EP1609029B1 - Method for identifying the rotation of a stepper motor driving at least one hand of a clock - Google Patents
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- G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
- G04C3/14—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means incorporating a stepping motor
- G04C3/143—Means to reduce power consumption by reducing pulse width or amplitude and related problems, e.g. detection of unwanted or missing step
Definitions
- the invention relates to a method for detecting the rotation of a stepping motor having a motor coil with a motor coil and driving at least one pointer of a clock according to the preamble of claim 1.
- a two-pole stepping motor (Lavet motor) is used to drive the hands in an analog clock.
- This motor is controlled by drive voltage pulses, which change their polarity at each step.
- the drive can either always provide the energy that is sufficient in the worst case for a safe rotation, or it can be an adaptive control be used, which adapts the energy contained in the drive voltage pulse to the external conditions.
- Such adaptive control is based z. B. on the principle of rotation detection, ie the electronics has enough intelligence to detect a running motor step and always delivers only as much energy as is actually necessary.
- a method of driving a spool-type stepping motor for an analogue clock in which a driving voltage pulse and a first detecting voltage pulse are output to the motor coil and the rotor position is determined by a first impulse response to the detecting voltage pulse.
- a second detection voltage pulse having polarity opposite to the first detection voltage pulse is output to the motor coil, and a second pulse response is applied to the second detection voltage pulse for determining the rotor position.
- a stabilization voltage pulse preceding the first detection voltage pulse is output to the motor coil with opposite polarity to the drive voltage pulse.
- the dynamic rotation recognition evaluates the induced by the rotor movement voltage, in particular the decay of the rotor in its new position. Ie. the detection phase takes place during or directly after the drive voltage pulse. Disadvantage of this method is its voltage dependence. The signal is dependent on the operating voltage and can u. U. not be evaluated in the entire operating voltage range according to the same criterion.
- the static rotation detection is based on the determination of the polarity of the rotor.
- the inductance of the motor coil is dependent on the position of the rotor, ie by measuring the inductance can be determined whether the rotor is in its desired position.
- Prerequisite for this method is that the rotor no longer vibrates, ie the detection takes place only after the rotation. Disadvantage of this procedure is that the rotor must not be in a middle position to achieve a clear result.
- the object of the invention is now to provide a method for detecting the rotation of at least one hand of a clock driving stepping motor, with which the position of the rotor of the motor can be determined even more reliable.
- This object is achieved by a method for detecting the rotation of a rotor having a motor coil and at least one pointer of a clock driving stepper motor having the features of claim 1.
- the invention is generally based on a method for detecting the rotation of a rotor having a motor coil and driving at least one hand of a clock stepping motor in which a drive voltage pulse and a first detection voltage pulse are output to the motor coil and in the first impulse response on this first detection voltage pulse, the position of the rotor is determined.
- a second detection voltage pulse is output to the first detection voltage pulse of opposite polarity to the motor coil and a second impulse response to the second detection voltage pulse in addition to determining the position of the rotor is used.
- the invention provides that a stabilization voltage pulse preceding the first detection voltage pulse is output to the motor coil with opposite polarity to the drive voltage pulse.
- the actual detection phase is thus preceded by a stabilization phase in which the rotor is safely moved to a correctly detectable position.
- the invention provides that the position of the rotor is determined from a comparison of the impulse responses. Deviations of the impulse responses in terms of time course and / or amplitude indicate a malposition of the rotor. However, manufacturing-related asymmetries can be calculated out in a simple manner.
- a particularly simple variant of the invention provides that the amplitudes of the impulse responses are compared. It is therefore not necessary for the entire time profile of the respective impulse responses to be compared with one another. Already from the amplitude of the respective impulse responses leaves As a rule, the information about the position of the rotor in the motor housing or in relation to the stator of the stepping motor already win.
- the invention provides that a deviation of the actual position of the rotor from the desired position is then determined when the difference in the amplitudes of the impulse responses exceeds a predefinable threshold.
- the detection voltage pulse durations amount to approximately 1/10 of the drive voltage pulse durations. Typical values for the drive voltage pulse durations are 3-8 ms, and for the detection voltage pulse durations 0.5 ms. The rotor of the stepping motor is then no longer moved substantially out of its stationary position by a detection voltage pulse, so that the measuring system provides a clear measured value.
