DE2638521C2

DE2638521C2 - Schaltungsanordnung zum wahlweisen Ansteuern eines in einem Positioniersystem verwendeten Schrittmotors

Info

Publication number: DE2638521C2
Application number: DE2638521A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 8000 München Wiesner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-08-26
Filing date: 1976-08-26
Publication date: 1984-10-18
Also published as: SU757130A3; BR7705649A; DE2638521A1; US4142140A; TR20213A; JPS5328220A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches I.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DE-OS 15 88 343 bekannt.

Dabei wird in einer ersten Betriebsart der Schrittmotor in Einzelschritten bewegt, wobei die Bewegung des Motors gedämpft ist, so daß kein;: Schwingungen auftreten können.

In einer zweiten Betriebsart wird der Motor zunächst mit einer Taktfolge bewegt, die sich aus einer Mehrzahl von Einzeltakten zusammensetzt, die eine erhöhte Taktfrequenz aufweisen, bis der Motor in den Umgcbungsbcreich der gewünschlcn Position kommt, worauf dann ein Kiiihuif in diese Soilposition wiederum mil lün/.clliiklcn entsprechend der ersten Betriebsart erfolgt. Die l-ntselicidung /wischen der ersten und /weilen Hctriebsart hängt von der Anzahl der zurückzulegenden Schritte ab. Die bei der zweiten Betriebsart verwendete Impulsfolge setzt sich additiv aus einer schnellen Impulsfolge und einer Impulsfolge aus Einzelschritten zusammen. Das Einlaufen in die gewünschte Position erfolgt dabei immer in gleicher Weise durch Einzelschritte.

Es ist weiters aus der DE-OS 16 13 172 und der DE-OS 14 63 607 jeweils eine Schaltungsanordnung zum

ίο Ansteuern eines Schrittmotors mit einer der Schaltcharakterislik des Schrittmotors angepaßten Taktimpulsfolge bekannt um den Schrittmotor von einer Ist-Stellung in eine Soll-Stellung zu führen, wobei dem Schrittmotor Taktimpulsfolgen bei Abweichung der Sollstellung von der Ist-Steliung bis zum Erreichen der Sollstellüng zugeleitet werden.

Aus der DE-AS 14 37 119 ist eine Impulsformungsschaltung für einen elektrischen Schrittschaltmotor bekannt Die den Schrittmotor ansteuernden Impulse werden dabei mit Hilfe eines Schieberegisters erzeugt

Weiters wird in der DE-AS 22 49 757 ein Verfahren zum Steuern eines Schrittschaltmotors beschrieben, der in Hoch- und Niedergeschwindigkeit betrieben wird und weiters eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Schaltungsanordnung dient dabei zum Ansteuern eines Schrittmotors, der als Positionierantrieb für den Schreibkopf eines seriell arbeitenden Druckers vorgesehen ist

Aus der Zeitschrift Eiektrie 25,1971, Heft 6, Seite 219 bis 221 und der GB-PS 13 65 312 ist es allgemein bekannt, Schrittmotoren mit Impulsfolgen entsprechend einer maximalen Startfrequenz und einer maximalen Bremsfrequenz zu beaufschlagen. Weiters werden darin Maßnahmen beschrieben, diese Grenzfrequenzen zu erweitern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Betriebsarten der bekannten Schaltungsanordnung unabhängig voneinander zur optimalen Einstellung des Schrittmotors in Abhängigkeit der jeweiligen Zielposition verwendet werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art gemäß dem kennzeichnenden Teil des ersten Patentanspruches gelöst.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist im Unteranspruch gekennzeichnet

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bietet den Vorteil, den Schrittmotor bei wenigen Schritten mit niedriger Taktfrequenz in Einzelschritten weiterzuschaken, was ansteuerungstechnisch sehr einfach ist, und darüber hinaus bei einer größeren Anzahl von Einslellschrittcn dem Schrittmotor einen durchgehenden Geschwindigkeitsverlauf aufzuprägen, bei dem eine Beschleunigungsphasc und eine Abbremsphase sich über mehrere Schritte erstrecken und der Schrittmotor somit eine höhere Verstellgeschwindigkeit erreicht.

