NL8203094A - Werkwijze voor het analyseren van de in een bekrachtigingsspoel van een stappenmotor geinduceerde spanning. - Google Patents

Description

* ,ί ί ι ΡΗΝ 10.413 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Werkwijze voor het analyseren van de in een bekrachtigingsspoel van een stappenmotor geïnduceerde spanning" *

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het analyseren van de in een bekrachtigingsspoel van een stappenmotor geïnduceerde spanning in na aandiij fbekrachtiging optredende detectie-perioden.

5 De uitvinding heeft eveneens betrekking op een schakeling voor het uitvoeren van de werkwijze. Stappenmotoren worden o.a. toegepast in horloges. Daarbij is het van belang het gedrag van de motor te kunnen bewaken bijvoorbeeld cm die stappenmotor met een minimum aan energie te bedrijven.

10 Uit het artikel "Methode particuliere d'alimentation d'un moteur pas-a-pas de type lavet" van Jean-Claude Bemey, Societe Suisse de Chroncmetrie 56e Congres, Neuchatel 23 en 24 oktober 1981, communication no. 27, Bulletin pag. 185-188, is het bekend om de stappenmotor met een impuls van constante stroom Io aan te drijven door tijdens die 15 impuls periodiek de motorstrocm te meten en afhankelijk van of de motorstrocm groter dan wel kleiner dan de referentiewaarde Io is de motor kort te sluiten dan wel de motor aan de batterij te schakelen waardoor de motor spanningsimpulsen met variabele duur toegevoerd krijgt gedurende de stroomimpuls cm de stroom constant te houden. Ten-20 gevolge van de zelfinductie van de bekrachtigingsspoel van de motor is dan de motorstrocm in hoofdzaak constant tijdens de bekrachtigings-inpuls.

In dit artikel is beschreven dat uit de relatieve tijdsduur dat de motor met de batterij is verbonden de som van de spanning 25 over de inwendige weerstand van de motor, welke spanning t.g.v. de strocmsturing constant is, en de inductiespanning afgeleid kan worden.

T.g.v. de constante strocmsturing speelt de zelfinductie van de motor daarbij geen rol. Door analyse van het verloop van die inductiespanning kunnen dan allerlei gegevens over het gedrag van de motor verkregen worden.

30 Zo kan het moment bepaald worden dat de motor een stap gemaakt heeft en vervolgens kan dan de strocminpuls worden afgebroken teneinde de energieconsumptie te beperken.

Van de firma Daini Seikosha Co. Ltd. is het "Maptive 8203094 I ί PHN 10.413 2

Controlled Drive System" bekend, dat o.a. beschreven is tijdens eerder genoemd Congres, Communication No. 11, Bulletin pag. 79-84. Bij deze methode wordt telkens na de bekrachtigingsrimpuls de inductiespanning geanalyseerd on te detekteren of de motor tengevolge van die bekrachtigings-5 impuls een stap gemaakt heeft of niet. Indien dat niet het geval is, wordt alsnog een correctieimpuls gegeven en wordt de energieinhoud van de volgende bekrachtigingsimpulsen verhoogd, waarbij tegelijkertijd periodiek de energieinhoud verlaagd wordt teneinde de motor steeds met een minimale dissipatie aan te drijven.

10 De uitvinding beoogt een werkwijze voor het analyseren van de in een bekrachtigingsspoel van een stappenmotor geïnduceerde spanning in na bekrachtigingsimpulsen optredende detectieperioden bij welke werkwijze vrijwel uitsluitend logische middelen nodig zijn voor de analyse van de inductiespanning en zo weinig mogelijk vermogen 15 gebruikt wordt, alsmede een schakeling voor het uitvoeren van deze werkwijze.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt daartoe gekenmerkt, doordat in die detectieperioden de bekrachtigingsspoel laagohmig wordt gesloten zodat tengevolge van de geïnduceerde spanning een 2o inductiestrocm kan vloeien, dat op periodieke momenten tijdens die detectieperioden de polariteit van de stroom in de 'bekrachtigingsspoel wordt gedetecteerd, dat telkens als functie van die gedetecteerde polariteit de bekrachtigingsspoel met een spanning wordt bekrachtigd met een zodanige polariteit dat de telkens qp dat moment reeds in de 25 bekrachtigingsspoel vloeiende stroom wordt tegengewerkt, en dat het patroon van opeenvolgende bekrachtigingen tijdens die detectieperioden wordt geanaliseerd.

Bij deze werkwijze wordt met behulp van. positieve en negatieve stroomlmpulsen tengevolge van de bekrachtiging met een spanning 3q de zelfinductie van die spoel "geladen" resp. "ontladen" en wordt bewerkstelligd dat - voor zover dit binnen bereik ligt - de stroom die in de spoel vloeit (de "lading" van de zelfinductie) in hoofdzaak gelijk aan nul wordt gehouden.

Het patroon van positieve en negatieve bekrachtigingen 35 blijken dan een maat voor het verloop van de inductiespanning te zijn, zodat, wanneer dit patroon vertaald wordt in een reeks van binaire eenheden, met zuiver logische middelen een analyse van de inductiespanning kan worden uitgevoerd.