- the second detection voltage pulse is output a plurality of detection voltage pulse durations after the first detection voltage pulse. Disturbing vibrations of the rotor due to the first detection voltage pulse have largely subsided, so that no parasitic vibrations from the first detection phase must be taken into account even when evaluating the impulse response to the second detection voltage pulse.
- the stabilization voltage pulse duration is approximately 10% -50% of the drive voltage pulse duration.
- the invention is a novel variant of the static rotation detection.
- two short detection voltage pulses 3, 4 of opposite polarity are output to the motor coil and the impulse responses are compared.
- the detection phase starts approximately 180 ms after the drive voltage pulse 1.
- the length T 3 , T 4 of the detection voltage pulses 3, 4 is approximately 0.5 ms, and the pause ⁇ t 3 between the detection voltage pulses 3, 4 approximately 8 ms.
- the Ronda Cal 775 stepper motor is preceded by a 12 k ⁇ resistor to set the time constants of the system for the To influence the measurement.
- the amplitude difference of the two response pulses must exceed a predefinable threshold, so that an error is detected.
- This differential method significantly increases the reliability of a method that uses only one pulse or only one polarity.
- the energy-optimized drive does not always ensure that the rotor is in one of the two stable positions at the time of detection. If he has stopped in a middle position, the detection is at risk. If no fault is detected, although the step has not been completed, the rotor will fall back at the next drive voltage pulse and the watch will lose 2 seconds.
- the actual detection phase is preceded by an additional stabilization voltage pulse 2, which safely brings the rotor into a correctly detectable position.
- This stabilization voltage pulse 2 is approximately 160 ms in time before the first detection voltage pulse 3, ie it follows the drive voltage pulse 1 by approximately 15 ms after (.DELTA.t 1 ). Its length T 2 is dependent on the length T 1 of the drive voltage pulse 1 and its polarity is opposite to that of the drive voltage pulse 1. Thus, when the rotor has stopped in an undesired center position, it is brought by the stabilizing voltage pulse 2 back to its original position.
- the stabilizing voltage pulse 2 has the function of preparing the next step. There is a premagnetization of the motor or the rotor is already easily pulled in the direction of the next step and thereby takes the game from the meshing gears. As a result, the next drive voltage pulse 1 again needs to apply less energy than would be necessary without the preceding stabilization voltage pulse 2. Ie. the energy applied for stabilization is not lost, but contributes fully to the next movement.
- the drive voltage pulse 1 is not chopped.
- the length T 2 of the stabilization voltage pulse 2 is approximately one third of the length T 1 of the drive voltage pulse. 1
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung der Drehung eines einen Roter mit einer Motorspule aufweisenden und wenigstens einen Zeiger einer Uhr antreibenden Schrittmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for detecting the rotation of a stepping motor having a motor coil with a motor coil and driving at least one pointer of a clock according to the preamble of
Üblicherweise wird für den Antrieb der Zeiger in einer analogen Uhr ein zweipoliger Schrittmotor (Lavet-Motor) verwendet. Angesteuert wird dieser Motor durch Antriebsspannungsimpulse, die bei jedem Schritt ihre Polarität wechseln.Usually, a two-pole stepping motor (Lavet motor) is used to drive the hands in an analog clock. This motor is controlled by drive voltage pulses, which change their polarity at each step.
Um eine sichere Funktion des Motors im gesamten Betriebsspannungsbereich, bei Belastung mit Zeigern unterschiedlichen Trägheitsmoments und bei unterschiedlicher Leichtgängigkeit des Räderwerks zu garantieren, kann die Ansteuerung entweder immer die Energie liefern, die im schlechtesten Fall für eine sichere Drehung ausreicht, oder es kann eine adaptive Regelung zum Einsatz kommen, die die im Antriebsspannungsimpuls enthaltene Energie den äußeren Gegebenheiten anpasst.In order to ensure safe operation of the motor over the entire operating voltage range, load with hands of different moments of inertia and different degrees of freedom of the gear train, the drive can either always provide the energy that is sufficient in the worst case for a safe rotation, or it can be an adaptive control be used, which adapts the energy contained in the drive voltage pulse to the external conditions.
