DE2409925C2 - Drive circuit for a stepper motor - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Antriebsschaltung für einen Schrittschaltmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Antriebs- und Steuerschaltung für einen Schrittschaltmotor, der als Antriebsmotor für Uhren verwendbar ist. Da herkömmliche Antriebseinrichtungen für diese Art von Schrittschaltmotoren mit einem Impulsstrom mit einer fest vorgegebenen Impulsdauerbetrieben werden, erfordern derartige Einrichtungen eine größere Impulsdauer als die fest vorgegebene Impulsdauer, um den Motor gegenüber Überlastungen und Störungen stabil zu halten. Nachteilig hierbei ist, daß dann der Stromverbrauch zunimmt und die Batterie größer sein muß, so daß die herkömmlichen Antriebseinrichtungen unwirtschaftlich sind. Da ferner alle Transistoren unmittelbar abgeschaltet werden, nachdem in die Antnebsspule ein Impuls eingespeist ist, sind die Spulenanschlüsse elektrisch offen und infolgedessen nsigi der Rotor dazu, frei zu schwingen, was einen nachteiligen, niedrigen Wirkungsgrad zur Folge hat.The invention relates to a drive circuit for a stepping motor according to the preamble of Claim I. In particular, the invention relates to a drive and control circuit for a stepping motor, which can be used as a drive motor for watches. Since conventional drive devices for this type be operated by stepper motors with a pulse current with a fixed pulse duration, require such devices a longer pulse duration than the fixed predetermined pulse duration to the To keep the motor stable against overloads and malfunctions. The disadvantage here is that then the Power consumption increases and the battery needs to be larger, so the conventional drive devices are uneconomical. Furthermore, since all transistors are turned off immediately after entering the If a pulse is fed into the antenna coil, the coil connections are electrically open and as a result nsigi the rotor to oscillate freely, which has a disadvantageous, low efficiency result.

Mit der vorliegenden Erfindung sollen daher die vorerwähnten Nachteile vermieden und beseitigt werden. Bei der Antriebsschaltung für einen Schrittjchaltmotor gemäß der Erfindung ist dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs i erreichtThe present invention is therefore intended to avoid and eliminate the aforementioned disadvantages will. In the drive circuit for a stepper motor according to the invention, this is shown by FIG Features in the characterizing part of claim i achieved

Vorteilhäfterweise ist durch die Erfindung eine Aniriebsschaltüng für einen in Uhren Verwendbaren Schrittschaltmotor geschaffen, bei welcher die Dauer eines an den Motor angelegten Antriebsimpulses durch Feststellen eines durch den Motor fließenden Antriebsstromes gesteuert wird, um eine Antriebsausgangsimpedanz während einer Periode niedrig zu halten, während welcher der Motor nicht angelrieben wird, wodurch die Stabilität des Motors verbessert ist. Insbesondere weist die Antriebsschaltung einen maximalen Wirkungsgrad bei niedrigem Stromverbrauch auf wobei die Dauer des Antriebsimpulses für den Motor gesteuert wird, um eine umgehende Unterdrückung von unerwünschten und nicht brauchbaren Schwingungen zu schaffen, welche sich an dem Rotor ergeben, nachdem der Schaltschritt beendet istAdvantageously, the invention provides a drive circuit for one that can be used in watches Stepper motor created in which the duration of a drive pulse applied to the motor through Detecting a drive current flowing through the motor is controlled to a drive output impedance to keep low during a period during which the engine is not driven, thereby reducing the Engine stability is improved. In particular, the drive circuit has a maximum efficiency at low power consumption, the duration of the drive pulse for the motor is controlled to a immediate suppression of unwanted and unusable vibrations, which arise on the rotor after the switching step has ended

Nachfolgend werden weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert Es zeigtFurther advantages and details of the invention are detailed below with reference to the drawings explained it shows

Fig.} ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung;undFIG.} Is a block diagram of an embodiment of FIG Invention; and

F i g. 2 Wellenformen zur Erläuterung der Betriebsweise der Schaltung der F i g. 1.F i g. 2 waveforms to explain the operation of the circuit of FIG. 1.

Ir ' '■ g. 1 liegen an den Taktimpuls-Eingangsanschlüssen F₂ von Flip-Flop-Schaltungen Fi, F₂ Taktimpulse an (welche in F i g. 2 mit A und S bezeichnet sind), welche zueinander gegenphasig sind und von einem herkömmlichen Taktimpulsgenerator CP erzeugt sind.Ir '' ■ g. 1 are applied to the clock pulse input terminals F ₂ of flip-flop circuits Fi, F ₂ clock pulses (which are denoted by A and S in FIG. 2), which are in phase opposition to one another and are generated by a conventional clock pulse generator CP.

