachfolgend der Impulszähler 119.
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Wenn
der Zählmodussteuerungsabschnitt 118 einen
Stoppbefehl von dem Hauptsteuerungsabschnitt 1 empfängt, bei
irgendeiner Bedingung in jedem Modus, wird der Impulszähler 119 bedingungslos
ausgewählt.
Nachdem die Impulszählwerteinstellung
in das Impulszählregister 115 geladen
worden ist, und die Impulse gezählt
worden sind, wird das Startregister 112 ausgeschaltet.
Die Impulse werden dadurch gestoppt.
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Wenn
die CPU 2 eine Motorstoppsteuerung durch Verwendung eines
Positionsdetektionssensors durchführt, sollte der Motor in einem
bestimmten Maß extra
angetrieben werden, vom Zeitpunkt der Detektion der Position an,
um Fehlfunktionen aufgrund eines Nachlaufens zu verhindern.
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Die
vorliegende Erfindung kann die Motorstoppsteuerung unter Verwendung
der CPU 2 durchführen,
da ein extra Betriebsimpulszählwert
im Voraus in dem Impulszähler 119 eingestellt
ist. Ferner können
die Werte der Impulszählwertregister 114 bis 117 zu
jeder Zeit von der CPU 2 beschrieben werden, wodurch komplexe
Betriebe möglich
sind.
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Wenn
die ODER-Schaltung 111 einen wiedergeladenen Befehl der
Impulsrate empfängt,
wird der Wert des Minimumratenregisters 104 oder des maximalen
Ratenregisters 105 in den Geschwindigkeitsdatenzähler 107 gemäß dem Modus
des bestimmten Wiederladebefehls geladen.
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Dadurch
wird es möglich,
selbst in der Impulserzeugungsoperation, die Minimumrate und die Maximumrate
zu ändern,
und Operationen in einem komplexen Geschwindigkeitsschema durchzuführen.
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Jeder
der Impulszähler 126, 119, 120 und 121 gibt
den Zählwert,
der in dem Auswähler 32 gehalten
wird, aus, in Übereinstimmung
mit dem Impulszählwertholbefehl.
Die CPU 2 subtrahiert den gehaltenen Impulszählwert von
dem betriebenen Impulszählwert,
der in jedem Zähler
gesetzt ist, wodurch ein tatsächlicher
betriebener Impulszählwert erkannt
wird.
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Wenn
der Zählmodussteuerungsabschnitt 118 einen
Status-Abfragebefehl von der CPU 2 empfängt, sendet er einen Status,
beispielsweise die Beschleunigung oder dergleichen.
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8 zeigt
den Abschnitt, in dem eine Mehrzahl von Motorsteuerungsschaltungen 201 bis 203 sich
das Datenratenumwandlungs-ROM 103 teilen.
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In
diesem Abschnitt verschiebt sich das Zugriffstiming auf das Datenratenumwandlungs-ROM 103 durch
das Schieben des Basistakts (500 kHz) zwischen den Motorsteuerungsschaltungen 201 bis 203,
jeweils, wie in dem Zeitablaufdiagramm in 9 gezeigt.
Die Mehrzahl der Motorsteuerungsschaltungen 201 bis 203 können folglich
Zählwerte
aus dem einzelnen Datenratenumwandlungs-ROM 103 lesen.
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Die
Geschwindigkeitssteuerung des Impulsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung
wird im Einzelnen beschrieben.
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10 zeigt
ein Steuerungssystem gemäß der Erfindung,
bei dem die Geschwindigkeitssteuerung des Impulsmotors durchgeführt wird.
In 10 sind die Teile, die mit denen in 4 identisch
sind, mit identischen Bezugszeichen versehen. Diese Teile werden
nicht im Einzelnen beschrieben, und nur charakteristische Merkmale
werden im Einzelnen beschrieben.
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Wie
in 10 gezeigt, wird das Motoroperationstaktsignal
von dem Impulserzeugungszähler 100 in
den Impulserzeugungssteuerungsabschnitt 300 eingegeben.
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Der
Impulserzeugungssteuerungsabschnitt 300 hat die in 11 gezeigt
Struktur. Wie in 11 gezeigt, empfängt eine
Zweiphasen-Erzeugungsschaltung ein Motoroperationstaktsignal von
dem Impulserzeugungszähler 110 und
ein positiv inverses Signal von einem Positivinversregister 301,
und gibt ein vorbestimmtes Treibersignal aus. SW1 und SW2 werden
angetriebener Maßen
durch ein Steuersignal von einem Ausgabemodusregister 302 gesteuert, und
ein gewünschtes
Antriebssignal selektiv ausgegeben.
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Man
weiß allgemein,
dass die Steuerimpulse, die in den 12A bis 12C gezeigt sind, verwendet werden, wenn ein Impulsmotor
angetrieben wird.
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12A zeigt den Fall, bei dem Steuerimpulse, die
eine Phasendifferenz von 90 Grad aufweisen, verwendet werden. 12B zeigt den Fall, bei dem Kombinationen eines
Basistaktes und eines positiv-inversen Signals verwendet werden. 12C zeigt den Fall, bei dem positive Steuerungsimpulse und
negative Steuerungsimpulse verwendet werden.