Insbesondere bei solarbetriebenen Armbanduhren ist eine adaptive Regelung von großem Vorteil, zum einen um den Stromverbrauch der Armbanduhr so weit als möglich zu senken, und zum anderen weil die Spannung des Akkumulators sehr viel stärker schwanken kann als bei einer Uhr mit Batterie.Especially with solar-powered watches an adaptive control of great advantage, on the one hand to reduce the power consumption of the wristwatch as much as possible, and on the other hand because the voltage of the battery can fluctuate much more than a clock with a battery.
Eine solche adaptive Regelung beruht z. B. auf dem Prinzip der Dreherkennung, d. h. die Elektronik besitzt genügend Intelligenz um einen ausgeführten Motorschritt zu erkennen und liefert immer nur so viel Energie wie tatsächlich nötig ist.Such adaptive control is based z. B. on the principle of rotation detection, ie the electronics has enough intelligence to detect a running motor step and always delivers only as much energy as is actually necessary.
Üblicherweise stehen eine bestimmte Anzahl möglicher Antriebsspannungsimpulse mit unterschiedlichem Energiegehalt zur Verfügung. Die Auswahl des aktuellen Impulses wird über die Dreherkennung in der Weise geregelt, dass dem Antriebsspannungsimpuls eine Detektionsphase folgt. Hat der Motor den Schritt nicht ausgeführt, so wird ein stärkerer Impuls nachgeschoben, um den Zeitverlust auszugleichen, und die Ansteuerstufe um eins erhöht. In regelmäßigen Zeitabständen wird geprüft, ob die Ansteuerstufe mit dem nächstniedrigeren Energiegehalt wieder für den Antrieb des Motors ausreichend ist.Usually, a certain number of possible drive voltage pulses with different energy content are available. The selection of the current pulse is controlled via the rotation detection in such a way that the drive voltage pulse follows a detection phase. If the motor has not performed the step, a stronger pulse is added to compensate for the loss of time and the drive stage is increased by one. At regular intervals, it is checked whether the activation stage with the next lower energy content is again sufficient for driving the motor.
Aus der
In der
Es wird unterschieden zwischen dynamischer und statischer Dreherkennung.A distinction is made between dynamic and static rotation detection.
Die dynamische Dreherkennung wertet die durch die Rotorbewegung induzierte Spannung aus, insbesondere das Ausschwingen des Rotors in seiner neuen Stellung. D. h. die Detektionsphase findet während oder direkt im Anschluss an den Antriebsspannungsimpuls statt. Nachteil dieses Verfahrens ist seine Spannungsabhängigkeit. Das Signal ist von der Betriebsspannung abhängig und kann u. U. nicht im gesamten Betriebsspannungsbereich nach demselben Kriterium ausgewertet werden.The dynamic rotation recognition evaluates the induced by the rotor movement voltage, in particular the decay of the rotor in its new position. Ie. the detection phase takes place during or directly after the drive voltage pulse. Disadvantage of this method is its voltage dependence. The signal is dependent on the operating voltage and can u. U. not be evaluated in the entire operating voltage range according to the same criterion.