Insbesondere für die Verwendung von Schrittmotoren in der Daten- und Fernschreibmaschinentechnik ist die Anwendung der Ansteuerschaltungsanordnung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen besonders geeignet, da normalerweise unabhängig von der durch den Schrittmotor durchzuführenden variablen Einstellgröße ein gleiches Zciiangcbot zur Verfügung steht.

h^r, V.'m mich den Merkmalen der Erfindung atisgcstaiicles Aiisfiihnmgsbcispiel isi iinliund der /ek-hming im fönenden niilier beschrieben. Die l'igur /eijjl eine entsprechende Schaltungsanordnung zur Ansteuerung ei

ncs Schrittmotors in einer Dulcn- oder Fcrnschreibmaschine.

In binär codierter Form wird der Schaltungsanordnung über parallele Leitungen S die Information laufend zugeleitet, wieviel Schritte ein durch die Schaltungsan-Ordnung anzusteuernder, nicht dargestellter Schrittmotor zur Erreichung seiner Soll-Stellung von einer vorliegenden Ist-Stellung zurückzulegen hat Durch bekannte, nicht näher zu erläuternde Maßnahmen, beispielsweise durch eine binäre Addiereinrichtung, der binäre lnformationen des Ist-Zustandes des Schrittmotors und des Soli-Zustandes zugeführt «.'erden, ist diese Information abgeleitet Zu Beginn eines Einstellvorganges wird darüber hinaus über eine weitere Leitung S der Schaltungsanordnung ein Startimpuls zugeführt Dieser Startimpuls dien* als Obernahmetakt für zwei bistabile Kippstufen KL und KS. An den Eingängen EKL der Kippstufe KL und EKS der Kippstufe KS liegen nach Eingang des Startimpulses zueinander inverse Werte an, weiche vom Ausgang einer Vergleichsschaltung Vl -ibgegviffen werden und welche wahlweise die einer der Kippstufen nachgeschalteten Schaltungsbereiche aktivieren und die der anderen Kippstufe nachgeschalteten Schaltungsbereiche blockieren.

Der Vergleicher V1 vergleicht die an den Vergleichsleitungen Sl anliegenden Informationssignale mit einem fest eingegebenen Grenzwert Entspricht der Wert der über die Eingangsleitungen S anliegenden binär codierten Form einer Schrittzahl, die der anzusteuernde Schrittmotor in Einzelschrittweiterschaltung durchzu- jo führen hat so liegt an der Eingangsleitung EKL der Kippstufe KL eine logische »1« und am Eingang EKS der Kippstufe KS eine logische »0« an. Bei Eingang des Startimpulses wird dementsprechend die Kippstufe KL in die Arbeitslage gesetzt, in der an ihrem nicht invertierenden Ausgang AKL ebenfalls eine logische »1« zur Verfugung steht. Diese logische »1« wird einem UND-Verknüpfun^jglied C 1 zugeführt, so daß ein ebenfalls diesem UND-Verknüpfungsgiied von einem Taktgenerator über eine Leitung LT zugeführter Takt durchgeschaltet wird und über ein ODER-Verknüpfungsglied C 2 zur Steuerung des Schrittmotors an der Ausgangsleitung AL der Schaltungsanordnung zur Verfügung steht.

Eine weitere Vergleichsschaltung V 2 prüft, ob die an den Eingangsleitungen S anliegende Information das Erreichen der Soll-Stellung durch den Schrittmotor signalisiert. Ist dies der FaJ', so wird über ein U N D-Verknüpfungsglied G 3, an dessen Eingängen das Signal der Vergleichsrchaltung V2 uiid der an der Ausgangsschaltung AL bereitstehende Ansteuertakt für den Schrittmotor anliegt, ein Rücksetzimpuls bereitgestellt, welcher die Kippstufe KL in ihre Ausgangslage zurücksetzt, wodurch das UND-Verknüpfungsglied Cl gesperrt wird.

Entsprechend des Anliegens einer logischen »0« am Eingang EKS der Kippstufe KS beim Auftreten des Startimpulses auf der Leitung B ist während der Durchschaltung des an der Leitung LT anliegenden Taktes über das UND-Verknüpfungsglied Cl der an einer t> <> über eine Leitung STvon einem Taktgenerator zur Verfügung stehende Takt für eine Weiterverwendung durch ein UND-Verknüpfungsglied C4 blockiert.