S 2 0 3 0 9 4 PHN 10.413 3 Λ 9 IF —

Hierbij is het voordelig, dat de bekrachtigingsspoel tijdens de detectieperioden wordt bekrachtigd met een .periodiek patroon van spanningsimpulsen van constante duur, waarvan de polariteit wordt gestuurd als functie van de gedetecteerde polariteit van de stroon 5 die in de bekrachtigingsspoel vloeit.

Volgens dit kenmerk worden uitsluitend positieve en negatieve impulsen toegevoerd zonder modulatie van de breedte van die impulsen, zodat dit signaal eenvoudig in een logisch signaal is om te zetten.

10 Voor wat betreft de analyse van het patroon van opeenvolgende bekrachtigingen kan de werkwijze volgens.; de uitvinding nader worden gekenmerkt, doordat de verhouding over een bepaalde periode van het aantal spanningsimpulsen van de ene polariteit en het aantal spannings-impulsen van de andere polariteit wordt bepaald.

15 Deze werkwijze volgens de uitvinding kan verder worden ge kenmerkt, doordat de spanningsirrpulsen een bepaalde duur hebben die een fractie is van de duur van de periode waarmee zij optreden.

Op deze wijze wordt de gevoeligheid voor kleine inductie-spanningen vergroot. Daardoor geraakt de detectie echter "verzadigd" 20 wanneer de inductiespanning qua absolute waarde groter wordt door dezelfde fractie‘van een spanning van die spanningsimpulsen.

Van deze "verzadiging" kan gebruik worden gemaakt. Hiertoe wordt de werkwijze volgens de uitvinding nader gekenmerkt, doordat reeksen met meer dan een voorafbepaald aantal opeenvolgende impulsen met 2g gelijke polariteit gedetecteerd worden.

Wanneer de genoemde reeksen voldoende lang zijn konen zij overeen met de perioden waarin genoemde "verzadigingen" optreden. Genoemde reeksen corresponderen dus met de perioden waarin de absolute waarde van de inductiespanning groter is dan genoemde fractie van de spanning 3q van de spanningsimpulsen, waardoor een detectie voor het overschrijden van een bepaald niveau door de inductiespanning is verkregen. Hiervan kan gebruik gemaakt worden cm te detecteren of de stappenmotor al dan niet een stap gemaakt heeft. Hiertoe kan de werkwijze volgens de uitvinding nader worden gekenmerkt, doordat gedetecteerd wordt of 35 een tweede reeks van tenminste een eerste voorafbepaald aantal opeenvolgende impulsen met een polariteit, die aan de bekrachtigingsspoel gerefereerd tegengesteld is aan de polariteit van de spanning over de bekrachtigingsspoel tijdens de aandrijfbekrachtiging, optreedt nadat 8203094

_* V

EHN 10.413 4 reeds een eerste reeks van tenminste een tweede voorafbepaald aantal opeenvolgende impulsen met een daaraan tegengestelde polariteit opgetreden is.

Op deze wijze wordt een betrouwbare indicatie van het 5 al dan niet stappen van de stappenmotor verkregen, welke indicatie in hoge mate onafhankelijk van het motorfabricaat blijkt te zijn.

Deze laatste werkwijze wordt nader gekenmerkt doordat de detectieperiode telkens tenminste wordt beëindigd een voorafbepaalde duur na detectie van de eerste periode.

10 De schakeling voor het uitvoeren van de werkwijze kan worden gekenmerkt, doordat de schakeling omvat een comparator voor het bepalen van de polariteit van de door de bekrachtigingsspoel van de stappenmotor vloeiende stroom, een carmandosignaal generator voor het genereren van een signaal overeenkomstig de gedetecteerde polariteit 15 van genoemde stroom, een ccmmutatieschakeling voor het cp commando van dat signaal zodanig schakelen van de bekrachtigingsspoel van de stappenmotor aan een spanningsbron dat telkens de polariteit van de dientengevolge opgewekte strocmver ander ing in de bekrachtigingsspoel tegengesteld is aan de door de comparator bepaalde polariteit, en een 20 logische poortschakeling voor het analyseren van de opeenvolgende polariteiten van die strocmveranderingen.

Deze schakeling kan nader worden gekenmerkt, doordat de logische poortschakeling genoemd signaal als ingangssignaal ontvangt.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van die schakeling kan nader 25 worden gekenmerkt doordat de logische poortschakeling omvat telmiddelen voor het detecteren of tenminste een eerste aantal opeenvolgende signalen overeenkomstig een eerste polariteit van genoemde stroom, welke eerste polariteit tegengesteld is aan de polariteit van de stroom in de bekrachtigingsspoel tijdens de voorafgaande aandrijving, optreedt nadat 30 een tweede aantal opeenvolgende signalen overeenkomstig een tweede aan de eerste tegengestelde polariteit opgetreden is.