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Der
in 12B gezeigte Fall wird in dem Ausführungsbeispiel
realisiert.
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In
der vorliegenden Erfindung ist der Antriebsbereich des Impulsmotors
eingestellt von 10 pps bis 2550 pps (in 10 pps), jedoch kann ein
4-fach Modus oder ein 40-fach Modus ebenfalls eingestellt werden
(40 pps und 400 pps).
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Das
Impulserzeugungsmittel, das in den Ansprüchen beschrieben ist, ist äquivalent
zu dem in 4 gezeigten Impulserzeugungszähler 110.
Das Impulszählmittel
ist äquivalent
zu den Impulszählern 126, 119, 120 und 121.
Das Datenratenumwandlungsmittel ist äquivalent zu dem Datenratenumwandlungs-ROM 103.
Das erste Mittel ist äquivalent zu
dem Minimumratenregister 104 und dem Maximumratenregister 105.
Das zweite Mittel ist äquivalent
zu dem Beschleunigungsintervallzähler 122 und dem
Verzögerungszähler 123.
Das Geschwindigkeitsänderungsmittel
ist äquivalent
zu dem Geschwindigkeitsdatenzähler 107.
Die Geschwindigkeitsdatenhaltemittel sind äquivalent zu dem Datenraten-RAM 125.
Das Changeovermittel ist äquivalent zu
dem Auswähler 108.
Das Mittel zum Halten eines vorbestimmten Befehls ist äquivalent
zu dem Befehlsspeicher 7, der parallel-seriell Konverter 8 und dergleichen.
Das Befehlslaufmittel ist äquivalent
zu dem Befehlsanalyseabschnitt 36 und dergleichen.
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Wie
oben beschrieben, erreicht die vorliegende Erfindung die folgenden
Vorteile.
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Aufgrund
der Impulserzeugungsschaltung, die in dem Einheitensteuerungsabschnitt 20 vorgesehen
ist, ist es nicht notwendig Treiberimpulse über eine serielle Schaltung
zu senden.
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Ferner
ist es möglich
den Zählwert
des aktuell erzeugten Impulses nach Betreiben der Impulserzeugungsschaltung
zu gewinnen. Es ist auch möglich
den Zustand des Betriebs zu diagnostizieren.
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Die
Impulsrate wird grundsätzlich
linear beschleunigt oder verzögert,
kann jedoch teilweise pro Impuls eingestellt werden.
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Ferner
ist es möglich
eine komplexe Motorsteuerung durchzuführen, während eine Erhöhung der
Kosten verhindert wird, indem eine beliebige Beschleunigung-Verzögerung mit
einer linearen Beschleunigung-Verzögerung kombiniert wird.
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Die
Anzahl an Drähten
wird reduziert, indem eine Überwachungsvorrichtung
auf der Seite der CPU 2 und auf der Seite der Sensoren
geteilt wird, und indem multiplizierte Sensorinformation zwischen der
Seite der CPU 2 und der Seite der Sensoren übertragen
wird.
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Darüber hinaus
kann die CPU 2 die analogen Pegel der Sensoren erkennen,
falls notwendig, indem analoge Pegel der Sensoren auf der Seite
der Sensoren eingegeben werden.
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Ferner,
da die analogen Pegel bekannt sind, ist es möglich Dispersionen, Alterung
und dergleichen der Sensorelemente zu berücksichtigen.
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Darüber hinaus
wird die Übertragungsmenge
reduziert, indem die analogen Pegel mit den Teilpegeln auf der Seite
der Sensoren verglichen werden, und nur die Ergebnisse von EIN/AUS
gesendet werden.
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Serielle
Schaltungen können
reduziert werden, indem die analogen Pegel mit den Teilpegeln auf der
Seite der Sensoren verglichen werden, und nur die Ergebnisse von
EIN/AUS übertragen
werden.
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Die
Motoren können
durch Hardware in den Einheitensteuerungsabschnitten gesteuert werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung können eine
Motorsteuerungsschaltung und ein Steuerungssystem, das selbige verwendet,
bereitgestellt werden. Bei dem Steuerungssystem ist es möglich die Anweisungen
des Einstellens und des Betreibens der Impulserzeugungsschaltung über eine
serielle Leitung zu liefern. Es ist unnötig Treiberimpulse über eine
Seriellschaltung zu übertragen,
durch Bereitstellung der Impulserzeugungsschaltung auf der Seite des
Einheitensteuerungsabschnitts. Es ist möglich den Zählwert des tatsächlich erzeugten
Impulses zu gewinnen, nach dem Betrieb der Impulserzeugung und den
Zustand der Operation zu diagnostizieren. Die Impulsrate wird grundsätzlich linear
beschleunigt oder verzögert,
kann jedoch teilweise pro Impuls eingestellt werden. Darüber hinaus
ist es möglich
eine komplexe Motorsteuerung durchzuführen, während eine Zunahme der Kosten
verhindert wird.