DE69723232T2

DE69723232T2 - Vorrichtung zur steuerung eines motors und gerät, das diese vorrichtung enthält, zur aufzeichnung und/oder wiedergabe von information.

Info

Publication number: DE69723232T2
Application number: DE69723232T
Authority: DE
Inventors: Cornelis Marinus VAN BUUL; Adrianus Gerardus VAN BEIJSTERVELD; Johannes Nicolaas DAMSTRA; Cornelis Henricus BÜTHKER
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2017-10-21
Also published as: CN1208512A; JP4052675B2; EP0880819A2; KR100498521B1; WO1998023026A3; WO1998023026A2; CN1078977C; EP0880819B1; DE69723232D1; US5990641A; JP2001503599A; KR19990081827A

Description

Vorrichtung zur Steuerung eines Motors und Gerät, das diese Vorrichtung enthält, zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Information
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorsteueranordnung zur Steuerung eines elektrischen bürstenlosen Mehrphasen-Gleichstrommotors mit einem magnetischen Läufer und einer Anzahl Wickelungen, wobei diese Motorsteueranordnung die nachfolgenden Elemente umfasst:

– eine Detektionseinheit zum Erzeugen eines Kommunikationssignals auf Basis der in den Wicklungen erzeugten rückwärtigen Leerlaufspannung,
– eine Ausgangsstufe mit Ausgängen zum Verbinden der Wicklungen, mit wenigstens einer Klemme zum Verbinden einer Speisequelle und mit einer Anzahl Steuerelemente zum selektiven Koppeln der Klemme mit Ausgängen in Abhängigkeit von dem Kommunikationssignal.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Gerät zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von Information, wobei dieses Gerät die nachfolgenden Elemente umfasst:

– Mittel zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von Information in einem Zyklus, wobei dieser Zyklus synchron zu einem periodischen Bezugssignal ist,
– einen Motor zum Antreiben eines Elementes, das mit den genannten Mitteln zusammenarbeitet,
– einen Sensor zum Detektieren der Position des genannten Elementes, wobei dieser Sensor ein Sensorsignal erzeugt, und
– eine Motorsteueranordnung zur Steuerung des Motors.

Eine derartige Motorsteueranordnung ist aus US 4.752.724 bekannt. Die bekannte Motorsteueranordnung umfasst eine Detektionseinheit, die mit den Wicklungen eines dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors verbunden ist zum Detektieren der rückwärtigen EMF-Spannung, die in den Wicklungen erzeugt wird. Auf Basis der detektierten rückwärtigen EMF-Spannung wird ein Kommutationssignal erzeugt. Die bekannte Motorsteueranordnung hat weiterhin eine Ausgangsstufe mit einer Anzahl bipolarer Transistoren zum selektiven Koppeln der Wicklungen mit einer Speisequelle. Die Transistoren werden von einem Signalgenerator gesteuert, der mit Hilfe des Kommutationssignals ge steuert wird. Die bekannte Motorsteueranordnung ist geeignet zum Erregen der Wicklungen eines bürstenlosen Motors entsprechend einem bestimmten Muster, wobei die Wicklungen ein derartiges Drehfeld erzeugen, dass der Läufer konstant angetrieben wird.
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Motorsteueranordnung zu schaffen, wodurch ein bürstenloser Gleichstrommotor in eine Steuerschleife aufgenommen werden kann und die es ermöglicht, dass eine große Bandbreite der Steuerschleife erhalten werden kann. Dazu weist die Motorsteueranordnung nach der vorliegenden Erfindung dass Kennzeichen auf, dass sie die. nachfolgenden Elemente umfasst:

– einen Phasendetektor mit einem ersten Eingang zum Empfangen eines periodischen Sensorsignals in Bezug auf die aktuelle Position des Läufers, und mit einem zweiten Eingang zum Empfangen eines periodischen Bezugssignals, wobei der Phasendetektor ein Phasenfehlersignal erzeugt, das für die Phasendifferenz zwischen dem Sensorsignal und dem Bezugssignal repräsentativ ist, und
– eine steuerbare Speisestufe zum Speisen eines bidirektionellen Stromes über die Ausgänge der Ausgangsstufe in Abhängigkeit von dem Phasenfehlersignal zum Antreiben und Bremsen des Läufers auf eine steuerbare Art und Weise.