De uitvinding beoogt daarnaast een werkwijze van het in de aanhef genoemde type waarbij op een wijze die in hoge mate onafhankelijk van de motorparameters is gedetecteerd kan worden of de motor een 35 stap gemaakt heeft of niet, alsmede een schakeling van het uitvoeren van die werkwijze. Hiertoe wordt de werkwijze gekenmerkt, doordat teneinde te constateren of de stappenmotor tengevolge van die aandrijf-bekrachtiging al dan niet een stap gemaakt heeft, gedetecteerd wordt of 8203094 r 9 4 H3N 10.413 5 de geïnduceerde spanning gedurende tenminste een tweede periode van voorafbepaalde duur meer dan in vooraf bepaalde mate negatief is nadat die geïnduceerde spanning gedurende tenminste een eerste periode van voor afbepaalde duur meer dan in voorafbepaalde mate positief 5 is geweest.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze kan nader worden gekenmerkt, doordat in die detectieperioden de bekrachtigings-spoel laagohmig wordt gesloten zodat tengevolge van de geïnduceerde spanning een inductiestrocm kan vloeien, dat op periodieke momenten 10 tijdens die detectieperioden de polariteit van de stroom in de bekrachtigingsspoel wordt gedetecteerd, dat telkens als functie van die gedetecteerde polariteit de bekrachtigingsspoel met een spanning wordt bekrachtigd net een zodanige polariteit dat de telkens op dat moment reeds in de bekrachtigingsspoel vloeiende stroom wordt tegengewerkt, 15 en dat het patroon van opeenvolgende bekrachtigingen tijdens die detectieperioden wordt geanalyseerd.

De schakeling voor het uitvoeren van de werkwijze kan worden gekenmerkt, doordat de schakeling omvat vergelijkmiddelen voor het vergelijken van de geïnduceerde spanning met de spanning van een spannings-20 bron en een detectieschakeling voor het detecteren of de geïnduceerde spanning gedurende tenminste de tweede periode van voorafbepaalde duur meer dan in voorafbepaalde mate negatief is nadat die geïnduceerde spanning gedurende tenminste de eerste periode van voorafbepaalde duur meer dan in voorafbepaalde mate positief is geweest.

25 Een voorkeursuitvoeringsvorm van deze schakeling kan nader worden gekenmerkt, doordat de vergelijkmiddelen omvatten een comparator voor het bepalen van de polariteit van de door de bekrachtigingsspoel van de stappenmotor vloeiende stroon , een ccmmandosignaalgenerator voor het genereren van een signaal overeenkomstig de gedetecteerde 3Q polariteit van genoemde stroom, een ccmmutatieschakeling voor het op commando van dat signaal zodanig schakelen van de bekrachtigingsspoel van de stappenmotor aan de spanningsbron dat telkens de polariteit van de dientengevolge opgewekte strocmverandering in de bekrachtigingsspoel tegengesteld is aan de door de comparator bepaalde polariteit, 35 en dat de detectieschakeling een logische poortschakeling is voor het analyseren van de opeenvolgende polariteiten van deze stroomveranderingen.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin 8203094 ΡΗΝ 10.413 6

Fig. 1 het principeschema van een schakeling voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding toont,

Fig. 2 een vijftal mogelijke situaties met in de figuren a het commutatiesignaal en in de figuren b het verloop van een inductie-5 spanning toont en

Fig. 3 een uitvoeringsvoorbeeld van de schakeling volgens figuur 1 toont.

Figuur 1 toont het principe-schema van de detectie van de inductiespanning volgens de uitvinding. Het principe bestaat uit het 10 handhaven van de stroom in de motor qp een waarde gelijk aan nul.

In figuur 1 wordt de motor gerepresenteerd door de zelfinductie 1 met waarde L en weerstand 2 met waarde R en een spanningsbron 3 die een inductiespanning th opwekt. De motor is via een weerstand 5 net relatief lage weerstands waarde met de uitgang van een vermogens versterker 4 ver-15 bonden. De weerstand 5 is opgencmen tussen de ingangen van een comparator 6 die een logisch signaal levert als functie van de polariteit van de spanning over weerstand 5 en dus als functie van de polariteit van de stroom I door weerstand 5 en de motor. De uitgang van comparator 6 is verbonden met de ingang d van een flip-flop 7 die op zijn klokingang c 20 een signaal f met een frequentie van enkele kHz ontvangt. De uitgang q

V

van de flip-flop 7 is verbonden met de ingang van de vermogens versterker 4 die aan de motor hetzij een spanning +V, hetzij een spanning -V kan leveren.

Wanneer de stroom I in de motor in de richting die in 25 figuur 1 met de pijl is aangeduid, vloeit is de uitgang van comparator 6 laag en hier verder gedefinieerd als "O”. De uitgang q van flip-flop 7 gaat dan bij het eerstvolgende kloksignaal naar "0" en de uitgang van versterker 4 naar +V. Hierdoor wordt de stroom I tegengewerkt en tendeert ernaar te inverteren. Wanneer de stroom I inverteert, wordt de uit-30 gang van de comparator 6 hoog, hier verder gedefinieerd als "1”. Bij een eerstvolgende klokpuls wordt de uitgang q van flip-flop 7 dan eveneens "1" en gaat de uitgang van versterker 4 naar -V. De motorstrocm tendeert dan wederom naar inverteren. Op deze wijze wordt gepoogd de motorstroom I zo goed mogelijk gelijk aan nul te houden door het toedienen van spannings-35 inpulsen. Tengevolge van de zelfinductie die relatief groot is in de motoren die in horloges gebruikt worden, zijn de variaties van de stroom rond de waarde nul relatief zwak. De spanning aan de uitgang van versterker 4 is een signaal dat bestaat uit een aantal n+ perioden dat de 8203094 EHN 10.413 7 spanning gelijk is aan +V en een aantal n perioden dat die spanning gelijk is aan -V. De duur At van die perioden is gedefinieerd door het kloksignaal f . Ctndat de motorstrocm praktisch gelijk aan nul gehouden wordt kan de spanningsval over de inwendige weerstand R verwaarloosd 5 worden.

