DE3007137A1

DE3007137A1 - Servoschaltung fuer motoren

Info

Publication number: DE3007137A1
Application number: DE19803007137
Authority: DE
Inventors: Seigo Ito; Masato Moto
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 1979-03-09
Filing date: 1980-02-26
Publication date: 1980-09-11
Also published as: US4295082A; DE3007137C2; JPS6148352B2; JPS55120392A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Servorschaltung für Motoren, wie z.B. von ferngelenkten- oder funkgesteuerten Vorrichtungen.

Servoschaltungen für Motoren werden verbreitet zum Steuern der Betriebsgröße der Objekte verwendet, die zu steuern sind.

Z.B. erfolgt in einer funkgesteuerten Vorrichtung, die ein fahrendes Modell-Objekt wie z.B. ein Flugzeug, ein Schiff oder ein Kraftfahrzeug, mittels elektromagnetischer Wellen fernsteuert, der Steuerbetrieb durch Empfangen der von einem Sender ausgesandten elektromagnetischen Steuerwellen durch einen Empfänger, der auf dem zu steuernden Objekt angebracht ist, und durch Steuern des Drehwinkels und der Drehrichtung eines Servomotores durch eine Servoschaltung. Im allgemeinen ist eine Vorrichtung dieser Art aufgebaut, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.

Elektromagnetische Wellen, die durch den nicht-gezeigten Empfänger empfangen sind, werden in Impulse einer Dauer oder Breite entsprechend einer Steuergröße der Steuerseite geformt. Insbesondere werden Impulse S einer in Fig. 2(a) gezeigten Breite in einen Eingangsanschluß t.. eingespeist.

Die Impulse S werden in einen Impulsgenerator MM- eingespeist, um diesen zu triggern oder anzusteuern, wodurch ein einziger Impuls M erhalten wird, wie dies in Fig. 2(b) dargestellt ist.

Die Breite des Impulses M von Fig. 2(b) wird abhängig von einem· Widerstandswert eines veränderbaren Widerstandes VR gesteuert, der einen mit einem Pol +V einer Strom- bzw. Spannungsquelle

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verbundenen, festen Anschluß und einen mit der Welle eines Motores verbundenen Schleifer besitzt (vgl. unten).

Die Eingangsimpulse S und der durch den Impulsgenerator ₁ erzeugte Ausgangsimpuls werden zu einem exklusiven ODER-Glied aus NICHT-Gliedern IN₁, IN₂, zu NOR-Gliedern (NICHT/ODER Gliedern) NR.. , NR„ und zu einem ODER-Glied OR₁ gespeist. Wenn die Breite der Impulse S größer als die Breite des Impulses M ist, wird ein Impuls (im folgenden als Fehlerimpuls bezeichnet) e,. einer Breite entsprechend der Differenz in der Breite zwischen den beiden Impulsen S und M am Ausgangsanschluß des NOR-Gliedes erzeugt, wie dies in Fig. 2(c) dargestellt ist.

Wenn die Breite des Impulses M größer als die Breite des Impulses S ist, wird ein in Fig.2(d) gezeigter Fehlerimpuls e~ einer Breite entsprechend der Differenz in der Breite zwischen den beiden Impulsen S und M am Ausgangsanschluß des NOR-Gliedes NR₂ erzeugt.

Die Fehlerimpulse e.. und e« werden in einen Setz-Anschluß S und in einen Rücksetz-Anschluß R eines Flip-Flops FF₁ eingespeist, so daß ein Ausgangsanschluß Q oder ein Ausgangsanschluß Q einen Wert "1" annimmt, und sie werden zu einem Impulsdehner PS über das ODER-Glied OR₁ gespeist, wodurch sie um ein vorbestimmtes Verhältnis gedehnt werden, wie dies in Fig. 2(e) gezeigt ist.

Ein Ausgangsimpuls des Impulsdehners PS verläuft entweder durch ein UND-Glied AD₁ oder durch ein UND-Glied AD₂ und wird in eine Motor-Ansteuerschaltung PA eingespeist. Entsprechend läuft ein Motor MT in einer vorbestimmten Richtung um, und ein nichtgezeigtes Steuerglied wird durch eine vorbestimmte Größe betrieben.

