DE19842698C2

DE19842698C2 - Sollstromerzeugungsvorrichtung

Info

Publication number: DE19842698C2
Application number: DE1998142698
Authority: DE
Inventors: Joachim Muehlschlegel
Original assignee: PHYTRON ELEKTRONIK GmbH
Current assignee: PHYTRON ELEKTRONIK GmbH
Priority date: 1998-09-17
Filing date: 1998-09-17
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2018-09-18
Also published as: EP1114508A1; WO2000018001A1; DE19842698A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Sollstromerzeugungsvorrich tung, die insbesondere bei der Mikroschritt-Ansteuerung von Schrittmotoren eingesetzt wird. Dabei soll ein ver einfachtes Verfahren zur Erzeugung von Sollströmen ange wandt werden.

Zur Erzielung eines resonanzarmen Laufverhaltens bei ei nem Schrittmotor müssen in die Motor-Phasen (Motorwick lungen) des Schrittmotors sinusförmige Ströme eingeprägt werden. In der Praxis wird diese Sinusform durch einen treppenförmigen Stromverlauf angenähert. Je kleiner dabei die treppenförmigen Sprünge im Stromverlauf sind, desto weniger Resonanzen entstehen (siehe Rummich E.: Elektri sche Schrittmotoren und -antriebe, Ehningen 1992, S. 152). Dieses resonanzarme Verfahren zur Schrittmotoran steuerung wird im Gegensatz zur Voll- und Halbschritt- Ansteuerung als Mikro- oder Mini-Schritt-Ansteuerung be zeichnet (siehe Rummich E. 1992). Die derzeitigen Verfah ren zur Ansteuerung von Schrittmotoren mit sinusförmigen Strömen (Mikro- oder Mini-Schritt-Ansteuerung) arbeiten prinzipiell nach dem in Fig. 6 dargestellten Verfahren.

Gemäß Fig. 6 werden durch eine aus einem Ringzähler 11, zwei Tabellen bzw. Speicher 2 und 3 und zwei Digital- Analog-Wandlern (D/A-Wandlern) 4 und 6 bestehende Soll stromerzeugungsvorrichtung zwei um 90° phasenverschobene, sich periodisch wiederholende Stromverläufe erzeugt. Da bei werden (aus einer nicht gezeigten Taktsignalerzeu gungseinrichtung ausgegebene) Signalimpulse (hier auch als Taktimpulse oder Takt bezeichnet)über den Ringzähler 11 (Zustandsautomat in Form eines zyklischen Zählers) in die zwei um 90° phasenverschobenen Stromverläufe umge setzt (siehe Fig. 7). Die Richtung, in welcher der Ringzähler durchlaufen wird, bestimmt die Drehrichtung des Schrittmotors.

Die Tabellen 2 und 3 (Speicher in Form einer Tabelle) enthalten die Information über den Betrag der zwei um 90° phasenverschobenen Stromverläufe. Die einzelnen Funkti onswerte y = |sin(2πn/n_max)| und y = |cos(2πn/n_max)| werden im folgenden auch als Stützstellen (Stützstellen werte) bezeichnet. Dabei handelt es sich bei n um den Ringzählerzustand (n = 0, 1, 2, 3 . . . n_max). Aus diesen Stützstellen werden die Stromvorgabeverläufe I-soll1 und I-soll2 zusammengesetzt. Die Tabelle 1 enthält die Infor mation über die Polarität (Vorzeichen) der einzuprägenden Stromverläufe.

Die digitalen Signale Polarität-Kanal 1, Polarität-Kanal 2 sowie die analogen Signale I-soll1 und I-soll2 für bei de Kanäle (Motorphasen) werden folgendermaßen erzeugt: Der Ringzähler wird schrittweise durchlaufen, wobei mit jedem Eintreffen eines Taktimpulses ein Schritt in die entsprechende Richtung (Motordrehrichtung) ausgeführt wird. Dabei wird der Ringzähler abhängig vom Richtungs signal entweder inkrementiert oder dekrementiert. Jedem Ringzähler-Zustand n ist eine Adresse zugeordnet (Adressbits A0 . . Ai), die der Adressierung der Tabellen 1, 2, 3 dient.