Voor de spanning U aan de uitgang van versterker 4 geldt: + £§ 10 metAI de verandering van de stroom I gedurende de periode^ t.

VoorAl+* de verandering van I gedurende de periode dat U = +V geldt dan: c

Ai+ = (V - U±) £= 15

Vooral , de verandering van X gedurende de periode dat U = -V, geldt dan:

Al" = (-V - U.) 4½ 20

Ctndat de stroom I nagenoeg gelijk aan nul gehouden wordt geldt over meerdere perioden At dat de totale stroomverander ing gelijk aan nul is oftewel: ^Δι++£Δι" - o 25 Omdat het aantal perioden ^ I+ gelijk aan n+ is en het aantal perioden A I gelijk aan n is kan met de uitdrukkingen voor AI+ en A1 gevonden worden:

ü. = n ~ n- V

1 n+ + n 30

De inductiespanning iL is dus gelijk aan de gemiddelde spanning aan de uitgang van versterker 4.

Aangezien het uitgangssignaal van flip-flop 7 een logisch signaal is waarvan het aantal "1" gelijk is aan de parameter n en het 35 aantal "0" gelijk aan de parameter n+. Dit logische signaal is dus representatief voor de inductiespanning U. waardoor het mogelijk is cm die inductiespanning mpt logische middelen te analyseren.

De parameter n+· ~ n_ representeert de verhouding tussen de η + n 8203094 Η3Ν 10.413 8 β ' V * inductiespanning U* en de voedingsspanning V. Cïndat U. relatief zwak i kan worden, wordt die parameter klein en de definitie van het systeem wordt slecht. Cm die definitie te vergroten kan daarom de aan de motor aangeboden spanning verlaagd worden. Dit kan erg eenvoudig 5 gebeuren door de spanningen +V en -V slechts gedurende een fractie P van de periode ^ t aan te bieden. De uitdrukking voor de inductiespanning wordt dan: u. = x 1 P n+ + n~- 10

De figuren 2a t/m 6a tonen de vorm van het logische signaal aan de uitgang van flip-flop 7 voor diverse typische situaties en van figuren 2b t/m 6b telkens de bijbehorende vorm van de inductiespanning. De fractie P is daarbij gelijk aan_8 gekozen zodat het 15 systeem verzadigd geraakt (de factor —t- ~ "— maximaal of minimaal n + n" en de uitgang van flipflop 7 voortdurend gelijk aan "0" c.q. "1"), wanneer de inductiespanning Ui de waarde +V/8 of -V/8 overschreidt.

Deze gebieden zijn in de figuren a met "+" (¾ positief) c.q.

(¾ negatief) aangeduid terwijl de tussenliggende gebieden - waar 20 de uitgang van flipflop 7 wisselt tusen 1 en 0 en de inductiespanning Ui een waarde tussen +V/8 en -V/8 heeft - verticaal gestreept zijn weergegeven.

In de situatie volgens figuur 2 heeft de rotor reeds een pas gemaakt aan het eind van de aandrijfimpuls, die niet is 25 weergegeven en vooraf gaat aan de periode waarin de signalen volgens figuren 2b - 6b optreden. De rotor passeert het nieuwe evenwichtspunt (U^ positief), keert vervolgens naar dat nieuwe evenwichtspunt terug (Ü£ negatief) en trilt rond dat evenwichtspunt. Het logische signaal (fig. 2a) bevat een "+" periode (P1) gevolgd door een periode P2 30 met daartussen periode waar het logische signaal tussen, "0" en "1" wisselt.

In de situatie volgens figuur 3 heeft de rotor zijn stap nog niet af gemaakt aan het eind van de aandrijf Impuls maar gaat die nog afmaken. De rotor maakt zijn stap af (U. negatief), slingert voorbij 35 het nieuwe evenwichtspunt (U. positief) en keert weer terug naar dat nieuwe evenwichtspunt (¾ negatief). Ook is weer een periode P2 die optreedt na een "+" periode P1 te herkennnen.

In de situaties volgens de figuren 4 t/m 6 wordt de stap 8203094

- - :ψ V

f ΕΗΝ 10.413 9 door de rotor niet gemaakt. In figuur 3 blijft de rotor in een tussenpositie geblokkeerd staan, in de situatie volgens figuur 4 keert de rotor na een aanvankelijke blokkering op een tussenpositie alsnog terug en in de situatie volgens figuur 6 keert de rotor meteen 5 terug naar de oorspronkelijke positie. Blijft de rotor geblokkeerd staan (Fig. 4) dan is er geen positieve (terugkeren naar oude positie c.g. doorgaan naar nieuwe positie) periode noch een negatieve periode (terugkeren naar nieuwe positie na doorschieten), keert de rotor terug naar de oude positie (Fig. 5 en 6) dan is er wel een positieve periode, 10 echter geen negatieve. Men kan dan stellen dat wanneer dit signaal een negatieve periode P2 na een positieve periode P1 vertoont de rotor een stap gemaakt heeft.