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Der Schleifer des veränderbaren Widerstandes VR ist hier mit der Welle des Motores MT gekuppelt, wie dies oben erwähnt wurde. Daher ändert sich der Widerstandswert des veränderbaren Widerstandes VR mit der Drehung des Motores MT.

Die Änderungsrichtung im Widerstandswert des veränderbaren Widerstandes VR ist derart eingestellt, daß die Breite des durch den Impulsgenerator MM₁ erzeugten Ausgangsinipulses M in Übereinstimmung mit der Breite der Eingangsimpulse S kommt. Damit wird der Widerstandswert des veränderbaren Widerstandes VR über mehrere Zyklen der durch den Empfänger empfangenen Steuerwellen gesteuert. Wenn die Breite der Eingangsimpulse S in Übereinstimmung mit der Breite des vom Impulsgenerator MM₁ erzeugten Ausgangsimpulses kommt, hört das ODER-Glied OR₁ auf, das Ausgangssignal zu erzeugen, und die Drehung des Motores MT wird angehalten. Daher wird z.B. ein Drosselventil einer Maschine abhängig von einer auf der Seite der übertragung beabsichtigten Steuergröße geöffnet, und die Steuerung wird ausgeführt.

In zahlreichen Fällen verwenden jedoch die funkgesteuerten Vorrichtungen einen Gleichstrommotor für den oben erwähnten Motor MT. Hinsichtlich des Ansteuerns oder Antreibens des Gleichstrommotores durch Impulse nimmt die zum Motor gespeiste, mittlere elektrische Leistung zu, wenn die Breite der am Motor liegenden Impulse ansteigt, und die Umlaufgeschwindigkeit des Motores wird erhöht. Wenn jedoch die Breite der am Motor liegenden Impulse abnimmt, verringert sich die Umlaufgeschwindigkeit, und der Motor hört zu laufen auf, wenn die Impulsbreite unter einen vorbestimmten Wert abnimmt.

Unter dieser Bedingung läuft der Motor nicht, selbst wenn ein elektrischer Strom weiter in den Motor fließt. Folglich wird das Steuerglied nicht in eine voreingestellte Lage betätigt,

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während nutzlos elektrische Leistung verbraucht wird. Insbesondere wird die aus Speicherzellen bestehende Strom- bzw. Spannungsquelle merklich abgenutzt.

Um einen derartigen Nachteil auszuschließen, ist der Impulsdchner PS gewöhnlich aufgebaut, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.

D.h., oin Schalttransistor Q. wird einem Imtegrationsglied aus einem Widerstand R_c und einem Kondensator C beigefügt, und ein Ausgangssignal des Kondensators C„ ist einen Schmitt-Trigger ST eingespeist, um die Wellen- oder Signalverläufe zu formen.

Wenn hier der in Fig. 4(a) gezeigte Fehlerimpuls e in die Basis des Transistors Q₁ eingespeist ist, wird der Transistor Q₁ leitend gemacht, wodurch die im Kondensator C_g gespeicherte elektrische Ladung entladen wird, wie dies in Fig. 4(b) gezeigt ist. Wenn danach der Fehlerimpuls e gelöscht ist, wird der Kondensator C_c durch einen Strom aufgeladen, der über den Widerstand R_g eingespeist ist, um eine Spannung +V der Strombzw. Spannungsquelle anzunehmen.

Während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt, wenn die Anschlußspannung des gerade entladenen Kondensators C_g einen in Fig. 4(b) gezeigten Unterscheidungspegel· V_H- überschreitet,' bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Anschiußspannung des gerade el·ektrisch gel·adenen Kondensators C einen Unterscheidungspegel· V„2 überschreitet, erzeugt der Schmitt-Trigger ST Impuise einer Breite entsprechend der Breite des Fehierimpuises e, die geformt werden, wie dies in Fig. 4(c) gezeigt ist, um dadurch den Motor MT anzusteuern.

In diesem Fail· kann durch Einstehen des Wertes einer Zeitkonstante C_CR eines Zeitkonstanten-Giiedes aus dem Kondensator C_s und dem Widerstand R_g die Breite des Ausgangsimpulses des

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Impulsdehners bezüglich des Fehlerimpulses e bestimmt werden. Wenn weiterhin der Schmitt-Trigger ST mit einem veränderbaren Rückkopplungswiderstand Rf verwendet wird, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, kann eine Mindestbreite von Impulsen (im folgenden auch Mindestausgangsimpulse genannt), die zum Motor MT über die Ansteuerschaltung PA gespeist sind, durch Einstellen der Größe der Mittkopplung bestimmt werden.