Mit dem Datenausgang der Tabelle 1 (Polarität-Kanal 1, Polarität-Kanal 2) wird über eine Steuerlogik die Polari tät (das Vorzeichen) der Phasenströme gesteuert. Mit den Datenausgängen (Datenbits DO . . Dj) der Tabelle 2 und Ta belle 3 werden die D/A-Wandler 4 und 6 angesteuert. Diese D/A-Wandler erzeugen die analogen Signale der Stromvorga beverläufe I-soll1 und I-soll2. Über zwei Stromregler 8 und 9 sowie eine entsprechende Steuerlogik (Steuereinrichtung) 14 werden die Vollbrücken (bzw. Halbbrücken, allgemein Stromquelle) 12 und 13 derart angesteuert, daß der Strom durch die entsprechende Phase I-ist1 bzw. I- ist2 dem Stromvorgabeverlauf I-soll1 bzw. I-soll2 ent spricht.

Charakteristisch für das bekannte Verfahren ist, daß je dem Mikroschritt eine Stützstelle in den Tabellen Tabel le2 und Tabelle3 zugeordnet ist. Somit ist jedem Mikro schritt eine Stützstelle auf dem Stromvorgabeverlauf zu geordnet. Der Stromvorgabeverlauf I-soll1, dessen Stütz stellen die Tabelle 2 enthält, ist in Fig. 8 beispielhaft für eine Mikroschrittauflösung von 20 Mikroschritten je Vollschritt (d. h. 80 Mikroschritten je Ringzählerzyklus) dargestellt. Dabei ist in Fig. 8 der Stromvorgabeverlauf aus Tabelle 2 für den Kanal 1 für ein viertel der Periode dargestellt (d. h., es sind die Mikroschritte 0 bis 20 von M = 80 Mikroschritten dargestellt).

Für M Mikroschritte pro Periode (es gilt n_max = M-1) des Stromvorgabeverlaufs ist daher ein Adress-Umfang A von M verschiedenen Adressen zur Adressierung der Tabellen (Speicher) notwendig. Für den nötigen Adress-Umfang gilt somit A = M. Zur Digital-Analog-Wandlung einer Sinusfunk tion, die pro Periode in M Feinschritte aufgeteilt ist, mit der M entsprechenden Auflösung ist eine Datenbusbrei te D des Datenbus D0 . . Dj für die Ansteuerung des D/A- Wandlers nötig.

Die nötige Anzahl der Quantisierungsschritte und damit die Datenbusbreite D für die Ansteuerung der D/A-Wandler ist abhängig von der Anzahl M der Mikroschritte pro Ring zählerzyklus. Die Anzahl der Quantisierungsschritte wel che für die Darstellung von M Stützpunkten nötig ist, wächst linear mit M. Die Datenbusbreite D wächst demnach linear mit log₂(M) d. h. D = k.log₂(M) wobei k eine Kon stante darstellt (k wird üblicherweise zwischen 0,5 und 1 gewählt um eine ausreichende D/A-Wandlergenauigkeit für die Stützstellendarstellung zu erhalten). Der Speicherbe darf in den Tabellen 2 und 3 beträgt allgemein S = A.D (Adressumfang.Datenbusbreite). Mit A = M und D = k.log2(M) ergibt sich somit S = k.log₂(M).M.

Somit weist die Sollstromerzeugungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik den Nachteil auf, daß ein hoher Spei cherplatz erforderlich ist. Außerdem ist durch die hohe Anzahl an Stützstellenwerten eine komplizierte Verschal tung der D/A-Wandler erforderlich.

Die Druckschriften DE 30 12 213 A1, DE 197 04 296 C2 und US 49 29 879 beschreiben jeweils eine Sollstromerzeugungsvorrichtung, wie sie im Ober begriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist. Genauer zeigt jede Druck schrift eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Motors (Synchronmotors bzw. Schrittmotors), die einen Speicher aufweist, in dem in einer Tabelle Stütz stellenwerte für einen Sollstromverlauf gespeichert sind. Diese Stützstellen werte werden aus dem Speicher mittels eines Ringzählers ausgelesen und durch einen D/A-Wandler digital-analog gewandelt. Durch einen Tiefpaß wird aus dem analogen Ausgangssignal ein sinusförmiger Strom angenähert und ein Sollstromsignal ausgegeben.