Die statische Dreherkennung beruht auf der Bestimmung der Polarität des Rotors. Die Induktivität der Motorspule ist abhängig von der Position des Rotors, d. h. durch die Messung der Induktivität kann bestimmt werden, ob sich der Rotor in seiner Sollposition befindet. Voraussetzung für dieses Verfahren ist, dass der Rotor nicht mehr schwingt, d. h. die Detektion findet erst deutlich nach der Drehung statt. Nachteil dieses Verfahrens ist, dass der Rotor sich nicht in einer Mittelstellung befinden darf, um ein eindeutiges Ergebnis zu erzielen.The static rotation detection is based on the determination of the polarity of the rotor. The inductance of the motor coil is dependent on the position of the rotor, ie by measuring the inductance can be determined whether the rotor is in its desired position. Prerequisite for this method is that the rotor no longer vibrates, ie the detection takes place only after the rotation. Disadvantage of this procedure is that the rotor must not be in a middle position to achieve a clear result.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, ein Verfahren zur Erkennung der Drehung eines wenigstens einen Zeiger einer Uhr antreibenden Schrittmotors vorzustellen, mit dem die Stellung des Rotors des Motors noch verlässlicher ermittelt werden kann.The object of the invention is now to provide a method for detecting the rotation of at least one hand of a clock driving stepping motor, with which the position of the rotor of the motor can be determined even more reliable.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erkennung der Drehung eines einen Rotor mit einer Motorspule aufweisenden und wenigstens einen Zeiger einer Uhr antreibenden Schrittmotors mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a method for detecting the rotation of a rotor having a motor coil and at least one pointer of a clock driving stepper motor having the features of
Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung geht ganz allgemein von einem Verfahren zur Erkennung der Drehung eines einen Rotor mit einer Motorspule aufweisenden und wenigstens einen Zeiger einer Uhr antreibenden Schrittmotors aus, bei dem ein Antriebsspannungsimpuls sowie ein erster Detektionsspannungsimpuls an die Motorspule ausgegeben werden und bei dem anhand einer ersten Impulsantwort auf diesen ersten Detektionsspannungsimpuls die Stellung des Rotors bestimmt wird.The invention is generally based on a method for detecting the rotation of a rotor having a motor coil and driving at least one hand of a clock stepping motor in which a drive voltage pulse and a first detection voltage pulse are output to the motor coil and in the first impulse response on this first detection voltage pulse, the position of the rotor is determined.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein zweiter Detektionsspannungsimpuls mit zu dem ersten Detektionsspannungsimpuls gegensätzlicher Polarität an die Motorspule ausgegeben wird und eine zweite Impulsantwort auf den zweiten Detektionsspannungs-impuls zusätzlich zur Bestimmung der Stellung des Rotors verwendet wird. Durch diese Maßnahme wird die Verlässlichkeit gegenüber einer Methode, die mit nur einem Detektionsspannungs-impuls oder einer Methode mit mehreren Detektionsspannungsimpulsen mit nur einer Polarität arbeitet, deutlich erhöht.According to the invention it is provided that a second detection voltage pulse is output to the first detection voltage pulse of opposite polarity to the motor coil and a second impulse response to the second detection voltage pulse in addition to determining the position of the rotor is used. By this measure, the reliability compared to a method that with only one detection voltage pulse or a method with multiple detection voltage pulses with only one polarity, significantly increased.
Alternativ oder zusätzlich zu dieser vorstehend beschriebenen Maßnahme sieht die Erfindung vor, dass ein dem ersten Detektionsspannungsimpuls vorausgehender Stabilisierungsspannungsimpuls mit zu dem Antriebsspannungsimpuls gegensätzlicher Polarität an die Motorspule ausgegeben wird. Der eigentlichen Detektionsphase geht somit eine Stabilisierungsphase voraus, in welcher der Rotor sicher in eine korrekt detektierbare Position verbracht wird. Selbst bei einem statischen Dreherkennungsverfahren, bei welchen nur die Impulsantwort eines einzigen Detektionsspannungsimpulses ausgewertet wird oder bei denen die Impulsantworten von mehreren gleichpoligen Detektionsspannungsimpulsen ausgewertet werden, lässt sich eine deutlich geringere Fehlerquote feststellen, wenn ein vorstehend beschriebener Stabilisierungsspannungsimpuls zur Anwendung kommt.As an alternative or in addition to this measure described above, the invention provides that a stabilization voltage pulse preceding the first detection voltage pulse is output to the motor coil with opposite polarity to the drive voltage pulse. The actual detection phase is thus preceded by a stabilization phase in which the rotor is safely moved to a correctly detectable position. Even with a static rotation detection method, in which only the impulse response of a single detection voltage pulse is evaluated or in which the impulse responses are evaluated by multiple Gleichpoligen detection voltage pulses, a much lower error rate can be determined when a stabilization voltage pulse described above is used.