Hier sollten die Mindestausgangsimpulse eine derartige Breite aufweisen, die zum Starten des Motores ausreicht.

In den letzten Jahren haben funkgesteuerte Vorrichtungen abwechslungsreich gestaltete Anwendungen gefunden, und verschiedenartige Motoren wurden auf den Objekten angebracht, die ferngesteuert werden sollen.

2.B. unterscheiden sich Startspannungen abhängig von den Motoren. Um weiterhin den Herstellungsaufwand des laufenden Körpers oder Rumpfes zu verringern, können Motoren mit einer herabgesetzten Anzahl von Polen gewählt werden.

Im allgemeinen beginnen Motoren mit hohen Startspannungen oder einer verringerten Anzahl von Polen nicht zu laufen, wenn nicht große mittlere elektrische Leistungen eingespeist sind. Für derartige Motoren muß daher die Breite der Mindestausgangsimpulse auf einen großen Wert eingestellt werden.

D.h. , eine durch den Kondensator C und den Widerstand R_c bestimmte Zeitkonstante muß auf einen großen Wert eingestellt worden. Wenn die Zeitkonstante jedoch zunimmt, ändert sich die Breite der Ausgangsimpulse des Impulsdehners PS stark abhängig von der Änderung in der Breite eines Fehlerimpulses e, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, so daß der Motor MT bei einer vollen

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Drehzahl läuft.

In Fig. 5 sind auf der Abszisse die Breite eines Fehlerimpulses e und auf der Ordinate die Breite von Ausgangsimpulsen dos Impulsdehners PS aufgetragen, während die Zeitkonstanten C_CR_C als Parameter gezeigt sind. Es ist zu erkennen, daß die Breite der Mindestausgangsimpulse mit dem Anwachsen der ZeitkonuLantcn C_CR_C, wie dies durch (a), (b) und (c) angedeutet ist, zunimmt, wie dies durch Strichlinien gezeigt ist, wodurch die Neigung der Kennlinie steil wird, was andeutet, daß die Breite der Ausgangsimpulse des Impulsdehners PS zur Sättigung neigt, und der Motor MT läuft leicht bei voller Drehzahl.

Dagegen bestehen die für den Servomechanismus geforderten Eigenschaften darin, daß der Motor rasch bis zu einer vorbestimmten LiujG oder Stellung umläuft, während Genauigkeit beibehalten wird.

Selbst wenn daher die Antriebseigenschaften oder -kennlinien des Motores MT verbessert sind, indem die Zeitkonstante C_OR_C groß eingestellt wird (vgl. oben), sind die Anforderungen des Servomechanismus nicht erfüllt, wenn nicht der Motor MT genau bei einer voreingestellten Lage anhält.

Die Umlaufgeschwindigkeit des Motores MT kann herabgesetzt werden, um diesen genau durch Verringern der Breite der in den Motor MT gespeisten Mindestausgangsimpulse zu steuern, so daß die Leistungsfähigkeit des Servomechanismus gesteigert ist. Unter dem Gesichtspunkt der Leistungsfähigkeit sollte daher die Zeitkonstante C₃R₃ vorzugsweise klein sein.

Beim Bestimmten der Breite der Ausgangsimpulse des Impulsdehners PS müssen die beiden Anforderungen, d.h. die Antriebs-

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kennlinien des Motores MT und die Leistungsfähigkeit, gleichzeitig erfüllt werden. Im allgemeinen ist es jedoch schwierig, die obigen beiden Anforderungen ausreichend zu befriedigen.