Im Hinblick auf den vorstehend genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Sollstromerzeugungs vorrichtung gemäß dem Stand der Technik derart weiterzu bilden, daß eine vereinfachte Schaltung erhalten wird und der erforderliche Speicherplatz verringert wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Sollstromerzeugungsvorrichtung ge mäß Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung bereitgestellt, bei der ein Verfahren zur Ansteuerung von Schrittmotoren mit sinusförmigen Strömen (Mikro- oder Mini-Schritt- Ansteuerung) Anwendung findet, das gegenüber dem oben ge nannten bekannten Verfahren mit geringst möglichem Spei cher- und Schaltungsaufwand auskommt. Mit dem erfindungs gemäßen Verfahren ist es möglich, den Speicherplatz für die Tabellen 2 und 3 sowie die Auflösung der D/A-Wandler und den Schaltungsaufwand derselben um ein Vielfaches zu reduzieren, ohne dabei die Qualität der Schrittmotor- Ansteuerung zu mindern. Außerdem läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Aufwand an Steuerleitungen für die Ansteuerung der D/A-Wandler erheblich reduzieren.

Diese Datenreduktion wird durch eine Interpolation zwi schen den einzelnen Stützstellen des Stromvorgabeverlaufs erreicht. Durch diese Interpolation kann bei gleichblei bender Anzahl von Mikroschritten (und damit gleichblei bender Ansteuerqualität) wie bei dem bekannten Verfahren die Anzahl der Stützstellen und damit der Speicherbedarf in den Tabellen 2 und 3 deutlich verringert werden. Durch die Interpolation ergibt sich eine geringe Abweichung ge genüber der idealen Sinusform. Diese ist jedoch bedeu tungslos für die Qualität der Schrittmotor-Ansteuerung, da für ein resonanzarmes Laufverhalten alleine die Stu fenhöhe im Phasenstrom verantwortlich ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Mikroschritt-Ansteuer vorrichtung mit einer Sollstromerzeugungsvorrichtung ge mäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen Stromvorgabeverlauf mit 20 Mikroschritten und fünf Stützstellenwerten,

Fig. 3 zwei 1-aus-6-Multiplexer, die mit einem gemeinsa men Widerstandsnetzwerk verschaltet sind, zur Verwendung bei einer Sollstromerzeugungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 und 5 zwei Messungen an real ausgeführten Schal tungsbeispielen,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer bekannten Mikroschritt- Ansteuervorrichtung mit einer bekannten Sollstromerzeu gungsvorrichtung,

Fig. 7 zwei um 90° phasenverschobene, treppenförmig an die Sinusform angenäherte Stromverläufe gemäß dem Stand der Technik und

Fig. 8 einen Stromvorgabeverlauf mit 80 Mikroschritten, wobei eine viertel Periode dargestellt ist.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren an einem Beispiel mit der um den Faktor I = 4 reduzierten Anzahl von Stützstellen beschrieben.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Sollstromerzeugungsvor richtung, die bei einer Schrittmotoransteuervorrichtung verwendet wird, ist in Fig. 1 dargestellt. Dabei sind gleiche oder vergleichbare Komponenten wie in Fig. 6 durch gleiche Bezugszeichen dargestellt.

Der sich durch Interpolation zwischen den um den Faktor 4 reduzierten Stützstellen ergebende Signalverlauf für die Stromvorgabe ist in Fig. 2 dargestellt.

Die Sollstromerzeugungsvorrichtung zur Schrittmotoran steuerung erzeugt zwei um 90° phasenverschobene Soll stromverläufe. Im einzelnen weist die Sollstromerzeu gungsvorrichtung zwei Tabellen 2 und 3 auf, aus der Stützstellen der anzunähernden Sinusfunktion mittels ei nes Ringzählers 11 ausgelesen werden. Dabei werden Zwi schenwerte zwischen zwei Stützstellen durch eine Interpo lation erzeugt. Diese Interpolation erfolgt mit Hilfe ei nes Zustandsmodulators 10, der mit einem bestimmten Tastverhältnis während eines Taktimpulses zwei Stützstellenwerte ausliest. Die Werte werden durch D/A-Wandler 4 und 6 in ein analoges Signal umgewandelt, wobei durch Tiefpässe 5 und 7 jeweils ein Mittelwert und damit der interpolierte Zwischenwert erzeugt wird.

Weiterhin sind in Fig. 1 Komponenten gezeigt, die spezi ell zur Schrittmotoransteuerung dienen.

