DE2926619C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur gesteuerten Verminderung des Verstärkungsfaktors eines Verstärkers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Einrichtung ist aus der US-PS 40 16 821 bekannt.

Gemäß dieser Druckschrift wird eine logische Schaltung dazu verwendet, in einen Speicher abgespeicherte Stichinformation in zeitlicher Beziehung zu dem Betrieb einer Nähmaschine auszuwählen und freizugeben. Die von dem Speicher erhaltene digitale Information wird in analoge Positionssignale umge­ wandelt, welche Servostelleinrichtungen mit durch Spulen be­ triebenen Linearantrieben steuern. Letztere steuern direkt die Position oder Stellung herkömmlicher Stichbildungseinrichtungen der Nähmaschine, um ein Stich­ muster zu erzeugen, welches der ausgewählten Stichinformation entspricht. Bei der bekannten Einrichtung ist eine Schaltungs­ anordnung vorgesehen, die es einer Bedienungsperson gestattet, die abgespeicherten Nadelauslenkungen und Vorschubbewegungen zu ändern. Eine seitens der Bedienungsperson beeinfluß­ bare Einrichtung signalisiert der logischen Schaltung, selektiv ein Haltesignal an einen FET-Schalter zu legen, wodurch dieser FET-Schalter im leitenden Zustand gehalten wird. Durch das Schließen des FET-Schalters wird der Schleifer eines Potentiometers in Nebenschluß bezüglich des Rückkoppelzweiges eines Operationsverstärkers, der zwischen einen Digital/Analog-Wandler für die Nadelaus­ lenkung oder den Vorschub und die zugehörige Stelleinrichtung geschaltet ist. Durch Ändern des Widerstandswertes innerhalb des Rückkoppelzweiges des Ope­ rationsverstärkers kann der Verstärkungsgrad des Verstärkers selektiv vermindert werden, um dadurch das zu dem Vorschub- oder Nadelauslenk-Antrieb gelangende Signal zwecks selektiver Verminderung der Stichlänge bzw. der Musterbreite zu beeinflussen.

Obschon die bekannte Einrichtung zufriedenstellend arbeitet, besteht jedoch der Nachteil, daß die genannte Einrichtung ein analog einzustellendes Element aufweist, was in einem ansonsten digital arbeitenden System ungünstig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszugestalten, daß die Verstärkungsbeeinflussung mit Hilfe digitaler Signale ausführbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen und ein Anwendungsbeispiel sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Schaltungsskizze einer erfindungsgemäßen Einrichtung, die in ein Motor-Steuersystem eingebaut ist.

In der Zeichnung ist ein Teil eines Steuerungssystems für den Betrieb einer Zierstich-Nähmaschine, bei der die erfindungsge­ mäße Schaltung vorgesehen ist, dargestellt.