Selbst wenn die Breite der Mindestausgangsimpulse bestimmt wird, indem die Antriebskennlinien des Motores und die Leistungsfähigkeit beide berücksichtigt werden, muß eine mühevolle Einstellung für jede Änderung der Motoren mit verschiedenen Kennlinien bewirkt werden. In der Praxis wird daher das erneute Einstellen selten durchgeführt, was solche Probleme zurückläßt, daß eine ausreichende Steuergenauigkeit nicht erhalten wird oder ein Strom, der nicht am Laufen des Motores teilnimmt, in den Motor fließt, was zu einem erhöhten Leistungsverbrauch führt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die oben aufgezeigten Probleme auszuschließen und eine Servoschaltung anzugeben, die eine erhöhte Genauigkeit und einen verringerten Leistungsverbrauch ermöglicht.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Servorschaltung für Motoren werden Ausgangsimpulse des Impulsdehners, der die Breite der Fehlerimpulse dehnt, und Impulse einer vorbestimmten Breite, die synchron mit den Fehlerimpulsen jeweils nach einer vorbestimmten Anzahl der Fehlerimpulse erzeugt sind, logisch summiert, und die addierten Ausgangssignale werden in den Motor gespeist, um die Antriebskennlinien des Motores sowie die Leistungsfähigkeit der Steuerung zu verbessern, während der Verbrauch an elektrischer Leistung herabgesetzt ist.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist eine Servoschaltung für Motoren vorgesehen, in der der Impulsdehner einfach aufgebaut ist, ohne sich auf den Schmitt-Trigger zu

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stützen, und in der die Breite der Mindestausgangsimpu3.se sehr klein eingestellt werden kann, um die Leistungsfähigkeit zu steigern, wodurch die Steuerung bewirkt wird, während eine hohe Genauigkeit beibehalten ist.

Beispiele für den Stand der Technik und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, das den Aufbau einer herkömmlichen Servoschaltung für Motoren darstellt;

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs einer herkömmlichen Servorschaltung für Motoren;

Figuren 3 und 4 ein Diagramm mit wichtigen Teilen der herkömmlichen Servorschaltung für Motoren bzw. ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs;

Fig. 5 ein Diagramm mit den Kennlinien der herkömmlichen Servorschaltung für Motoren und den Kennlinien einer Servoschaltung für Motoren nach der Erfindung;

Figuren 6 und 7 ein Diagramm mit dem Aufbau der Servoschaltung für Motoren nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bzw. ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs;

Figuren 8 und 9 ein Diagramm mit dem Aufbau der Servoschaltung für Motoren nach einem anderen Ausführungsbeispiel· der Erfindung bzw. ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs; und

Figuren 10 bis 12 ein Diagramm mit dem Hauptaufbau der Servoschaltung für Motoren nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung bzw. Diagramme zur Erläuterung des Betriebs.

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Ein Ausführungsbeispiel der erf'indungsgemäßen Servoschaltung für Motoren wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben, in denen die Bauteile mit den gleichen Funktionen wie die Bauteile in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen sind.

Fig. 6 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer Servoschaltung für Motoren nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wobei ein Binärzähler CT₁ vorgesehen ist, der über einen Eingangsanschluß D einen Ausgang Q eines D-Flip-Flops aufnimmt, und der seinen Ausgangszustand für jeden Empfang eines Impulses durch einen Eingangsanschluß T umkehrt.

Weiterhin sind vorgesehen ein UND-Glied AD₃, das eine UND-Vorknüpfung von durch das ODER-Glied OR., erzeugten Fehlerimpulsen und Ausgangssignalen des Binärzählers CT₁ vornimmt, und ein Impulsgenerator MM₂, der durch den Ausgangsimpuls des UND-Gliedes AD₃ getriggert ist und einen einzigen Impuls oder Einzelimpuls einer vorbestimmten Breite erzeugt. Die Breite des durch den Impulsgenerator MM₂ erzeugten Ausgangsimpulses kann geeignet bestimmt werden, indem ein Widerstand Rm und ein Kondensator Cm eingestellt werden, die außerhalb vorgesehen s ind.

Ein ODER-Glied OR- nimmt eine ODER-Verknüpfung des Ausgangssignales des Impulsgenerators MM„ und des Ausgangssignales des Impulsdehners PS vor.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Gegenstücken ist der Impulsdehner PS aufgebaut, ohne sich auf den Schmitt-Trigger zu stützen. Insbesondere besteht der Impulsdehner PS aus einem NICHT-Glied (Inverter) IN₃ zum Umkehren eines Fehlerimpulses, der durch das ODER-Glied OR- erzeugt ist, einem Kondensator C₃

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und einem Widerstand R , die ein Zeitkonstantenglied bilden, Vorspannungswiderständen Rb₁ und Rb₂, einem Transistor Q₃₇ einem Emitterwiderstand R_e und einem NICHT-Glied IN₄.

Weiter unten wird der Betrieb der so aufgebauten Servoschaltung für Motoren nach der Erfindung näher erläutert.