Der Zustands-Modulator 10 ist eine Schlüsselkomponente des erfindungsgemäßen Verfahrens. Er moduliert (steuert) den nachfolgenden Ringzähler 11 mittels der Steuersignale UP, Down, Hold solcherart, daß dieser mit einer hohen Frequenz f_wechsel zwischen zwei benachbarten Ringzähler zuständen hin und her wechselt. Der Ringzähler 11 zählt somit mit schneller Frequenz abwechselnd vor und zurück. Dies geschieht mit einem bestimmten Tastverhältnis.

Zu beachten ist, daß es sich hierbei nicht um eine Puls weiten-Modulation handelt, sondern vielmehr um eine Zu stands-Modulation der Zustände eines zyklischen Zählers. Über die Zählerausgänge AO . . Aj erfolgt damit eine Adres sierungs-Modulation der Tabellen 2 und 3.

Damit erfolgt über die modulierte Adressierung der Tabel len 2 und 3 eine Modulation der D/A-Wandler-Ausgangs signale (I-soll1 und I-soll2). Jedem Tastverhältnis ent spricht somit ein bestimmter Zwischenwert zwischen den Stützstellen. Der Zwischenwert ergibt sich als zeitlicher arithmetischer Mittelwert des modulierten D/A-Wandler- Ausgangsignals am Ausgang des dem D/A-Wandler nach ge schalteten Tiefpaß. Der zeitliche arithmetische Mittel wert wird mit einem Tiefpaß erzeugt. Jeder Zwischenwert entspricht einem Mikroschritt. Der Tiefpaßdämpfungsver lauf muß so auf die Zustandswechsel-Frequenz f_wechsel ab gestimmt sein, daß der verbleibende Wechselanteil (Rippel) auf dem Signal I-soll1 oder I-soll2 genügend klein wird, um den Anforderungen der jeweiligen Anwendung zu genügen.

Bei jedem Eintreffen eines Taktes aus einem (nicht ge zeigten) Taktgenerator wird mit dem Zustands-Modulator das Tastverhältnis zwischen zwei benachbarten Stützstel len in Abhängigkeit vom Richtungssignal entweder erhöht oder verringert. Die Tastverhältnis-Erhöhung bzw. Verrin gerung geschieht stufenweise.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel wird ein Zu stands-Modulator mit 4 verschiedenen Tastverhältnissen (25%/75%, 50%/50%, 75%/25%, 100%/0%) verwendet. Die erste Zwischenstufe wird mit dem Tastverhältnis 25%/75% er zeugt. Dabei bleibt der Ringzähler 75% der Periodendauer (T = 1/f_wechsel) auf dem bisherigen Ringzähler-Zustand n und 25% auf dem neuen Ringzähler-Zustand n + 1. Die Ver wendung von gleichgroßen Tastverhältnis-Stufen führt zu einer linearen Interpolation zwischen den Funktionswerten y(n) und y(n + 1) der benachbarten Stützstellen. Hat der Zustands-Modulator das Tastverhältnis 100%/0 erreicht und erfolgt ein weiterer Schritt-Takt bei gleichbleibendem Richtungssignal (Motor-Drehrichtung), so springt der Zu stands-Modulator zurück auf das Tastverhältnis 25%/75%, welches nun aber auf das Wechseln zwischen den Funktions werten y(n + 1) und y(n + 2) angewandt wird.

Durch die Interpolation wird die Zahl der Stützstellen um den Faktor I = 4 reduziert, während die Anzahl M der Mi kroschritte dieselbe wie im Beispiel des bekannten Ver fahrens (siehe Fig. 8) bleibt.

Bei gleicher Anzahl M von Mikroschritten wie bei dem be kannten Verfahren ergibt sich beim erfindungsgemäßen Verfahren ein reduzierter Adressumfang von A = M/I. Bei der Verwendung eines bekannten, nach dem Wägeverfahren oder dem Zählverfahren (PWM-Verfahren) arbeitenden D/A- Wandlers (Tietze U., Schenk Ch., "Halbleiterschaltungs technik", 1993, S. 751ff.), ist der Datenumfang zur An steuerung desselben, trotz der reduzierten Anzahl der darzustellenden Stützstellenwerte y(n), im schlechtesten Fall gleichgroß wie beim bekannten Verfahren. Der Spei cherbedarf beim erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich hiermit für die Tabellen 2 und 3 zu S = A.D = M/I.D. Gegenüber dem bei dem bekannten Verfahren nötigen Spei cherplatz S = M.D ergibt sich somit eine Reduktion um den Faktor I.