Mit Hilfe der Maßnahmen nach der vorliegenden Erfindung wird erreicht, dass der Läufer aktiviert oder aktiv gebremst werden kann, und zwar in Abhängigkeit von dem Vorzeichen der Phasendifferenz zwischen dem Sensorsignal und dem Bezugssignal. Die Speisestufe in der Motorsteueranordnung nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, dass der Strom durch die Wicklungen in der Größe gesteuert wird und unabhängig von dem Kommutationssignal umgekehrt wird und ermöglicht es, dass ein geschmeidiger Übergang aus der Antriebsphase des Läufers in die aktive Bremsphase des Läufers erhalten werden kann. Durch die Möglichkeit der aktiven Bremsung ist diese Motorsteueranordnung durchaus geeignet zum Einverleiben in eine Steuerschleife, wodurch eine große Bandbrfeite erhalten werden kann. Durch den geschmeidigen Übergang zwischen dem Antreiben und dem aktiven Bremsen wird zugleich erreicht, dass eine derartige Steuerschleife genau funktioniert. Das Sensorsignal kann beispielsweise von der detektierten rückwärtigen EMF-Spannung hergeleitet werden oder es kann mit Hilfe eines einzelnen Sensors, wie eines Optokopplers, eines kapazitiven Sensors oder eines induktiven Sensors erzeugt werden, der eine bestimmte Position eines Elementes detektiert, das von dem Motor angetrieben wird. Das Bezugssignal kann beispielsweise ein periodisches Signal sein, dessen Frequenz eine be stimmte gewünschte Drehzahl des Motors darstellt und/oder dessen Phase eine bestimmte gewünschte Position des von dem Motor angetriebenen Elementes darstellt. Die Ausgangs- stufe erregt immer beispielsweise zwei der drei Wicklungen eines 3-Phasenmotors entsprechend einem bestimmten Musters von Kommutationszuständen, damit ein Drehmagnetfeld erzeugt wird. Es sei bemerkt, dass bei der bekannten Motorsteueranordnung die Richtung des Stromes durch die Wicklungen zwischen bestimmten Kommutationszuständen auch anders ist. Der Läufer wird aber in allen Kommutationszuständen der bekannten Motorsteueranordnung angetrieben.
Eine Ausführungsform der Motorsteueranordnung nach der vorliegenden Erfindung weist dazu das Kennzeichen auf, dass die Ausgangsstufe in Reihe mit der Speisestufe vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme ist der Strom durch die Wicklungen nicht nur unabhängig von dem Kommunikationssignal, sondern auch von dem Kommunikationszustand der Ausgangsstufe. Dadurch brauchen die für die Ausgangsstufe verwendeten Steuerelemente nicht allen Anforderungen in Bezug auf Linearität oder eine gleiche Reaktion auf die zugeführten Steuersignale zu entsprechen. Dies ermöglicht es, beispielsweise MOSFETs zu verwenden.
Eine Ausführungsform der Motorsteueranordnung nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass der Phasendetektor ein Phasenfehlersignal in Form eines Impulses erzeugt, der gegenüber der Periode des Bezugssignals schmal ist und der einen Energieinhalt hat, der zu der Phasendifferenz zwischen dem Sensorsignal und dem Bezugssignal proportional ist. Ein derartiger Impuls kann mit Hilfe von Schaltungsanordnungen, die an sich bekannt sind und die weiterhin einfach sind, wenn das Bezugssignal und das Sensorsignal impulsförmig oder rechteckig sind, erzeugt werden. Durch Erzeugung eines Impulses, der gegenüber der Periode des Bezugssignals schmal ist, wird erreicht, dass der Läufer mit der genannten Periode bereits beschleunigt oder verzögert wird. Dies führt zu einer weiteren Zunahme der Bandbreite der Steuerschleife, welche die Motorsteueranordnung umfasst.
Eine Ausführungsform der Motorsteueranordnung nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass diese Anordnung eine Reihenschaltung aus einem Tiefpassfilter zweiter Ordnung und einem Differentiator aufweist, die zwischen dem Phasendetektor und der Ausgangsstufe vorgesehen ist, zum Umwandeln des Impulses in ein zweipoliges Steuersignal, und die Speisestufe in Abhängigkeit von dem zweipoligen Steu ersignal einen Strom liefert. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, dass eine detektierte Phasendifferenz schnell korrigiert wird, während der mittlere Strom durch den Motor im Wesentlichen konstant bleibt. Dies ist insbesondere von Bedeutung bei Verwendung in einem Bereich, wo Störungen zu einer kurzen Zunahme oder Abnahme der von dem Motor zu überwindenden Reibung führen. Nach der Störung ist die Reibung gleich derjenigen vor der Störung, wodurch der Motorstrom auf den Wert vor der Störung wiederhergestellt wird, damit vermieden wird, dass die mittlere Geschwindigkeit des Motors in Reaktion auf eine Korrektur einer Störung zu- oder abnimmt. Die genannten Maßnahmen gewährleisten, dass der Effekt der Störung nicht eine Zeitperiode dauert, die viel länger ist als die Dauer der Störung selber.
Eine Ausführungsformen der Motorsteueranordnung nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Zeitkonstante des Tiefpassfilters kleiner ist als die Periode des Bezugssignals. Mit Hilfe dieser Maßnahmen wird erreicht, dass die Beschleunigung und die Verzögerung des Läufers immer auf der Phasendifferenz basiert, gemessen in der letzten Periode des Bezugssignals. Dies schafft eine weitere Reduktion der Dauer des Effektes einer Störung.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Gerät zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von Information, wobei dieses Gerät die nachfolgenden Elemente umfasst:

– Mittel zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von Information in einem Zyklus, wobei dieser Zyklus synchron zu einem periodischen Bezugssignal ist,
– einen Motor zum Antreiben eines Elementes, das mit den genannten Mitteln zusammenarbeitet,
– einen Sensor zum Detektieren der Position des genannten Elementes, wobei dieser Sensor ein Sensorsignal erzeugt, und
– eine Motorsteueranordnung nach der vorliegenden Erfindung.

Mit Hilfe dieser Maßnahmen wird erreicht, dass der Informationsstrom mit einer festen Zyklusfrequenz aufgezeichnet oder wiedergegeben werden kann. Dies ist besonders wichtig bei Echtzeit-Systemen, wobei die Menge an Information so groß ist, dass es unerwünscht ist, die Information während der Aufzeichnung und/oder Wiedergabe vorübergehend zu speichern.
Eine Ausführungsform des Geräts nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Mittel einen Bildübertragungs-Bildsensor aufweisen und das Element einen Verschluss aufweist zum periodischen Schließen des Bildsensors. Ein derartiges Gerät ist beispielsweise eine Kamera zum Aufzeichnen von Videobildern. Im Falle eines Bildübertragungs-Bildsensors wird das Bild periodisch von einem Aufnahmeteil zu einem Ausleseteil übertragen. Während dieser Übertragung wird der Bildsensor vorzugsweise gegen eintreffendes Licht abgeschirmt, damit "Schmier"-Effekte vermieden werden. Es ist offensichtlich von großer Bedeutung, dass der Verschluss und die Übertragung gleichzeitig auftreten. Durch Ausschließung externer Einflüsse wie Stöße oder Kamerabewegungen soll der Motor, der den Verschluss antreibt, vorübergehend eine höhere oder eine niedrigere Reibung überwinden, was zu einer Phasendifferenz zwischen dem Verschluss des Bildsensors durch den Verschluss und der Bildübertragung führt. Durch die Maßnahmen nach der vorliegenden Erfindung wird diese Phasendifferenz schnell korrigiert, was sichtbare "Schmier"-Effekte vermeidet.
Eine Ausführungsform des Geräts nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass das Element einen Informationsträger aufweist und die Mittel einen Kopf zum Schreiben von Information auf dem Informationsträger aufweisen. Ein derartiges Gerät ist beispielsweise eine Plattenantriebsvorrichtung, wobei der Informationsträger eine magnetische Platte oder eine optische Platte ist und der Kopf ein Magnetkopf bzw. ein optischer Kopf ist. Durch die Maßnahmen nach der vorliegenden Erfindung kann die Geschwindigkeit der Platte genau gesteuert werden, wodurch während des Schreib- und/oder des Lesevorgangs ein Informationsstrom erhalten wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Motorsteueranordnung nach der vorliegenden Erfindung,
2 eine schematische Darstellung der Ströme durch die Wicklungen als Funktion der Zeit,
3 eine Darstellung, wie das bipolare Steuersignal von dem Phasenfehlersignal hergeleitet wird,
4 eine Darstellung des von der Speiseschaltung gelieferten Stromes, der Spannung an und des Stromes durch eine der Wicklungen als eine Funktion der Zeit wäh rend eines Korrekturvorgangs einer Steuerschleife, welche die Motorsteueranordnung umfasst,
5 eine schematische Darstellung einer Speisestufe und einer Ausgangsstufe in einer zweiten Ausführungsform der Motorsteuer nach der vorliegenden Erfindung, 6 eine Darstellung einer ersten Ausführungsform des Geräts nach der vorliegenden Erfindung, und