Liegt jedoch beim Eintreffen eines Startimpulses an der Leitung B eine Inf ^mation an, die kennzeichnet. b5 daß derart viele Einstellschritte zur Erreichung der Soll-Position aus der Ist-Position durch den Schrittmotor durchzuführen sind, daf Wc Schritte zu einem eine Beschleunigur.gs- und eine Abbrcmspha.se einschließenden gemeinsamen durchgehenden Bewcgungsverlauf zu verbinden sind, wird durch die Vergleichsschaltung V1 am Eingang EKL der Kippstufe KL eine logische »0« und am Eingang EKS der Kippstufe KS eine logische »1« angelegt Das UND-Verknüpfungsglied GI sperrt den über die Leitung /.Tzugeführten Takt, während über den Ausgang AKS der Kippstufe KS das UND-Verknüpfungsglied G 4 den an der Leitung ST anliegenden Takt an ein UND-Verknüpfungsglied G 5 weiterleitet.

Das Verknüpfungsglied G 5 sperrt jedoch diesen Takt gegenüber dem anzusteuernden Schrittmotor, wenn am nicht invertierten Ausgang der letzten Stufe eines aus bistabilen Kippstufen gebildeten Schieberegisters S1 und/oder am invertierenden Ausgang AS2 eines ebenfalls aus bistabilen Kippstufen gebildeten Schieberegisters S 2 eine logische »0« auftritt Beide Schieberegisterausgänge ASi und AÜ2 sind über ein UND-Verknüpfungsglied Gh mit dem UND-Verknüpfungsglied C 5 verknüpft

In der Ausgangsstellung sind beide Schieberegister

51 und S 2 durch einen vorangegangenen, über das U N D-Verknüpfungsglied G 3 abgeleiteten Rücksetzimpuls über die Leitungen RS in eine Ausgangslage gesetzt Beim Schieberegister Sl ist die durchlaufende Verknüpfung der einzelnen bistabilen Kippstufen derart gewählt, daß bei rückgesetzten Kippsiufen vom Ausgang her gesehen die Bitfolge 10011010 gespeichert wird. Am Eingang der ersten Kippstufe liegt eine logische »1« an. Beim Weiterschalten des Schieberegisterinhalts um jeweils eine Stufe durch den über das UND-Verknüpfungsglied G 4 zugeführten Takt liegt somit am zugeordneten Eingang des U N D-Verknüpfungsgliedes G6 und damit auch am UND-Verknüpfungsglied GS im entsprechenden Raster eine logische. »1« an, so daß lediglich entsprechend dieses Rasters Ansteuerirapulse für den Schrittmotor, und zwar zum Beschleunigen des Schrittmotors abgeleitet werden können. Nachdem das durch die Rücksetzung sämtlicher Kippstufen ursprünglich eingegebene Impulsraster die letzte Stufe des Schieberegisters Sl durchlaufen hat, sind alle beschalteten Ausgänge der Kippstufen auf eine logisrhe »1« gesetzt, so daß nunmehr der über das Verzögerungsglied VS geleitete Takt direkt zur Steuerung des Schrittmotors zur Verfügung steht.

Dieser Zustand wird bei Einleitung der Abbremsphase unterbrochen. Eine Vergleicherstufe V3 leitet von der an den Eingangsleitungen S anliegenden Information ein Bremssignal ab, durch dessen Übernahme durch den von der Ausgangslei.ung AL zur Verfügung stehenden ^riakt für die Schrittmotorsteuerung eine bistabile Kippstufe KSm eine am nichtinvertierten Ausgang eine logische »1« aufweisende Lage gekippt wird. Damit wird eine UND-Verknüpfung G 7 für den am Ausgang des UND-Vcrknüpfungsgliedes G 4 zur Verfügung stehenden Takt durchlässig geschaltet und das durch einen vorangegangenen Rücksetzimpuls im Schieberegister