Nachstehend ist ein zweites Ausführungsbeispiel beschrie ben, gemäß dem ein im Parallelverfahren arbeitender D/A- Wandler Verwendung findet.

Durch die geringe Anzahl der nötigen Stützstellen, wird es möglich, die Funktionswerte y(n) der Stützstellen mit tels eines im Parallelverfahren arbeitenden D/A-Wandlers zu erzeugen. Bei dem Parallelverfahren (Tietze U., Schenk Ch., "Halbleiterschaltungstechnik", 1993, S. 751ff.) wer den mit einem Spannungsteiler alle zur Darstellung der Stützstellenwerte y(n) nötigen Ausgangsspannungen bereit gestellt. Mit einem 1-aus-n-Decoder (Multiplexer) wird dann derjenige Schalter geschlossen, dem die gewünschte Ausgangsspannung (Stützstellenwert) zugeordnet ist.

In Fig. 3 ist eine Anordnung dargestellt, bei der zwei 1- aus-6-Multiplexer 31 und 32 auf ein Widerstandsnetzwerk aus den Widerständen R1 bis R6 zugreifen. Bei diesem Wi derstandsnetzwerk werden die Stützstellenwerte y(1) bis y(6) durch Spannungen dargestellt. Dieses Widerstands netzwerk entspricht einer Tabelle 2 oder 3. Jeder der 1- aus-6-Multiplexer 31 und 32 weist sechs Schalter S1 bis S6 auf, die über Ansteuerleitungen A, B und C angesteuert werden.

Die Information über die Funktionswerte y(n) der Stütz stellen ist in dem Widerstandsnetzwerk enthalten. Der nö tige Datenumfang zu Ansteuerung dieses D/A-Wandlers ist somit nicht mehr vom zulässigen Quantisierungsfehler ab hängig, sondern nur noch von der Anzahl der verschiedenen Funktionswerte y(n) für die Stützstellenerzeugung. Somit wird durch die Interpolation nicht nur der Adressumfang, sondern ebenso der Datenumfang der Tabellen 2 und 3 um den Faktor I reduziert. Dies führt folglich zu einer Re duzierung der Datenbreite der Datenausgänge der Tabellen 2 und 3 um den Faktor log₂(I). Unter Verwendung eines im Parallelverfahren arbeitenden D/A-Wandlers reduziert sich somit beim erfindungsgemäßen Verfahren der Speicherbedarf in den Tabellen 2 und 3 um den Faktor I.log₂(I) gegen über dem bekannten Verfahren. Außerdem wird der Schal tungsaufwand für den im Parallelverfahren arbeitenden D/A-Wandler beim erfindungsgemäßen Verfahren um den Fak tor I verringert (die Anzahl der Schalter und der Wider stände wächst linear mit der Anzahl A der nötigen Stütz stellen). Der linear mit A wachsende Schaltungsaufwand ist der Grund dafür, weshalb beim bekannten Verfahren ab einer Anzahl von ca. 5 Mikroschritten je Vollschritt ein im Parallelverfahren arbeitender Linearwandler unwirt schaftlich wird.

Gemäß dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungs beispiel mit I = 4 wird der Speicherbedarf der Tabellen durch die Anwendung der Interpolation um den Faktor 4.log₂(4) = 8 reduziert.