Figuur 7 toont een motorregelschakeling die uitgerust is met een indnctiespanningsdetector volgens de uitvinding. De schakeling 15 cravat een oscillator 10 en een frequentiedeler 11 die signalen met de frequenties 8 kHz, 2 kHz, 512 Hz, 64 Hz, 16 Hz, 1 Hz en 0,5 Hz levert. De 1 Hz-uitgang is via een inverter 12 verbonden met de klok-ingang c van een flipflop 13, waarvan de ingang d "1* is en waarvan de terugstelingang 5 verbonden is met de 64 Hz uitgang van de deler.

20 Hierdoor levert flipflop 13 iedere seconde een impuls van 7,8 ms aan uitgang Q van die flipflop 13. Deze uitgang Q is verbonden met de ingang van een OF-poort 14 waarvan de uitgang met de ingangen a van EN-poorten 15 en 16 is verbonden. De uitgangen van de EN-poorten 15 en 16 zijn verbonden met ingangen a van OF-poorten 17 en 18. De ingang 2g 6 van poort 15 is verbonden met de uitgang 0,5 Hz van de deler 11, welke uitgang via een inverter 19 met de ingang b van poort 16 is verbonden. De uitgangen van poorten 17 en 18 zijn verbonden via ver-mogensversterkers 20 en 21, elk met een zogenaamde "threestate" uitgang (hoog, laag en zwevend) die verbonden zijn met de klemmen 30 van de motor spoel. De uitgangs impulsen van flipflop 13 (7,8 msec, iedere seconde) worden dus door de poorten 17 en 18 beurtelings in een ritme van 0,5 Hz doorgegeven aan de versterkers 20 en 21 zodat de motor-spoel iedere seconde gedurende 7,8 msec een spanningsimpuls krijgt met iedere seconde wisselende polariteit.

35 Aan het einde van de aandrijf impuls (7,8 msec) wordt uit gang Q van flipflop 13 gelijk aan 1. De uitgang is verbonden met de klokingang van een flipflop 22 waarvan de ingang d met "1" is verbonden en de terugstelingang met de uitgang 512 Hz van de deler 11 is verbonden.

8203094 " « PHN 10.413 10

Flipflop 22 levert dus aan het eind van de aandrijfimpuls van 7,8 msec een impuls van 1 msec. De uitgang Q van flipflop 22 is verbonden met een "enable"-ingang van versterkers 20 en 21 ’waardoor gedurende die 1 msec de uitgangen van versterkers 20 en 21 hoogohmig worden.

5 Dit hoogohmig worden verlaagt de tijdconstante L/R van het motorspoel-circuit zodat de stroom die tengevolge van de aandrijf impuls in de spoel vloeide, snel tot nul kan af netten. Na deze 1 msec wordt uitgang Q van flipflop 22 weer "0" waardoor versterkers 20 en 21 weer in de toestand met laagohmige, en dus geleidende uitgangen komen. De uitgang 10 Q, die dan "1" wordt is verbonden met de klokingang c van flipflop 23 waarvan de ingang d met "1" is verbonden en waarvan de terugstelingang r verbonden is met een uitgang 16 Hz van de deler 11. Uitgang Q van flipflop 23 wordt dus 1 na genoemde periode van 1 msec; hetgeen ongeveer 8,8 msec na het begin van de aandrijf impuls is, en wordt 15 weer "0" 31 msec na het begin van die aandrijf impuls. Gedurende deze periode vanaf 8,8 msec, tot 31 msec, na begin van de aandrijf impuls wordt de inductiespanning geanalyseerd.

De uitgang Q van flipflop 23 is verbonden met de ingang d van een flipflop 24 waarvan de klokingang met de 2 kHz uitgang van 20 de deler is verbonden en waarvan de terugstelingang r verbonden is met de uitgang 8 kHz van de deler. Hierdoor wordt bereikt dat, nadat uitgang Q van flipflop 23 naar "1" is gegaan, flipflop 24 begint met het genereren van impulsen met een herhalingsfrequentie van 2 kHz en 61 yUsec lang. Deze impulsen zijn dus "1" gedurende 1/8 van de periode 25 en defineren dus de eerder genoemde fractie p = 8.

De uitgang Q van flipflop 24 is verbonden met de ingangen a van EN-poorten 25 en 26 waarvan de uitgangen met de ingangen b van OF-poorten 17 en 18 zijn verbonden en waarvan de ingangen b met de uitgangen Q en Q van een flipflop 27, die dezelfde rol speelt als de 30 flipflop 7 in de schakeling volgens figuur 1 zijn verbonden. De ingang d van flipflop 27 is verbonden met een uitgang van een spannings-vergelijkschakeling 28, waarvan de ingangen met de klemmen van een motorspoel 37 zijn verbonden .Alhoewel de inwendige weerstand R van de motorspoel verwaarloosbaar klein is, kan toch de polariteit van de 35 stroom door de spoel gemeten worden wanneer de inwendige weerstand van de uitgangen van versterkers 20 en 21 voldoende hoog is.

De klokingang van flipflop 27 is verbonden met de uitgang van de inverter 29 waarvan de ingang is verbonden met de uitgang 2 kHz 8203094 PEN 10.413 11 te van de deler 11. Afhankelijk van de stand van flipflop 27 zullen de impulsen die door flipflop 24 worden geleverd aan de uitgang van versterker 20 verschijnen via poorten 17en 25 of aan de uitgang van versterker 21 via poorten 18 en 26.