Bei einer Nähmaschine der genannten Art ist ein Muster­ speicher 101 vorgesehen, in dem digitale Information be­ züglich der Positionskoordinaten für jeden Stich mehrerer Stichmuster gespeichert ist. Durch ein seitens der Bedie­ nungsperson beeinflußbares Steuersystem 103 wird Information aus dem Musterspeicher 101 ausgelesen und an einen ersten Impulsbreitenmodulator 105 gegeben, dessen Ausgangs­ signal über eine Leitung 106 an eine nachstehend noch zu erläuternde Schaltungsanordnung gebeben wird. Diese Schal­ tungsanordnung liefert ein Analogsignal zu einem Summier­ punkt 107. Dieser Summierpunkt 107 stellt den Eingang einer Servo-Stelleinrichtung zum Steuern einer Nadelauslenkungs- oder einer Vorschub-Antriebseinrichtung dar. Die Servostelleinrichtung umfaßt eine äußere Positions- oder Stellungsschleife sowie eine innere Geschwindigkeits­ schleife. Die Positionsschleife umfaßt einen Vorverstärker 108, die Geschwindigkeitsschleife und einen Positionssensor 109. Die Geschwindigkeitsschleife umfaßt einen Leistungs­ verstärker 111, der an eine elektromechanische Antriebseinrichtung 113 mit umkehrbarer Polarität einen Gleichstrom lie­ fert. Die elektromechanische Antriebseinrichtung 113 ist im weitesten Sinne ein reversibler Gleichstrommotor, der nach Maßgabe des dem Summierpunkt 107 zugeführten Eingangssignals eingestellt wird, wobei das Eingangssignal über die Leitung 106 von dem Impulsbreiten­ modulator 105 kommt. Der Positionssensor 109 ist mechanisch an den reversiblen Motor 113 gekoppelt und liefert ein Rückkoppel-Positionssignal für die Po­ sitionsschleife. Dieses Signal wird bezüglich der Zeit mittels eines Differentiators 117 differenziert, um ein Geschwindigkeitssignal zu erhalten. Dieses Geschwindigkeits­ signal liegt auf der Leitung 119 vor, die zu einem Summier­ punkt 120 am Ausgang des Leistungsverstärkers 111 führt. Das zugeführte Signal dient zum Modifizieren des an diesem Punkt vorlie­ genden Positionssignals. Das Steuersystem 103 der Näh­ maschine ist weiterhin mit einem Verminderungs­ speicher 121 verbunden, mittels dessen eine Bedienungsperson die in dem Musterspeicher 101 gespeicherte Information än­ dern oder übersteuern kann, um eine gewünschte Stichlänge oder seitliche Nadelauslenkung zu erhalten. Von diesem wird ein passendes digitales Wort an Leitungen 123 gelegt, um als Eingangsgröße einem zweiten Impulsbreitenmodulator 125 zugeführt zu werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das auf der Leitung 106 anstehende Ausgangssignal des ersten Impulsbreiten­ modulators 105 als Eingangsgröße einem ersten Operationsverstär­ ker 127 zugeführt. Das Signal auf der Leitung 106 ist ein hochfrequentes digitales Signal mit einem Tastverhältnis (Impulsbreite/Impulspause), welches durch die binäre Zahl gesteuert wird, die als Eingangsgröße dem ersten Impulsbreiten­ modulator 105 von dem Musterspeicher 101 zugeführt wird. Hat beispielsweise die dem Eingang des ersten Impulsbreitenmodulators 105 zugeführte binäre Zahl den Wert 01100, was der Dezimalzahl 12 entspricht, so ist das Tastverhältnis des auf der Leitung 106 an­ stehenden Signals 13/32. Die den ersten Operationsverstärker 127 enthaltende Schaltungsstufe funktioniert als Kombination aus Filter und Digital/Analog-Wandler, um am Ausgang 129 ein Signal zu erzeugen, welches im wesentlichen Gleichspannungspegel aufweist, wobei die Signalstärke und -polarität vom Tastverhältnis des auf der Leitung 106 an­ stehenden Signals abhängen. Der Unterscheidungspunkt zwischen positiven und negativen Ausgangssignalen am Ausgang 129 als Funktion des Tastverhältnisses des auf der Leitung 106 anstehenden Signals bestimmt sich durch eine Bezugsspannung, die mittels Widerständen 131 und 133 von einer Bezugs­ spannungsquelle 135 an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 127 gelegt wird. Das hinsichtlich des Tastverhältnisses gesteuerte Signal auf der Leitung 106 wird durch Widerstände 137 und 139 sowie einen Kondensator 141 auf im wesentlichen Gleichspannungspegel gefiltert, dessen durchschnittliche Amplitude von dem Tastverhältnis abhängt. Das gefilterte Signal wird dem in­ vertierenden Eingang des Operationsverstärkers 127 zuge­ führt. Somit liegt an dessen Ausgang 129 ein Analogsignal vor, welches eine Funktion des digitalen Codewortes ist, das dem ersten Impulsbreitenmodulator 105 von dem Musterspeicher 101 angeboten wird.

Das Analogsignal am Ausgang 129 wird über ein im Prüf­ feld abgeglichenes Potentiometer 143 an den Eingang einer Vorverstärkerstufe 145 gelegt. Die Vorverstärkerstufe 145 umfaßt einen zweiten Operationsverstärker 147, einen Eingangswider­ stand 149 und einen Rückkoppelwiderstand 151. Wie bekannt, ist das Verhältnis der Ausgangsspannung der Vorver­ stärkerstufe 145 auf der Leitung 153 zu der Eingangsspannung auf der Leitung 155 gleich dem Verhältnis des Wertes des Rückkoppelwiderstandes 151 zu dem Wert des Eingangs­ widerstandes 149. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben der Rückkoppelwiderstand 151 und der Eingangs­ widerstand 149 gleiche Werte, so daß die Nennverstärkung der Vorverstärkerstufe 145 Eins ist. Erfindungs­ gemäß ist ein Analogschalter 157 vorgesehen, um den Rückkoppelwiderstand 151 kurzzuschließen. Der Steueranschluß des Schalters 157 ist über eine Leitung 159 an den Ausgang des zweiten Impulsbreitenmodulators 125 geschaltet. Wird der Schalter 157 mittels eines Impulses eingeschaltet, so wird der Rückkoppelwiderstand 151 kurzgeschlossen, was zur Folge hat, daß der Verstärkungsgrad der Vorverstärkerstufe 145 im wesentlichen Null wird. Wenn daher der Schalter 157 mit hoher Frequenz ein- und ausgeschaltet wird, beispielsweise mit einer Frequenz in der Größenordnung von 6 KHz, bestimmt sich der effektive oder durchschnittliche Wert des Rückkoppelwiderstandes, wie er von dem zweiten Operationsverstärker 147 aus "gesehen" wird, durch das Tastverhältnis des Betriebs des Schalters 157. Wenn beispielsweise das Signal auf der Leitung 159 ein Tastverhältnis von 25% Impulsdauer zu 75% Impulspause auf­ weist, hätte der Rückkoppelwiderstand des Operationsverstärkers 147 einen wirksamen Wert von 75% des Nennwertes des Widerstands 151, und somit wäre der Verstärkungsgrad der Vor­ verstärkerstufe 145 gleich 0,75, was eine Verminde­ erung gegenüber der Nenn-Verstärkung bedeutet. Somit kann ein digitales Codewort in dem Verminderungsspei­ cher 121 dazu verwendet werden, den Verstärkungsgrad der Vorverstärkerstufe 145 herabzusetzen und somit die in dem Musterspeicher 101 gespeicherte Information zu "übersteuern".