Wenn zunächst die in Fig. 7(a) gezeigten Eingangsimpulse in einen Eingangsanschluß t. eingespeist werden, wird die Breite der Eingangsimpulse mit der Breite der in Fig. 7(b) gezeigten Ausgangsimpulse des Impulsgenerators MM₁ verglichen, der durch die Eingangsimpulse getriggert ist, wodurch Fehlerimpulse erzeugt werden.

Wenn die Breite der in den Eingangsanschluß t.. eingespeisten Eingangsimpulse größer als die Breite der durch den Impulsgenerator MM₁ erzeugten Impulse ist, werden in Fig. 7(c) gezeigte Impulse entsprechend der Differenz in den Breiten zwischen den oben erwähnten beiden Arten von Impulsen zum NOR-Glied gespeist und als Fehlerimpulse über das ODERr-Glied OR erzeugt.

Die Eingangsimpulse werden auch zum Eingangsanschluß T des Binärzählers CT. gespeist, wodurch das Ausgangssignal des Anschlußes Q des Binärzählers CT₁ für jeden Empfang der Eingangsimpulse umgekehrt wird, wie dies in Fig. 7(f) dargestellt ist.

Weiterhin werden die AusgangsSignaIe des Binärzählers CT₁ und die Fehlerimpulse zum UND-Glied AD gespeist. Die UND-Logik hält wahr, wenn der Ausgang Q des Binärzählers CT₁ den Zustand "1" aufweist, wodurch das UND-Glied AD₃ Triggerimpulse zum Impulsgenerator MM₂ erzeugt.

Abhängig von den Triggerimpulsen erzeugt der Impulsgenerator MM»

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in Fig. 7(g) gezeigte Impulse mit einer Breite, die durch den Widerstand Rm und den Kondensator Cm bestimmt ist. Der Impulsgenerator MM₂ erzeugt das Ausgangssignal nur, wenn eine UND-Verknüpfung oder -Logik durch das UND-Glied AD₃ hergestellt wird. Der Impulsgenerator MM₂ erzeugt Ausgangsimpulse, nach dem alle anderen Fehlerimpulse synchron sind (vergl. Fig. 7(g))

Die Fehlerimpulse werden andererseits auch zum Impulsdehncr PS gespeist und in einem Verhältnis gedehnt, das durch eine Zeitkonstante CgR des aus dem Kondensator C_g und dem Widerstand R_c bestehenden Zeitkonstantengliedes festgelegt ist.

Der Impulsdehner PS, der keinen Schmitt-Trigger hat, arbeitet abhängig von Impulsen von sogar sehr schmalen Breiten. D.h., wenn Fehlerimpulse unabhängig von der Breite der Mindestausgangsimpulse eingespeist sind, die an den Motor MT abgegeben sind, dehnt der Impulsdehner PS die Breite der Fehlerimpulse. Insbesondere ist die Breite der durch den Impulsdehner PS erzeugten Impulse bezüglich der Breite der Fehlerimpulse durch eine Voll-Linie in Fig. 5(d) dargestellt.

Hier sind die Ausgangsimpulse des NOR-Gliedes NR als Setzimpulse zum Anschluß S des Flip-Flops FF₁ gespeist. Wenn die Impulse am.Ausgangsanschluß des NOR-Gliedes NR. erzeugt werden, wie dies in Fig. 7(c) dargestellt ist, ist folglich das Flip-Flop FF₁ gesetzt, der Anschluß Q ist auf "1" gesetzt, und das UND-Glied AD ist geöffnet. Das UND-Glied AD₁ wird mit den Ausgangssignalen des ODER-Gliedes OR₂ bedient und erzeugt Impulse, wie dies in Fig. 7(h) gezeigt ist, während das Flip-Flop FF₁ gesetzt ist oder während die Impulse zum NOR-Glied gespeist sind.