7 eine zweite Ausführungsform des Geräts nach der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der Motorsteueranordnung nach der vorliegenden Erfindung. Die Motorsteueranordnung ist dazu vorgesehen, einen 3-Phasen bürstenlosen Gleichstrommotor 10 mit einem magnetischen Läufer 15 und mit drei Wicklungen 11, 12, 13 zu steuern. Die Motorsteueranordnung umfasst eine Detektionseinheit 20, vorgesehen zum Erzeugen eines Kommunikationssignals 21, das für die Position des Läufers 15 gegenüber den Wicklungen repräsentativ ist. Das Kommunikationssignal 21 wird auf Basis der in den Wicklungen 11, 12 und 13 erzeugten rückwärtigen EMF-Spannung erzeugt. Die Motorsteueranordnung umfasst weiterhin eine Ausgangsstufe 30 mit einem ersten Terminal 31 und einem zweiten Terminal 32 zur Verbindung einer Speisequelle, von Ausgängen 33, 34, 35 zur Verbindung der Wicklungen 11, 12 und 13 und einer Anzahl steuerbarer Halbleiterelemente 36 zum selektiven Koppeln der Terminals 31, 32 mit den Ausgängen 33, 34, 35 in Abhängigkeit von dem Kommunikationssignal 21.
Die Motorsteueranordnung umfasst weiterhin einen Phasendetektor 40 mit einem ersten Eingang 41 zum Empfangen eines periodischen Sensorsignals und mit einem zweiten Eingang 42 zum Empfangen eines periodischen Bezugssignals. Der Phasendetektor 40 ist dazu vorgesehen, ein Phasenfehlersignal 43 zu erzeugen, das für die Phasendifferenz zwischen dem Sensorsignal und dem Bezugssignal repräsentativ ist. Die Ausgangsstufe 30 ist in Reihe mit einer steuerbaren Speisestufe 50 vorgesehen, die über die Ausgänge 33, 34, 35 durch die Wicklungen 11, 12 und 13 einen bidirektionellen Strom I sendet. In Abhängigkeit von dem Phasenfehlersignal 43 wird der Strom I derart gesteuert, dass er den Läufer 15 auf eine gesteuerte Art und Weise antreibt oder diesen Läufer aktiv bremst. Der Phasendetektor 40 erzeugt ein Phasenfehlersignal 43 in Form eines Impulses, der gegenüber der Periode T des Bezugssignals schmal ist (siehe 3) und wobei der Impuls einen Energieinhalt hat, der zu der Phasendifferenz zwischen dem Sensorsignal und dem Bezugssignal proportional ist. Eine Reihenschaltung 60 aus einem Tiefpassfilter zweiter Ordnung und einem Differentiator ist zwischen dem Phasendetektor 40 und der Speisestufe vorgesehen. Die Zeitkonstante des Tiefpassfilters ist kleiner als die Periode T des Bezugssignals. Die Reihenanordnung 60 gewährleistet, dass das Phasenfehlersignal 43 in ein bipolares Steuersignal umgewandelt wird (siehe 3), das zur Steuerung der steuerbaren Speisestufe 50 verwendet wird. Die Reihenschaltung kann beispielsweise eine Frequenzantwort haben, wie in dem Block 60 dargestellt. In einem derartigen Fall wird ein PID-Controller erhalten, der ein zusammengesetztes Steuersignal 61 auf Basis eines proportionalen Anteils, eines integrierten Anteils und eines differenzierten Anteils des Phasenfehlersignals liefert. Die Speisestufe 50 umfasst eine steuerbare Stromquelle, wodurch der Strom durch die Wicklungen 11, 12 und 13 unmittelbar abhängig ist von dem Steuersignal 61.