Da sich die zwei Stromvorgabeverläufe nur durch einen Phasenversatz unterscheiden (periodische, phasenverscho bene Funktionen), kommt ein weiterer Vorteil des beim er findungsgemäßen Verfahren einsetzbaren, im Parallelver fahren arbeitenden D/A-Wandlers zum tragen. Die beiden D/A-Wandler für Kanal1 und Kanal2 können hierbei durch geeignete Verdrahtung (siehe Fig. 3) so angesteuert wer den, daß dazu nur eine der 2 Tabellen notwendig ist. Der Grund dafür ist, daß der Phasenversatz von 90° bei dem im Parallelverfahren arbeitenden D/A-Wandler alleine durch die Verdrahtung der Datenausgänge der Tabelle 2 auf die beiden 1-aus-6-Multiplexer, welche die Spannungen für die Stützstellen am selben Widerstandsnetzwerk abgreifen, er reicht werden kann. Damit ergibt sich folglich eine wei tere Reduzierung des Speicherplatzbedarfs um den Faktor 2. Somit ergibt sich bei einer Interpolation um den Fak tor 1 eine Reduzierung des Speicherplatzbedarfs um den Faktor R = 2.1.log₂(I). Bei dem hier gezeigten Bei spiel mit 20 Mikroschritten je Vollschritt ergibt sich somit eine Reduktion um den Faktor R = 16. Außerdem er gibt sich eine Reduzierung der zur Ansteuerung der D/A- Wandler nötigen Steuerleitungen (Datenausgänge) um den Faktor 2.log₂(I). Im Beispiel führt das zu einer Redu zierung von 12 auf nur 3 nötige Datenausgänge (In Fig. 3 nur 3 gemeinsame Ansteuerleitungen A, B und C).

Fig. 4 und 5 zeigen die Wirkungsweise der Interpolation an einem Schaltungsbeispiel.

In Fig. 4 ist oben (Ch1) die Soll-Stromvorgabe I-soll1 dargestellt, die in bekannter Weise mit 5 Mikroschritten erzeugt worden ist, und unten (Ch2) der anderen Motorpha se (Motorwicklung) gemessene Iststrom I-ist1 dargestellt.

In Fig. 5 ist in der Darstellung oben (Ch1) der Soll stromverlauf gemäß den Ausführungsbeispielen dargestellt, wobei die 5 Mikroschritte durch Interpolation auf 20 Mi kroschritte erweitert sind. In der Darstellung unten (Ch2) ist der an der Motorphase (Motorwicklung) gemessene Iststrom I-ist1 dargestellt.

Es sei bemerkt, daß die erfindungsgemäße Sollstromerzeu gungsvorrichtung nicht nur auf die Verwendung bei einer Schrittmotoransteuervorrichtung beschränkt ist. Vielmehr kann auch lediglich ein einphasiger Sollstrom vorgegeben werden. Eine Sollstromerzeugungsvorrichtung zur Erzeugung lediglich eines Sollstromverlaufs weist den Zustandsmodu lator 10, den Ringzähler 11, die Tabelle 2 (den Speicher 2), den D/A-Wandler 4 und den Tiefpaß 5 auf.

Es können auch mehr als zwei phasenverschobene Sollstrom verläufe erzeugt werden. Die Phasenverschiebung zwischen den Sollstromverläufen kann dabei einen beliebigen Wert annehmen und ist nicht auf 90° beschränkt.

Insbesondere kann die erfindungsgemäße Sollstromvorrich tung beispielsweise bei einer dreiphasigen Schrittmotor ansteuervorrichtung angewandt werden. Dazu wird zusätz lich eine dritte Tabelle, ein dritter D/A-Wandler und ein dritter Tiefpaß vorgesehen, die von dem Zustandsmodulator und dem Ringzähler derart angesteuert werden, daß ein dritter sinusförmiger Stromverlauf angenähert wird. Die Phasenverschiebung zwischen den drei Stromverläufen kann dann 120° betragen.

In dem Fall der dreiphasigen Ansteuerung kann die in Fig. 3 gezeigte Anordnung entsprechend abgeändert werden, so daß drei 1-aus-n-Multiplexer auf ein Widerstandsnetzwerk zugreifen.

Die einfachste Ausführung der Sollstromerzeugungsvorrich tung, die lediglich einen Sollstromverlauf erzeugt, weist eine Tabelle 2 auf, aus der Stützstellen einer anzunä hernden Funktion wie beispielsweise einer Sinusfunktion mittels eines Ringzählers 11 ausgelesen werden. Dabei werden Zwischenwerte zwischen zwei Stützstellen durch ei ne Interpolation erzeugt. Diese Interpolation erfolgt mit Hilfe eines Zustandsmodulators 10, der mit einem bestimm ten Tastverhältnis während eines Taktimpulses zwei Stütz stellenwerte ausliest. Die Werte werden durch einen D/A- Wandler 4 in ein analoges Signal umgewandelt, wobei durch einen Tiefpaß 5 ein Mittelwert und damit der interpolier te Zwischenwert erzeugt wird. Durch die Interpolation kann Speicherplatz eingespart sowie die Schaltung einfa cher ausgeführt werden. Ferner kann durch den geringeren Speicherplatzbedarf die Baugröße der Sollstromerzeugungs vorrichtung in den Abmessungen durch kleinere Speicher bausteine ebenfalls klein gehalten werden.