5 De motor ontvangt dus impulsen van 2 kHz met een polariteit die zodanig is dat de strocm door de spoel naar nul tendeert te gaan.

Na 31 msec is de rotor in principe gestabiliseerd. Het is dan niet meer nodig cm de spanning te analyseren. Flipflop 23 wordt dan weer nul waardoor de formatie van impulsen door flipflop 24 10 geblokkeerd wordt.

Teneinde de inductiespanning Ui te analyseren wordt het • uitgangssignaal van flipflop 27 geanalyseerd. Dit uitgangssignaal wordt aan de ene ingang van een exclusieve OF poort 30 toegevoerd waarvan de andere ingang met de de 0/5 Hz impulsen voerende uitgang van inverter 15 19 is verbonden. Deze poort 30 inverteert het uitgangssignaal van flipflop 27 iedere tweede seconde hetgeen nodig is cmdat de inductiespanning elke seconde qua polariteit orikeert cmdat ook de aandrijf-' impuls elke seconde qua polariteit inverteert.

Het uitgangssignaal van poort 30 wordt aan poort a van 20 een exclusieve OF poort 31 toegevoerd, waarvan een ingang is verbonden met de ingang van een OF-poort 32, waarvan de uitgang met de terug-stelingang van een 4-teller 33 is verbonden. De tweede ingang van poort 32 is verbonden met de uitgang Q van flipflop 23 evenals met de terugstelingang t van flipflop 34, de stelingang S van flipflop 35 25 en de klokingang c van een flipflop 36. De klokingang c van de teller 33 is verbonden met de 2 kHz uitgang van de deler 11 en de uitgang Q4 van de teller is verbonden met de klokingangen c van flipflop's 34 en 35. De uitgang Q van flipflop 34 is verbonden met de ingang d van flipflop 35 en de ingang b van poort 31 terwijl de uitgang Q van 30 flipflop 35 met de ingang d van flipflop 36 is verbonden. De terugstelingang r van flipflop 36 is verbonden met de 64 Hz uitgang van deler 11 en de uitgang Q. van deze flipflop 36 is met een tweede ingang van de OF-poort 14 verbonden.

De werking is als volgt: Aan het begin van de analyse is 35 de uitgang van teller 33 "0", de uitgang van flipflop 34 "1" de uitgang Q van flipflop 35 "1" en de uitgang Q van flipflop 36 "0".

Wanneer de uitgang van poort 30 "1" is zijn de uitgangen van poorten 31 en 32 "0" en kan teller 33 tellen cmdat zijn terugstelingang r "0" is.

8203094 „ ^ EHN 10.413 12

Als daarentegen een uitgang van poort 30 "0" is, zijn de uitgangen van poorten 31 en 32 "1" en is teller 33 op "0" teruggesteld en wordt op "0" gehouden. Opdat uitgang Q4 van de 4-teller 33 "1" wordt is het dus nodig dat de uitgang van poort 30 "1" blijft gedurende tenminste 5 vier opeenvolgende perioden, hetgeen correspondeert met de periode P1 in de figuren 2 t/m 6.

Wanneer de uitgang Q4 van teller 33 "1" wordt, wordt de uitgang Q van flipflop 34 "0" terwijl de uitgang Q van flipflop 35 "1" blijft. Hierdoor wordt de ingang b van poort 31 "0" en gaat het beschre-10 ven proces juist andersom, d.w.z. teller 33 telt wanneer de uitgang van poort 30 "0" is, terwijl de teller steeds teruggesteld wordt wanneer de uitgang van poort 30 "1" is. Opdat de uitgang Q4 van teller 33 opnieuw 1 wordt is het nodig dat de uitgang van poort 30 "0" blijft gedurende tenminste vier opeenvolgende perioden, hetgeen 15 correspondeert met de perioden P2 in figuren 2 t/m 6. Wanneer uitgang Q4 voor de tweede maal "1" wordt, gaat de uitgang van flipflop 35 naar "0" omdat zijn ingang d "0" geworden is. Op deze manier is de gewenste werking verkregen. Eerst moet een periode P1 (fig. 2.6) gedetecteerd worden, hetgeen door het "0" worden van een uitgang Q 20 van flipflop 34 wordt gerepresenteerd, vervolgens wordt een periode P2 (fig. 2-6) gedetecteerd hetgeen door het "0" worden van de uitgang Q van flipflop 35 wordt gerepresenteerd, welke uitgang niet "O” wordt wanneer de periode P1 niet eerst gedetecteerd was geworden.

Wanneer alleen de periode P1 of wanneer noch de periode 25 P1 noch de periode P2 is gedetecteerd blijft de uitgang Q van flipflop 35 "1". Hierdoor gaat na 31 msec, de uitgang van flipflop 36 naar "1", omdat dan de uitgang Q van flipflop 23 naar 1 gaat. Tengevolge van de terugstelling van flipflop 36 met het 64 Hz signaal blijft de uitgang Q van flipflop 36 "1" gedurende ongeveer 8 msec. Wanneer dus 30 aan de voorwaarden niet is voldaan, hetgeen overeenkomt met de situatie dat de motor geen stap heeft gemaakt, wordt door flipflop 36 31 msec na het begin van de aandrijf impuls een nieuwe 8 msec, durende impuls gegenereerd die via poort 14, poort 15 of 16, poort 17 of 18 en versterkers 20 of 21 aan demotor wordt toegevoerd om alsnog een stap 35 af te dwingen.