2 zeigt schematisch die Ströme durch die Wicklungen als Funktion der Zeit. Zum Antreiben des Läufers 15 werden Ströme I₁₁, I₁₂ und I₁₃ durch die Wicklungen 11, 12 und 13 geführt, wobei diese Ströme entsprechend einem zyklischen Muster ein Drehfeld erzeugen, der als Kommutationszyklus bezeichnet wird. Im Falle eines 3-Phasen-Motors mit sechs Magnetpolpaaren entsprechen sechs Kommutationssignale einer einzigen mechanischen Umdrehung der Läufers 15. Ein Kommutationszyklus entspricht folglich einer Winkeldrehung von 60°. Die Kommutation wird auf Basis des Kommutationssignals 21 gesteuert (siehe 1). Um den Läufer 15 anzutreiben sollten die Halbleiterelemente 36 in der Ausgangsstufe 30 (siehe 1) zu den richtigen Zeitpunkten umgeschaltet werden. Der Schaltzeitpunkt wird durch die Detektionseinheit 20 bestimmt (siehe 1). Es werden jeweils zwei der drei Wicklungen erregt.
3 zeigt, wie das bipolare Steuersignal von dem Phasenfehlersignal hergeleitet wird. Bei (a) ist das Phasenfehlersignal 53 dargestellt, das von dem Phasendetektor 40 erzeugt wird (siehe 1) und das impulsförmig ist, wobei der Energieinhalt des Impulses proportional zu der Phasendifferenz zwischen dem Sensorsignal und dem Bezugssignal ist. Bei (b) ist ein Signal dargestellt, das hinter einem ersten Tiefpassfilter erhalten wird. Bei (c) ist ein Signal dargestellt, das hinter einem zweiten Tiefpassfilter erhalten wird, und bei (d) ist das bipolare Steuersignal 61 dargestellt, das hinter einem Differentiator erhalten wird.
4 zeigt den Strom, der von der Speisestufe geliefert wird, die Spannung an und den Strom durch eine der Wicklungen als eine Funktion der Zeit während eines Kor rekturvorgangs einer Steuerschleife, welche die Motorsteueranordnung umfasst. Der von der Speisestufe 50 gelieferte Strom variiert in Abhängigkeit von dem bipolaren Steuersignal 61 (siehe 3). Zunächst liefert die Speisestufe einen Strom I = I₀ bis an den Zeitpunkt t = t₁, wo der Strom I abnimmt, wird negativ und nimmt danach wieder zu bis I = I0 (nicht dargestellt). Der Strom I₁₁ durch die Wicklung 11 hat zunächst einen Wert I = I₀ und wird geschaltet, wie in 2 dargestellt, auf Basis des Kommutationssignals 21 (siehe 1). Die Spannung an der Wicklung 11 entspricht der rückwärtigen EMF plus der Spannung I₁₁·R , wobei R der elektrische Widerstand der Wicklung 11 ist. Von dem Zeitpunkt t = t₁ nimmt der Strom I₁₁ in der Größe ab, ist aber dennoch in Phase mit V₁₁. Nach t = t₂ wird der Strom I, der von der Speisestufe geliefert wird, negativ und folglich ist der Strom I₁₁ durch die Wicklung 11 zu der Spannung V₁₁ in Gegenphase. Dadurch kann der Strom I₁₁ durch die Wicklung 11 in bezug auf Richtung und Größe unabhängig von dem Kommutationssignal 21 gesteuert werden. Das Kommutationssignal 21 basiert auf den Nulldurchgängen der rückwärtigen EMF-Spannung. Wenn ein Nulldurchgang in der rückwärtigen EMF detektiert wird, sollte nach einer Δt gleich 30° eine neue Kommutation effektuiert werden. Während dieser Nulldurchgänge wird der Strom I₁₁ durch die Wicklung 11 Null, so dass V₁₁ der rückwärtigen EMF Spannung entspricht. Die Variation des Stromes I mit Hilfe der Speisestufe 50 beeinträchtigt die Spannung V₁₁ während der Nulldurchgänge nicht, so dass die Erzeugung des Kommutationssignals 21 nicht beeinflusst wird. Dadurch erfolgt Kommutation und Steuerung zwischen dem Antrieb und der aktiven Bremsung des Läufers 15 völlig unabhängig voneinander.
5 zeigt schematisch eine Speisestufe und eine Ausgangsstufe in einer zweiten Ausführungsform der Motorsteueranordnung nach der vorliegenden Erfindung. Die Speisestufe 70liefert über die Ausgänge 33, 34, 35 der Ausgangsstufe 30 einen bidirektionellen Strom I, wobei dieser Strom abhängig ist von dem bidirektionellen Steuersignal 61 und ist unabhängig von dem Kommutationssignal. Die Speisestufe 70 umfasst einen Impulsbreitenmodulator 72, der positive Impulse einer bestimmten Breite abhängig von der Größe des Steuersignals 61 liefert. Die Speisestufe 70 umfasst weiterhin einen Vorzeichendetektor 71, der abhängig von dem Vorzeichen des Steuersignals 61 einen Schalter 73 betätigt um die Richtung des Stromes I, der der Ausgangsstufe 30 zugeführt wird, umzukehren.