Die Steuerelektroden von zwei Paaren komplementärer Feldeffekttransistoren (FETen) sind an die Ausgangsanschlüsse O- und Q₂ der Flip-FIop-Schaltungen Fi bzw. F; angeschaltet Die Anschlüsse der Feldeffekttransistoren FETen sind mit Energiequellen + Vdd bzw. — V_Dd verbunden, und ein Schrittschaltmotor Mist zwischen die gemeinsamen Anschlüsse a und b der Feldeffekttransistoren FETen geschaltet. Ferner ist ein Widerstand/? zwischen die Energiequelle + Voound die Γ-ldeffektransistoren FETen geschaltet. Eine Potentialänderung an einem Anschluß C zwischen der Energiequelle + Vdd und den Feldeffekttransistoren FETen wird mittels eines Verstärkers A, einer Differenzierschaltung / und einer Inverterschaltung IN verarbeitet. Das auf diese Weise verarbeitete Signal wird dann jeweils an den Rückstelleingang der Flip-Flop-Schaltungen Fi und F₂ angelegtThe control electrodes of two pairs of complementary field effect transistors (FETs) are connected to the output terminals O- and Q _{2 of} the flip-flop circuits Fi and F; switched on The connections of the field effect transistors FETs are connected to energy sources + Vdd or - V _D d , and a stepper motor Mist is connected between the common connections a and b of the field effect transistors FETs. Furthermore is a resistance /? between the energy source + Vo and the Γ-type effect transistors FETs connected. A change in potential at a connection C between the energy source + Vdd and the field effect transistors FETs is processed by means of an amplifier A, a differentiating circuit and an inverter circuit IN . The signal processed in this way is then applied to the reset input of the flip-flop circuits Fi and F ₂

Wenn bei der vorbeschriebenen Schaltungsanordnung die Taktimpulse, welche in F i g. 2 mit A und B bezeichnet sind, jeweils an die Eingangsanschlüsse 71 und T₂ der Flip-Flop-Schaltungen Fi und F₂ angelegt werden, fließt ein Strom durch eine Antriebsspule des Motors M, worauf dieser sich zu drehen beginnt. Gleichzeitig ändert sich das Potential an dem in Fig. 1 dargestellten Schaltungspunkt C, wie durch die in F i g. 2 dargestellte Welienform C angezeigt ist; hieraus ist zu ersehen, daß das Potential, wenn sich der Rotor zu drehen beginnt, etwas absinkt und sich dann wieder etwas erholt und ansteigt, wenn sich der Rotor dreht, und daß das Potential nach Beendigung eines Drehschrittes des Rotors wieder absinkt und sich anschließend nach einer gewissen Zeitspanne wieder erholt und auf den ursprünglichen Pegel ansteigt Die Wellenform C welche mittels der Differenzierschaltung / differenziert wird, wird dann umgeformt, wie durch eine Wellenform Din F i g. 2 angezeigt ist.If, in the circuit arrangement described above, the clock pulses shown in FIG. 2 are denoted by A and B , respectively applied to the input terminals 71 and T _{2 of} the flip-flop circuits Fi and F ₂ , a current flows through a drive coil of the motor M, whereupon the motor M starts to rotate. At the same time, the potential changes at the circuit point C shown in FIG. 1, as indicated by the in FIG. 2 shown waveform C is displayed; from this it can be seen that the potential drops somewhat when the rotor begins to rotate and then recovers somewhat and rises again when the rotor rotates, and that the potential drops again after the rotor has finished a rotation step and then decreases again recovered after a certain period of time and rises to the original level. The waveform C, which is differentiated by means of the differentiating circuit /, is then transformed as by a waveform Din F i g. 2 is displayed.

Ein Ausgangsimpuls E an der Inverterschaltung IN erzeugt einen Differemiaiimpuls, wie bei £ in F i g. 2 dargestellt ist, an einer Stelle P\ der Welienform C₁ wo diese absinkt, nachdem ein Drehschritt des Rotors beendet ist Wenn dieser Impuls jeweils an die Rückstellanschlüsse Re der Flip-Flop-Schaltungen Fi und F₂ angelegt wird, wird jeweils an den Ausgangsanschlüssen Fund G ein Taktimpuls erzeugt, wie bei Fund G in Fig,2 dargestellt ist. Infolgedessen werdenAn output pulse E at the inverter circuit IN generates a differential pulse, as in E in FIG. At a point P \ the Welienform C ₁ 2 is illustrated, where these drops, after a rotational step of the rotor is terminated When this pulse of the flip-flops Fi and F ₂ is applied to each of the reset terminals Re, is respectively at the output terminals Fund G generates a clock pulse, as shown in Fund G in FIG. As a result will be