In einer bevorzugten Variante sieht die Erfindung vor, dass die Stellung des Rotors aus einem Vergleich der Impulsantworten bestimmt wird. Abweichungen der Impulsantworten hinsichtlich zeitlichem Verlauf und/oder Amplitude deuten auf eine Fehlstellung des Rotors hin. Jedoch können auch fertigungstechnisch bedingte Asymmetrien in einfacher Weise herausgerechnet werden.In a preferred variant, the invention provides that the position of the rotor is determined from a comparison of the impulse responses. Deviations of the impulse responses in terms of time course and / or amplitude indicate a malposition of the rotor. However, manufacturing-related asymmetries can be calculated out in a simple manner.
Eine besonders einfache Variante der Erfindung sieht vor, dass die Amplituden der Impulsantworten verglichen werden. Es ist also nicht erforderlich, dass der gesamte zeitliche Verlauf der jeweiligen Impulsantworten miteinander verglichen wird. Schon aus der Amplitude der jeweiligen Impulsantworten lässt sich in der Regel bereits die Information über die Stellung des Rotors im Motorgehäuse bzw. in Bezug auf den Stator des Schrittmotors gewinnen.A particularly simple variant of the invention provides that the amplitudes of the impulse responses are compared. It is therefore not necessary for the entire time profile of the respective impulse responses to be compared with one another. Already from the amplitude of the respective impulse responses leaves As a rule, the information about the position of the rotor in the motor housing or in relation to the stator of the stepping motor already win.
In besonderer Ausgestaltung dieser Variante ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Abweichung der Ist-Stellung des Rotors von der Soll-Stellung dann festgestellt wird, wenn die Differenz der Amplituden der Impulsantworten einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet.In a particular embodiment of this variant, the invention provides that a deviation of the actual position of the rotor from the desired position is then determined when the difference in the amplitudes of the impulse responses exceeds a predefinable threshold.
Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, die Detektionsspannungsimpulse erst mehrere Antriebsspannungsimpulsdauern nach dem Antriebsspannungsimpuls auszugeben, da der Rotor dann nicht mehr schwingt.It has proven to be advantageous to output the detection voltage pulses only after a plurality of drive voltage pulse durations after the drive voltage pulse, since the rotor then no longer oscillates.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die Detektionsspannungsimpulsdauern etwa 1/10 der Antriebsspannungsimpulsdauern betragen. Typische Werte für die Antriebsspannungsimpulsdauern sind 3-8 ms, und für die Detektionsspannungsimpulsdauern 0,5 ms. Der Rotor des Schrittmotors wird dann durch einen Detektionsspannungsimpuls nicht mehr wesentlich aus seiner stationären Lage bewegt, sodass das Messsystem einen eindeutigen Messwert liefert.According to the invention, it is further provided that the detection voltage pulse durations amount to approximately 1/10 of the drive voltage pulse durations. Typical values for the drive voltage pulse durations are 3-8 ms, and for the detection voltage pulse durations 0.5 ms. The rotor of the stepping motor is then no longer moved substantially out of its stationary position by a detection voltage pulse, so that the measuring system provides a clear measured value.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass der zweite Detektionsspannungsimpuls mehrere Detektionsspannungsimpulsdauern nach dem ersten Detektionsspannungsimpuls ausgegeben wird. Störschwingungen des Rotors aufgrund des ersten Detektionsspannungsimpulses sind weitgehend abgeklungen, sodass auch bei der Auswertung der Impulsantwort auf den zweiten Detektionsspannungsimpuls keine parasitären Schwingungen aus der ersten Detektionsphase berücksichtigt werden müssen.According to the invention, it is further provided that the second detection voltage pulse is output a plurality of detection voltage pulse durations after the first detection voltage pulse. Disturbing vibrations of the rotor due to the first detection voltage pulse have largely subsided, so that no parasitic vibrations from the first detection phase must be taken into account even when evaluating the impulse response to the second detection voltage pulse.