Op de beschreven wijze is aldus een eenvoudige en vrijwel geheel met logische bouwstenen opgebouwde schakeling voor het genereren van een extra impuls wanneer de originele aandrijf impuls niet tot een 8203094 PHN 10.413 13 *» · stap van de stappenmotor heeft geleid, verkregen.

De uitvinding is nu beperkt tot het getoonde uitvoerings-voorbeeld. Zo zou bijvoorbeeld de beschreven analyse van de inductie-spanning gebruikt kunnen worden cm de energie van de aandrij f impuls 5 aan te passen aan de belasting van de motor.

Ook kan het beschreven criterium cm te detecteren of de motor een stap gemaakt heeft of niet ook bij bijvoorbeeld een analoge schakeling die de inductiespanning vergelijkt, gebruikt warden.

10 r 15 20 25 30 820^094 35

Claims (24)

1. Werkwijze voor het analyseren van de in een bekrachtigings-spoel van een stappenmotor geïnduceerde spanning in na aandrijf-bekrachtiging optredende detectieperioden met het kenmerk, dat in die detectieperioden de bekrachtigingsspoel laagohmig wordt gesloten zodat 5 tengevolge van de geïnduceerde spanning een inductiestrocm kan vloeien, dat op periodieke momenten tijdens die detectieperioden de polariteit van de stroom in de bekrachtigingsspoel wordt gedetecteerd, dat telkens als functie van die gedetecteerde polariteit de bekracht igings -spoel met een spanning wordt bekrachtigd met een zodanige polariteit 10 dat de telkens op dat moment reeds in de bekrachtigingsspoel vloeiende stroom wordt tegengewerkt, en dat het patroon van opeenvolgende bekrachtigingen tijdens die detectieperioden wordt geanalyseerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, net het kenmerk, dat de bekrachtigingsspoel tijdens de detectieperioden wordt bekrachtigd 15 met een periodiek patroon van spannings impulsen van constante duur waarvan de polariteit wordt gestuurd als functie van de gedetecteerde polariteit van de stroom die in de bekrachtigingsspoel vloeit.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de verhouding over een bepaalde periode van het aantal spannings impulsen . 20 van de ene polariteit en het aantal spanningsimpulsen van de andere polariteit wordt ^bepaald.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de spanningsimpulsen een bepaalde duur hebben die een fractie is van de duur van de periode waarmee zij optreden.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat reeksen met meer dan een voorafbepaald aantal opeenvolgende impulsen met gelijke polariteit gedetecteerd worden.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat gedetecteerd wordt of een tweede reeks van tenminste een eerste 30 voorafbepaalde aantal opeenvolgende impulsen met een polariteit, die aan de bekrachtigingsspoel gerefereerd tegengesteld is aan de polariteit van de spanning over de bekrachtigingsspoel tijdens de aandrijfbekrachtiging, optreedt nadat reeds een eerste reeks van ten-minste een tweede voorafbepaald aantal opeenvolgende impulsen met een 35 daaraan tegengestelde polariteit opgetreden is.

7. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat het patroon van opeenvolgende bekrachtigingen tijdens die detectieperioden zodanig wordt geanaliseerd, dat gedetecteerd wordt of de 0203094 PHN 10.413 15 geïnduceerde spanning gedurende tenminste een tweede periode van voorafbepaalde eerste duur meer dan in voorafbepaalde mate negatief is nadat die geïnduceerde spanning gedurende tenminste een eerste periode van voorafbepaalde tweede duur meer dan in voorafbepaalde mate positief 5 is geweest.

8. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk/ dat de detectieperiode telkens tenminste wordt beëindigd een voorafbepaalde duur na detectie van de eerste reeks.

9. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de 10 detectieperiode telkens tenminste wordt beëindigd een voorafbepaalde duur na detectie van de eerste periode.

10. Schakeling voorliet uitvoeren van de werkwijze volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de schakeling omvat een comparator voor het bepalen van de polariteit van 15 de door de bekrachtigingsspoel van de stappenmotor vloeiende stroom, een commandosignaal generator voor het genereren van een signaal overeenkomstig de gedetecteerde polariteit van genoemde stroom, een ccmmutatieschakeling voor het op commando van dat signaal zodanig schakelen van de bekrachtigingsspoel van de stappenmotor aan een 20 spanningsbron dat telkens de polariteit van de dientengevolge opgewekte strocmverandering in de bekrachtigingsspoel tegengesteld is aan de door de comparator bepaalde polariteit en een logische poort-schakeling voor het analyseren van de opeenvolgende polariteiten van die strocmveranderingen.

11. Schakeling volgens conclusie 10, met het kenmerk dat de logische poortschakeling genoemd signaal als ingangssignaal ontvangt.