52 gespeicherte Impulsraster durchgeschoben. Am Ausgang AS2 des Schieberegisters S 2 wird de.n zugeordneter. Eingang des UND-Verknüpfungsgliedes G6 und damit auch des UND-Verknüpfungsgliedes G5 an dieses Impulsraster η Serie angeboten. Durch die Überlagerung mit dem ursprünglichen Takt wird über das UND-Verknüpfungsglied C 5 der Schrittmotor in der im Schieberegister S2 ursprünglich gespeicherten Impulsrasterfolge, die das Abbremsprogramm für den Schrittmotor darstellt, angesteuert. Hi<t der Schrittmo-

tor seine Soll-Stellung erreicht, so wird über die Vergleichsschaltung V2 ein Stopp-Signal bereitgestellt, das zusammen mit dem letzten, verzögert bereitgestellten Steuertakt über das UND-Verknüpfungsglied C3 sämtliche bistabilen Kippstufen in ihre Ausgangslage zurücksetzt.

Die Vergleicherschaltung V\ ist derart ausgelegt, d&3 über die Kippstufe KL und damit das UND-Verknüpfungsglied C t der langsame Takt zur Ansteuerung des Schrittmotors dam herangezogen wird, wenn zur Erreichung der Soll-Stellung weniger Schritte erforderlich sind als die in den Schieberegistern 51 und 52 gespeicherten Beschleunigungs- und Bremsprogrammc Schritte benötigen. Ansonsten sind über die Kippstufe KLdas UND-Verknüpfungsglied G 1 gesperrt und über die Kippstufe K5und das UND-Verknüpfungsglied G 4 der schnelle Steuertakt für die Ansteuerung des Schrittmotors durchgeschattet. Je nach der Charakteristik des anzusteuernden Schrittmotors ist der an der Leitung LT anliegende langsame Takt als auch der an der Leitung 57anliegende schnelle Takt sowie das in den Schieberegistern 51 und 52 gespeicherte Beschleunigungs- und Bremsprogramm nach bekannten Maßgaben wählbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum wahlweisen Ansteuern eines in einem Positioniersystem verwendeten Schrittmotors in zwei Betriebsarten, mittels einer im Bereich der möglichen Einzelschrittfrequenz des Schrittmotors liegenden ersten Impulsfolge für die erste Betriebsart (Einzelschrittbetrieb) und einer über der maximalen Einzelschrittfrequenz des Schrittmotors liegenden zweiten Impulsfolge für die zweite Betriebsart wobei dem Schrittmotor Impulsfolgen bei Abweichung der Soll-Stellung von der Ist-Stellung bis zum Erreichen der Soll-Stellung zugeleitet sind, mit einer Auswerteeinrichtung, die in Abhängigkeit von einem von der Anzahl der Einstellschritte bis zur Zielposition abgeleiteten Einstellkriterium die jeweils geeignete Betriebsart auswählt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung zur Positionierung eines Schrittmotors in einer eine Datenfolge übertragenden Fernschreibmaschine dient, bei der für jedes Zeichen dieser Datenfolge ein konstanter Zeitabschnitt zur Verfügung steht, daß in Abhängigkeit des Einstellkriteriums eine erste Adswerteeinrichtung (VY) prüft, ob die Positionierung in der ersten oder in der zweiten Betriebsart erfolgt daß die zweite Impulsfolge für die zweite Betriebsart durch eine Anlauftaktimp'.ilsfolge vorgegebener Taktzahl und einer Abbremstaktimpulsfolge vorgegebener Taktzahl und einer bedarfsv.eise »--ischengeschalteten Taktfolge maximaler Taktfrequenz aufgebaut ist, so daß sich bei der Bewegung vom ei; -r Ist-Position bis in eine Soil-Position ein gemeinsamer Bewegungsverlauf ergibt, und daß sich die Anlauftaktimpulsfolge und die Abbremstaktimpulsfolge der zweiten Betriebsart aus einer Taktimpulsfolge mit der maximalen Taktfrequenz durch Ausblenden von Einzeitakten mit Überlagerungen von in einem Festwertspeicher gespeicherten ersten Impulsfolge für die Anlauftaktimpulsfolge und einer zweiten Impulsfolge für die Abbremstaktimpulsfolge ergibt

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Festwertspeicher aus einem ersten voreinstellbaren Schieberegister (S \) zur Abgabe der ersten Impulsfolge und einem zweiten voreinstellbaren Schieberegister (S2) zur Abgabe der zweiten Impulsfolge besteht.