Obwohl grundsätzlich die Genauigkeit des Dreherkennungsverfahrens nicht davon abhängt, ob der Stabilisierungsspannungsimpuls dem Antriebsspannungsimpuls voreilt oder nachfolgt, hat es sich als günstig herausgestellt, den Stabilisierungsspannungsimpuls dem Antriebsspannungsimpuls nachfolgen zu lassen. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass optimale Ergebnisse dann erzielt werden, wenn der Stabilisierungsspannungsimpuls wenige Antriebsspannungsimpulsdauern nach dem Antriebsspannungsimpuls ausgegeben wird.Although in principle the accuracy of the rotation detection method does not depend on whether the stabilization voltage pulse leads or follows the drive voltage pulse, it has proven to be favorable to let the stabilization voltage pulse follow the drive voltage pulse. Experimental studies have shown that optimum results are achieved when the stabilization voltage pulse is given off a few drive voltage pulse durations after the drive voltage pulse.
Besonders günstig ist es, wenn die Stabilisierungsspannungsimpulsdauer etwa 10%-50% der Antriebsspannungsimpulsdauer beträgt.It is particularly favorable if the stabilization voltage pulse duration is approximately 10% -50% of the drive voltage pulse duration.
Die Erfindung wird nunmehr anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine erfindungsgemäße Spannungsimpulsfolge, wie sie bspw. bei dem Schrittmotor Werk Ronda Cal 775 verwen- det werden kann.
- Fig. 1
- a voltage pulse train according to the invention, as can be used, for example, in the Ronda Cal 775 stepper motor.
Gegenstand der Erfindung ist eine neuartige Variante der statischen Dreherkennung. Zur Detektion werden zwei kurze Detektionsspannungsimpulse 3, 4 gegensätzlicher Polarität an die Motorspule ausgegeben und die Impulsantworten verglichen.The invention is a novel variant of the static rotation detection. For detection, two short
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß der
Durch den energieoptimierten Antrieb ist nicht in jedem Fall sichergestellt, dass der Rotor zum Zeitpunkt der Detektion in einer der beiden stabilen Positionen ist. Wenn er in einer Mittelstellung stehen geblieben ist, ist die Detektion gefährdet. Wenn kein Fehler festgestellt wird, obwohl der Schritt nicht vollständig ausgeführt wurde, fällt der Rotor beim nächsten Antriebsspannungsimpuls zurück und die Uhr verliert 2 Sekunden.The energy-optimized drive does not always ensure that the rotor is in one of the two stable positions at the time of detection. If he has stopped in a middle position, the detection is at risk. If no fault is detected, although the step has not been completed, the rotor will fall back at the next drive voltage pulse and the watch will lose 2 seconds.
Um diesen Fall zu vermeiden, geht der eigentlichen Detektionsphase ein zusätzlicher Stabilisierungsspannungsimpuls 2 voraus, der den Rotor sicher in eine korrekt detektierbare Position bringt. Dieser Stabilisierungsspannungsimpuls 2 liegt zeitlich ca. 160 ms vor dem ersten Detektionsspannungsimpuls 3, d. h. er folgt dem Antriebsspannungsimpuls 1 um ca. 15 ms nach (Δt1) . Seine Länge T2 ist abhängig von der Länge T1 des Antriebsspannungsimpulses 1 und seine Polarität ist gegensätzlich zu der des Antriebsspannungsimpulses 1. Wenn der Rotor also in einer unerwünschten Mittelposition stehen geblieben ist, wird er durch den Stabilisierungsspannungsimpuls 2 wieder in seine Ausgangslage gebracht.In order to avoid this case, the actual detection phase is preceded by an additional
Da der Rotor, wenn er in einer solchen instabilen Position stehen bleibt, aus physikalischen Gründen immer vor oder direkt an dem Punkt maximaler potentieller Energie stehen bleiben muss, aber nie danach, ist es aus energetischer Sicht sinnvoll, diese Polarität für den Stabilisierungsspannungsimpuls 2 gegensätzlich zu der des Antriebsspannungsimpulses 1 zu wählen. Bei Wahl derselben Polarität wie die des Antriebsspannungsimpulses 1 müsste mehr Energie aufgebracht werden, um den Rotor sicher in eine stabile Lage zu bringen.Because the rotor, if it stays in such an unstable position, must always stay in front of or directly at the point of maximum potential energy for physical reasons, but never afterwards, it is from an energetic point of view makes sense to choose this polarity for the