12. Schakeling volgens conclusie 10 of 11 met het kenmerk, dat de logische poortschakeling omvat telmiddelen voor het detecteren of tenminste een eerste aantal opeenvolgende signalen overeenkomstig 30 een eerste polariteit van genoemde stroom, welke eerste polariteit tegengesteld is aan de polariteit van de stroom in de bekrachtigingsspoel tijdens de voorafgaande aandrijving, optreedt nadat een tweede aantal opeenvolgende signalen overeenkomstig een tweede aan de eerste tegengestelde polariteit opgetreden is.

13. Werkwijze voor het analyseren van de in een bekrachtigings spoel van een stappenmotor geïnduceerde spanning in na aandrijfbe-krachtiging optredende detectieperioden, met het kenmerk, dat teneinde te constateren of de stappenmotor tengevolge van die aandrijf- 8203094 9 EHN 10.413 16 O bekrachtiging al dan niet een stap gemaakt heeft, gedetecteerd 'wordt of de geïnduceerde spanning gedurende tenminste een tweede periode van vooraf bepaalde duur meer dan in voorafbepaalde mate negatief is nadat die geïnduceerde spanning gedurende tenminste een eerste periode 5 van voorafbepaalde duur meer dan in voorafbepaalde mate positief is geweest.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de detectieperiode telkens wordt beëindigd een voorafbepaalde duur na detectie van de eerste periode.

15. Werkwijze volgens conclusie 13 of 14, met het kenmerk, dat in die detectieperioden de bekrachtigingsspoel laagohmig wordt gesloten zodat tengevolge van de geïnduceerde spanning een inductie-strocm kan vloeien, dat op periodieke momenten tijdens die detectieperioden de polariteit van de stroom in de bekrachtigingsspoel wordt 15 gedetecteerd, dat telkens als functie van die gedetecteerde polariteit de bekrachtigingsspoel met een spanning wordt bekrachtigd met een zodanige polariteit dat de telkens op dat moment reeds in de bekrachtigings-spoel vloeiende stroom wordt tegengewerkt, en dat het patroon van opeenvolgende bekrachtigingen tijdens die detectieperioden wordt 20 geanalyseerd.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de bekrachtigingsspoel tijdens de detectieperioden wordt bekrachtigd met een periodiek patroon van spannings impulsen van constante duur waarvan de polariteit wordt gestuurd als functie van de gedetecteerde 25 polariteit van de stroom die in de bekrachtigingsspoel vloeit.

17. Werkwijze volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de verhouding over een bepaalde periode van het aantal spannings-impulsen van de ene polariteit en het aantal spanningsimpulsen van de andere polariteit wordt bepaald.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de spanningsimpulsen een bepaalde duur hebben die een fractie is van de duur van de periode waarmee zij optreden.

19. Werkwijze volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat reeksen met meer dan een voorafbepaald aantal opeenvolgende impulsen 35 met gelijke polariteit gedetecteerd worden.

20. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat gedetecteerd wordt of een tweede reeks van tenminste een eerste voorafbepaald aantal opeenvolgende impulsen met een polariteit, die aan de 8203094 3 PHN 10.413 17 bekrachtigingsspoel gerefereerd tegengesteld is aan de polariteit van de spanning over de bekrachtigingsspoel tijdens de aandrijf-bekrachtiging, optreedt nadat reeds een eerste reeks van tenminste een tweede voorafbepaald aantal opeenvolgende impulsen met een daaraan 5 tegengestelde polariteit opgetreden is.

21. Schakeling voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één of neer der conclusies 13-21, met het kenmerk, dat de schakeling cravat vergelijkmiddelen voor het vergelijken van de geïnduceerde spanning met de spanning van een spanningsbron en een detectieschakeling 10 voor het detecteren of de geïnduceerde spanning gedurende tenminste de tweede periode van voorafbepaalde duur meer dan in voorafbepaalde mate negatief is nadat die geïnduceerde spanning gedurende tenminste de eerste periode van voorafbepaalde duur meer dan in voorafbepaalde mate positief is geweest.

22. Schakeling volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat de vergelijkmiddelen omvatten een comparator voor het bepalen van de polariteit van de door de bekrachtigingsspoel van de stappenmotor vloeiende stroom, een caimandosignaalgenerator voor het genereren van een signaal overeenkomstig de gedetecteerde polariteit van -20 genoemde strocm, een commutatieschakeling voor het op ccratiando van dat signaal zodanig schakelen van de bekrachtigingsspoel van de stappen-motor aan de spanningsbron dat telkens de polariteit van de dientengevolge opgewekte strocmverandering in de bekrachtigingsspoel tegengesteld is aan de door de comparator bepaalde polariteit, en dat 25 de detectieschakeling een logische poortschakeling is voor het analyseren van de opeenvolgende polariteiten van die stroomveranderingen.

23. Schakeling volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat de logische poortschakeling genoemd signaal als ingangssignaal ontvangt.

24. Schakeling volgens conclusie 22 of 23, met het kenmerk, 30 dat de logische poortschakeling omvat telmiddelen voor het detecteren of tenminste een eerste aantal opeenvolgende signalen overeenkomstig een eerste polariteit van genoemde stroom, welke eerste polariteit tegengesteld is aan de polariteit van de stroom in de bekrachtigingsspoel tijdens de voorafgaande aandrijving, optreedt nadat een tweede 35 aantal opeenvolgende signalen overeenkomstig een tweede aan de eerste tegengestelde polariteit opgetreden is. 8203094