6 zeigt eine erste Ausführungsform eines Geräts nach der vorliegenden Erfindung. Das Gerät ist eine Kamera 80 zum Aufzeichnen von Videobildern und umfasst einen Bildübertragungs-Bildsensor 81 und einen Verschluss 82 zum periodischen Abdichten des Bildsensors 81. Der Verschluss 82 wird von einem Motor 84 angetrieben, der von einer Motorsteueranordnung 86, wie oben beschrieben, gesteuert wird. Mit Hilfe eines Videocontrollers 87 wird ein periodisches Bezugssignal 88 erzeugt, das jeweils einen Auslesezyklus des Bildsensors 81 auslöst. Die Position des Verschlusses 82 wird von einem optischen Sensor 85 detektiert, der ein periodisches Sensorsignal 89 erzeugt. Das Sensorsignal 89 und das Bezugssignal 88 werden beide der Motorsteueranordnung 86 zugeführt, wobei eine Steuerschleife gebildet wird, die gewährleistet, dass der Bildsensor 81 gegen Licht abgeschirmt wird, das durch eine Linse 83 während des Auslesezyklus eintrifft. Mit anderen Worten, diese Schleife gewährleistet, dass das Auslesen und die Bewegung des Verschlusses 82 in einer Phasenbeziehung stehen.
7 zeigt eine zweite Ausführungsform des Geräts nach der vorliegenden Erfindung. Das Gerät ist eine Festplatteneinheit 90 zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Information. Die Festplatteneinheit 90 umfasst eine magnetisierbare Platte 92 und einen Magnetkopf 91, der mit einer Steuereinheit 97 verbunden ist. Die Platte 92 wird von einem Motor 94 angetrieben, der durch eine Motorsteueranordnung 96, wie oben beschrieben, gesteuert wird. Die Steuereinheit 97 erzeugt ein periodisches Bezugssignal 98, hergeleitet von beispielsweise einem auf der Platte 92 zu speichernden Informationsstrom. Die Steuereinheit 97 erzeugt ebenfalls ein periodisches Sensorsignal 99, hergeleitet von beispielsweise einem Servosignal, ausgelesen aus der Platte 92 mit Hilfe des Kopfes 91. Das Sensorsignal 99 und das Bezugssignal 98 werden beide der Motorsteueranordnung 96 zugeführt, wobei eine Steuerschleife gebildet wird, die gewährleistet, dass die Drehzahl der Platte 92 dem auf der Platte 92 zu speichernden Informationsstrom entspricht.
Es sei bemerkt, dass die vorliegende Erfindung sich nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise auch bei einer Bildwiedergabeanordnung angewandt werden, bei der die genannten Mittel ein Strahlungsbündel erzeugen und das genannte Element einen Spiegel aufweist zum Bewegen des Strahlungsbündels über einen Schirm in einer bestimmten Zykluszeit, wobei das Strahlungsbündel auf Basis eines Informationsstromes moduliert wird, damit am Schirm ein Bild wiedergegeben wird. Außerdem können die Ausgangsstufe 30 und die Speisestufe 50 integriert sein, wobei die Steuerelemente 36 in Reaktion auf das bidirektionelle Steuersignal 61 ständig gesteuert wird und die Richtung des Stromes durch den Motor dadurch umgekehrt wird, dass die betreffenden Steuerelemente in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des bidirektionellen Steuersignals 61 eingeschaltet werden.
Text in der Zeichnung:
2
Verzögerung