Wenn der Rotor hingegen schon durch den Antriebsspannungsimpuls 1 sauber in seiner neuen Position angelangt ist, hat der Stabilisierungsspannungsimpuls 2 die Funktion, den nächsten Schritt vorzubereiten. Es tritt eine Vormagnetisierung des Motors ein oder der Rotor wird schon leicht in die Richtung des nächsten Schritts gezogen und nimmt dadurch das Spiel aus den ineinandergreifenden Zahnrädern. In der Folge braucht der nächste Antriebsspannungsimpuls 1 wiederum weniger Energie aufzubringen als ohne den vorausgehenden Stabilisierungsspannungsimpuls 2 nötig wäre. D. h. die zur Stabilisierung aufgebrachte Energie ist nicht verloren, sondern trägt in vollem Umfang zur nächsten Bewegung bei.On the other hand, when the rotor has already arrived cleanly in its new position by the driving
Im vorliegenden Fall ist der Antriebsspannungsimpuls 1 nicht zerhackt. Die Länge T2 des Stabilisierungsspannungsimpulses 2 beträgt ungefähr ein Drittel der Länge T1 des Antriebsspannungsimpulses 1.In the present case, the
- 11
- AntriebsspannungsimpulsDrive voltage pulse
- 22
- StabilisierungsspannungsimpulsStabilization voltage pulse
- 33
- erster Detektionsspannungsimpulsfirst detection voltage pulse
- 44
- zweiter Detektionsspannungsimpulssecond detection voltage pulse
- T1 T 1
- AntriebsspannungsimpulsdauerDrive voltage pulse duration
- T2 T 2
- StabilisierungsspannungsimpulsdauerStabilization voltage pulse duration
- T3 T 3
- Impulsdauer des ersten DetektionsspannungsimpulsesPulse duration of the first detection voltage pulse
- T4 T 4
- Impulsdauer des zweiten DetektionsspannungsimpulsesPulse duration of the second detection voltage pulse
- Δt1 Δt 1
-
Zeitdifferenz zwischen Antriebsspannungsimpuls 1 und Stabilisierungsspannungsimpuls 2Time difference between
drive voltage pulse 1 andstabilization voltage pulse 2 - Δt2 Δt 2
-
Zeitdifferenz zwischen Stabilisierungsspannungsimpuls 2 und erstem Detektionsspannungsimpuls 3Time difference between
stabilization voltage pulse 2 and first detection voltage pulse 3rd - Δt3 Δt 3
-
Zeitdifferenz zwischen erstem Detektionsspannungsimpuls 3 und zweitem Detektionsspannungsimpuls 4Time difference between first
detection voltage pulse 3 and seconddetection voltage pulse 4
Claims (6)
- A method of detecting the rotation of a stepper motor having a rotor with a motor coil and driving at least one hand of a clock,
in which a drive voltage pulse (1) and a stabilization voltage pulse (2) with a polarity opposite the drive voltage pulse (1) are delivered to the motor coil some drive voltage pulse periods (T1) after the drive voltage pulse (1), wherein a first detection voltage pulse (3) with a polarity opposite the stabilization voltage pulse (2) is delivered to the motor coil some drive voltage pulse periods (T1) after the stabilization voltage pulse (2) and wherein the position of the rotor is determined with reference to a first pulse response to the first detection voltage pulse (3),
wherein a second detection voltage pulse (4) is delivered with a polarity opposite the first detection voltage pulse (3) to the motor coil some detection voltage pulse periods (T3, T4) or some drive voltage pulse periods (T1) after the first detection voltage pulse (3) and a second pulse response to the second detection voltage pulse (4) is used in addition to determining the position of the rotor. - A method according to claim 1, wherein the position of the rotor is determined from a comparison of the pulse responses.
- A method according to claim 2, characterized in that the amplitudes of the pulse responses are compared.
- A method according to claim 3, characterized in that a deviation of the actual position of the rotor from the nominal position is established when the difference of the amplitudes of the pulse responses exceeds a threshold value capable of being pre-set.
- A method according to any one of preceding claims,
wherein the detection voltage pulse periods (T3, T4) amount to approximately a tenth of the drive voltage pulse periods (T1). - A method according to any one of preceding claims,
wherein the stabilization voltage pulse period (T2) amounts to from approximately 10 % to 50 % of the drive voltage pulse period (T1).
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