Wie oben bereits erwähnt wurde, handelt es sich bei dem Schal­ ter 157 um einen Analogschalter. Der Grund für die Ausbildung als Analogschalter besteht darin, daß das Eingangssignal der Vorverstärkerstufe 145 auf der Leitung 155 ein Analog­ signal ist, wie oben bereits erwähnt wurde. Darüber hinaus kann dieses Signal beide Polaritäten aufweisen, weshalb der Schalter 157 in der Lage sein muß, bipolare Analog­ signale zu verarbeiten. Als Beispiel sei angegeben, daß es sich bei dem Schalter 157 um einen bilateralen Schalter vom Typ CD4016B COS/MOS handeln kann. Alternativ kann ein Feldeffekttransistor (FET) verwendet werden.

Das Ausgangssignal der Vorverstärkerstufe 145 auf der Leitung 153 wird über eine Filterstufe 161 an den Summierpunkt 107 gekoppelt. Dort wird das Signal in der erwähnten Weise ver­ arbeitet. Der Zweck der Filterstufe 161 besteht darin, Wechselkomponenten, die durch das gesteuerte Schalten des Schalters 157 hervorgrufen werden, weitgehend zu eliminieren, so daß im wesentlichen ein Gleichspannungs­ pegel an den Summierpunkt 107 gelegt wird.

Obschon die hier dargestellte Anordnung bei einer Nähmaschine verwendet wird, versteht es sich, daß dies lediglich zu Anschauungszwecken in dieser Form erläutert wurde.

Claims (7)

1. Einrichtung zur gesteuerten Verminderung der Verstär­ kung eines Verstärkers in einer Vorrichtung zum Positio­ nieren einer Instrumentenanordnung in einem vorgegebenen Bereich, bei der in Abhängigkeit von einem digital co­ dierten Postionssignal mittels eines Digital/Analog-Wandlers ein zu dem digitalen Signal in Beziehung stehendes analoges Positionssignal erzeugt wird, auf das eine einen reversiblen elektrischen An­ trieb enthaltende Servo-Stelleinrichtung anspricht, die die Instrumentenanordnung positioniert, mit einem zwi­ schen dem Digital/Analog-Wandler und der Servo-Stelleinrichtung angeordneten Operationsverstär­ ker, in dessen Rückkoppelzweig ein Widerstand liegt, da­ durch gekennzeichnet, daß der Widerstand ein Festwider­ stand (151) ist, dem ein steuerbarer Schalter (157) pa­ rallelgeschaltet ist, und daß eine den Schalter (157) steuernde Einrichtung (121, 125) zum pulsierenden Schließen des Schalters (157) mit gesteuertem Tastver­ hältnis vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Schalter (157) ein Analogschalter ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Analogschalter ein bilateraler COS/MOS-Schalter ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Analogschalter ein Feldeffekttransistor ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filtereinrichtung zwischen den Operationsverstärker (147) und die Servo-Stelleinrichtung (109, 111, 113, 117) geschaltet ist, um das Ausgangssignal des Operationsverstärkers (147) zu filtern.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Steuern des Schalters (157) einen Impulsbreitenmodulator (125) umfaßt, der zur Steuerung des Schalters (157) ein hin­ sichtlich des Tastverhältnisses gesteuertes Signal lie­ fert.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Bestandteil der Steue­ rungseinrichtung der Stichbildungseinrichtungen einer Zierstich-Nähmaschine ist, bei der sie auf den Vorschub oder die Nadelauslenkung einwirkt.