Claims

Motorsteueranordnung zur Steuerung eines elektrischen bürstenlosen Mehrphasen-Gleichstrommotors (10) mit einem magnetischen Läufer (15) und einer Anzahl Wickelungen (11, 12, 13), wobei diese Motorsteueranordnung die nachfolgenden Elemente umfasst: eine Detektionseinheit (20) zum Erzeugen eines Kommunikationssignals (21) auf Basis der in den Wicklungen erzeugten rückwärtigen Leerlaufspannung, – eine Ausgangsstufe (30) mit Ausgängen (33, 34, 35) zum Verbinden der Wicklungen, mit wenigstens einer Klemme (31) zum Verbinden einer Speisequelle und mit einer Anzahl Steuerelemente (36) zum selektiven Koppeln der Klemme mit Ausgängen in Abhängigkeit von dem Kommunikationssignal, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteueranordnung die nachfolgenden Elemente umfasst: – einen Phasendetektor (40) mit einem ersten Eingang (41 ) zum Empfangen eines periodischen Sensorsignals in Bezug auf die aktuelle Position des Läufers (15), und mit einem zweiten Eingang (42) zum Empfangen eines periodischen Bezugssignals, wobei der Phasendetektor ein Phasenfehlersignal (43) erzeugt, das für die Phasendifferenz zwischen dem Sensorsignal und dem Bezugssignal repräsentativ ist, und – eine steuerbare Speisestufe (50) zum Speisen eines bidirektionellen Stromes (I) über die Ausgänge (33, 34, 35) der Ausgangsstufe (30) in Abhängigkeit von dem Phasenfehlersignal (43) zum Antreiben und Bremsen des Läufers (15) auf eine steuerbare Art und Weise.
Motorsteueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsstufe (30) in Reihe mit der Speisestufe (50) vorgesehen ist.
Motorsteueranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisestufe einen Impulsbreitenmodulator (70) aufweist zum Liefern eines bidirektionellen Stromes (I) zu den Wicklungen über die Ausgänge (33, 34, 35) der Ausgangsstufe (30), wobei dieser Strom von dem Phasenfehlersignal (43) abhängig ist.
Motorsteueranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisestufe (50) eine steuerbare Stromquelle aufweist.
Motorsteueranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasendetektor (40) ein Phasenfehlersignal (43) in Form eines Impulses erzeugt, der gegenüber der Periode (T) des Bezugssignals schmal ist und der einen Energieinhalt hat, der zu der Phasendifferenz zwischen dem Sensorsignal und dem Bezugssignal proportional ist.
Motorsteueranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese Anordnung eine Reihenschaltung (60) aus einem Tiefpassfilter zweiter Ordnung und einem Differentiator aufweist, die zwischen dem Phasendetektor (40) und der Ausgangsstufe (30) vorgesehen ist, zum Umwandeln des Impulses in ein zweipoliges Steuersignal (61) und die Speisestufe (50) in Abhängigkeit von dem zweipoligen Steuersignal einen Strom (I) liefert.
Motorsteueranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitkonstante des Tiefpassfilters kleiner ist als die Periode des Bezugssignals.
Gerät (80; 90) zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von Information, wobei dieses Gerät die nachfolgenden Elemente umfasst: – Mittel zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von Information in einem Zyklus, wobei dieser Zyklus synchron zu einem periodischen Bezugssignal (88; 98) ist, – einen Motor (84; 94) zum Antreiben eines Elementes (82; 92), das mit den genannten Mitteln zusammenarbeitet, – einen Sensor (85; 91) zum Detektieren der Position des genannten Elementes, wobei dieser Sensor ein Sensorsignal (89; 99) erzeugt, und – eine Motorsteueranordnung (86; 96) nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Steuerung des Motors.
Gerät (80) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen Bildübertragungs-Bildsensor (81) aufweisen und das Element einen Verschluss (82) aufweist zum periodischen Schließen des Bildsensors.
Gerät (90) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Element einen Informationsträger (92) aufweist und die Mittel einen Kopf (91) zum Aufzeichnen von Information auf dem Informationsträger aufweisen.