positive und negative Impulse, wie bei H in Fig.2 dargestellt ist, an eine Antiebsspule des Motors M angelegt, so daß die Impulsdauer vollständig gesteuert ist und Nutzenergie gespart ist, da der Rotor unmittelbar nach Beendigung eines Drehschrittes keinen Impuls aufnehmen würde. Die Motorspule ist mit ihren Anschlüssen zu der Energiequelle Vdd oder dem Potential Vss sogar in stationärem Zustand in Nebenschluß geschaltet, so daß mit der Antriebsschaltung für den Motor gemäß der Erfindung das Schwingen des Motors jeweils nach Beendigung des Betriebs bzw. seines Antriebs schnell gedämpft werden kann und das Ausgangsdrehmomeni mit hohem Wirkungsgrad größer wird, ohne daß der Stromverbrauch zunimmt.positive and negative pulses, as shown at H in FIG. 2, are applied to a drive coil of the motor M , so that the pulse duration is fully controlled and useful energy is saved, since the rotor would not receive any pulse immediately after the end of a rotation step. The motor coil is shunted with its connections to the energy source Vdd or the potential Vss even in the stationary state, so that the motor's drive circuit according to the invention can be used to quickly dampen the vibration of the motor after the operation or its drive has ended and the output torque increases with high efficiency without increasing power consumption.

Zusätzlich weist die Erfindung den Vorteil auf, daß der Rotor sehr wirkungsvoll stabil betrieben werden kann, da der Rotor ein großes Schaltdrehmoment erhält, das sogar in dem stationärem Zustand des Rotors augenblicklichen, großen Störungen entgegen wirkt.In addition, the invention has the advantage that the rotor can be operated very effectively in a stable manner can, since the rotor receives a large switching torque even in the stationary state of the rotor counteracts instantaneous major disruptions.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (3)

1 Patentansprüche:1 claims: 1. Antriebsschaltung für einen in Uhren verwendbaren Schrittschaltmotor, wobei der Schrittschaltmotor für einen Drehschritt einen Antriebsimpuls von einem Impulsgenerator zum Antrieb der Uhr erhält, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (FETen; R) zum Feststellen der Beendigung eines Drehschrittes des Motors (M), durch eine Einrichtung (A, I. IN) zum Beenden der Dauer des Antriebsimpulses, wenn die Feststelleinrichtung das Ende eines Drehschrittes des Motors (M) feststellt, und durch eine Einrichtung zum Kurzschließen des Motors, um eine Antriebsausgangsimpedanz während einer Zeitperiode, in welcher kein Antrieb !5 erfolgt, niedrig zu halten.1. A drive circuit for a stepping motor which can be used in watches, the stepping motor receiving a drive pulse for a rotary step from a pulse generator for driving the watch, characterized by a device (FETen; R) for determining the completion of a rotary step of the motor (M) by a Means (A, I. IN) for terminating the duration of the drive pulse when the detection means detects the end of a rotational step of the motor (M) , and by means for short-circuiting the motor to reduce a drive output impedance during a period of time in which no drive! 5 is done to keep it low. 2. Antriebsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Feststellen der Beendigung eines Drehschrittes des Motors einen Widerstand (R) aufweist, welcher zwischen eine Enc<*giequelle (+ Vdd) und den Motor (M) geschaltet ist, und ein Spannungsabfall an dem Widerstand (R) induziert wird, wenn der Motor (M) einen Drehschritt beendet hat.2. Drive circuit according to claim 1, characterized in that the device for determining the completion of a rotational step of the motor has a resistor (R) which is connected between an Enc <* energy source (+ Vdd) and the motor (M) , and a Voltage drop is induced across the resistor (R) when the motor (M) has finished a rotary step. 3. Antriebsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Beendigen der Dauer des Antriebsimpuises eine Schaltung (IN) zum Erzeugen enes Rückstellimpulses aufweist, wenn die Feststelleinrichtung (FETen; R) das Ende eines Drehschrittes des Motors (M) feststellt und daß der Rückstellimpuls, an den Generator (F₁, F2) angelegt wird, um dadurch den von diesem erzeugten Antriebsknpuls ζ .. sperren.3. Drive circuit according to claim 1, characterized in that the device for terminating the duration of the drive pulse has a circuit (IN) for generating a reset pulse when the locking device (FETen; R) detects the end of a rotational step of the motor (M) and that the reset pulse is applied to the generator (F ₁ , F2) in order to block the drive pulse ζ .. generated by it.