Claims

1. Sollstromerzeugungsvorrichtung mit
einem Speicher (2), in dem in einer Tabelle Stützstellenwerte für einen Sollstromverlauf gespeichert sind,
einem Digital-Analog-Wandler (4),
einem Ringzähler (11) und
einem Tiefpass (5),
wobei durch den Ringzähler (11) die Stützstellenwerte aus dem Speicher (2) ausgelesen werden, der Digital-Analog-Wandler (4) die ausgelesenen Stützstellenwert digital-analog wandelt und durch den Tiefpass (5) ein sinusförmiger Stromverlauf angenähert wird,
und der Tiefpass (5) ein Sollstromsignal (I-soll1) ausgibt,
gekennzeichnet durch
einen Zustandsmodulator (10), wobei
der Zustandsmodulator (10) den Ringzähler (11) derart ansteuert, dass während eines Taktes zwei Stützstellenwerte mit einem bestimmten Tastverhältnis ausgelesen werden, und
der Tiefpass (5) aus den digital-analog gewandelten Werten einen Mittelwert zwischen den beiden Stützstellenwerten bildet.

2. Sollstromerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten Speicher (3), einen zweiten Digital- Analog-Wandler (6) und einen zweiten Tiefpass (7), die von dem Zustandsmodulator (10) und dem Ringzähler (11) derart angesteuert werden, dass ein zweiter sinusförmiger Stromverlauf angenähert wird, der in der Phase um einen vorbestimmten Betrag verschoben ist, wobei der zweite Tiefpass (11) ein weiteres Sollstromsignal (I-soll2) ausgibt.

3. Sollstromerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverschiebung 90° beträgt.

4. Sollstromerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen dritten Speicher, einen dritten Digital- Analog-Wandler und einen dritten Tiefpass, die von dem Zustandsmodulator (10) und dem Ringzähler (11) derart angesteuert werden, dass ein dritter sinusförmiger Stromverlauf angenähert wird, so dass sich drei um jeweils 120° phasenverschobene Stromverläufe ergeben.

5. Sollstromerzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Digital-Analog-Wandler um einen im Parallelverfahren arbeitenden Digital-Analog-Wandler handelt.

6. Sollstromerzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Digital-Analog-Wandler um einen im Parallelverfahren arbeitenden Digital-Analog-Wandler handelt, bei dem die verschiedenen Stützstellenwerte in Form einer Widerstandsreihenschaltung (R1-R6) vorliegen und mittels eines 1-aus-n-Multiplexers selektiert werden.

7. Sollstromerzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Digital-Analog-Wandlern um im Parallelverfahren arbeitende Digital-Analog-Wandler handelt, bei denen die verschiedenen Stützstellenwerte in Form einer einzigen Widerstandsreihenschaltung (R1-R6) vorliegen und mittels 1-aus-n-Multiplexer selektiert werden, wobei die 1-aus-n-Multiplexer alle von einer einzigen Tabelle und mit den denselben Datenleitungen angesteuert werden und sich die Phasenverschiebung durch die Verschaltung der 1-aus-n-Multiplexer mit der Widersandsreihenschaltung ergibt.

8. Schrittmotoransteuervorrichtung mit einer Sollstromerzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
gekennzeichnet durch
einen zusätzlichen Speicher (1) zur Bestimmung der Polarität des Sollstroms anhand von Steuersignalen aus dem Ringzähler (11) und dem Zustandsmodulator (10), einen ersten Stromregler (8) zum Vergleich eines ersten Iststroms (I-ist1) mit dem Sollstromsignal (I- soll1),
einen zweiten Stromregler (9) zum Vergleich eines zweiten Iststroms (I-ist2) mit dem weiteren Sollstromsignal (I-soll2), und
eine Steuereinrichtung (14) zur Ansteuerung von Leistungsschaltern (12, 13) auf der Grundlage der Ausgangssignale aus dem zusätzlichen Speicher (1), des ersten Stromreglers (8) und des zweiten Stromreglers (9).