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Die in Fig. 7 (h) gezeigten Impulse bestehen aus Fehlerimpulsen, zu denen AusgangsSignaIe des Impulsgenerators MM„ (vgl. Fig. 7(g) bei einem Intervall jedes anderen Fehlerimpulses synchron hiermit addiert werden. Weiterhin wird die Breite der Ausgangsimpulse des Impulsgenerators MM„ auf einen Mindestwert eingeslölIt, der zum Starten dos Motores MT ausreicht. Das Ausgangssi qnal des UND-Gliedes AD wird zum Motor MT über einen Leistungsverstärker PA gespeist, so daß der Motor MT z.B. im Uhrzeigersinn um einen vorbestimmten Winkel umläuft. In diesem Fall (vgl. oben) würden Ausgangsimpulse des Impulsgenerators MM-, die zum Antreiben des Motores MT ausreichend sind, in alle anderen Fehlerimpulse eingefügt. Demgemäß tritt es nicht auf, daß der Motor MT nicht startet, und es tritt auch nicht auf, daß der Strom weiter in den Motor MT fließt, ohne dessen Laufen zu bewirken.

Darüber hinaus wird die Drehzahl des Motores MT durch die Breite der durch den Impulsdehner PS erzeugten Impulse bestimmt. In diesem Fall hat der Impulsdehner PS eine in Fig. 5(d) durch eine Voll-Linie gezeigte Kennlinie und spricht sogar auf sehr kleine Fehlerimpulse an, wodurch die Leistungsfähigkeit stark verbessert werden kann.

Das ODER-Glied OR₂ nimmt eine ODER-Verknüpfung der durch den Impulsdehner PS erzeugten Ausgangssignale und der durch den Impulsgenerator MM„ erzeugten Ausgangssignale vor. Wenn daher die Breite der zum Eingangsanschluß t₁ gespeisten Impulse stark von der Breite der durch den Impulsgenerator MM erzeugten Impulse aufgrund eines auf der Übertragungsseite bewirkten plötzlichen Steuerbetriebes abweicht, und wenn die Breite der durch den Impulsdehner PS erzeugten Impulse größer als die Breite der durch den Impulsgenerator MM» erzeugten Impulse ist, wird die Breite der zum UND-Glied AD₁ gespeisten Impulse immer durch die durch den Impulsdehner PS erzeugten Impulse bestimmt.

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Folglich ist es möglich, stark die Ansteuerbarkeit des Motores MT und die Leistungsfähigkeit der Steuerung ohne Verlust an Steuergeschwindigkeit zu verbessern.

Wenn hier der Motor MT z.B. im Uhrzeigersinn umläuft, wird bewirkt, daß der mit der Welle des Motores MT gekuppelte Schleifer des veränderbaren Widerstandes VR umläuft, wodurch die Breite der durch den Impulsgenerator MM. erzeugten Impulse in eine Richtung gesteuer ist, um der Breite der Eingangsimpulse zu folgen. Der Steuerbetrieb wird über einige Zyklen durchgeführt, und wenn der Drehwinkel des Motores MT eine Größe erreicht, die durch den Regler beabsichtigt ist, der auf die Breite der Eingangsimpulse anspricht, kommt die Breite der Eingangsimpulse in Übereinstimmung mit der Breite der durch den Impulsgenerator MM- erzeugten Impulse, wodurch die Erzeugung von Fehlerimpulsen aufhört, und ein Steuerbetrieb bzw. eine Steueroperation ist abgeschlossen.

Wenn dagegen die Breite der durch den Impulsgenerator MM. erzeugten Impulse (vgl. Fig. 7(b)) größer als die Breite der Eingangsimpulse (vgl. Fig. 7(a) ist, werden Fehlerimpulse auf der Seite des NOR-Gliedes NR„ erzeugt, wie dies in Fig. 7(d) dargestellt ist; die Fehlerimpulse werden zum Impulsdehner PS über das ODER-Glied OR₁ gespeist, wodurch das Flip-Flop FF₁ rückgesetzt wird, und das UND-Glied AD₂ wird geöffnet.

Fehlerimpulse werden zum UND-Glied AD₃ über das ODER-Glied gespeist, und der Impulsgenerator MM₂ wird für jede Periode eines Fehlerimpulses aufgrund des Betriebs des Binärzählers CT₁ getriggert. Demgemäß werden in Fig. 7(i) gezeigte Impulse zum Motor MT über das UND-Glied AD₂ und die Ansteuerschaltung PA gespeist, so daß der Motor MT z.B. gegen den Uhrzeigersinn umläuft, um die Steuerung zu bewirken.

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Somit werden die Impulse einer vorbestimmten Breite, die durch den Impulsgenerator MM geformt ist, logisch nach jeden anderen Fehlerimpulsen summiert, um die Antriebskennlinien des Motores MT zu verbessern, ohne .die Leistungsfähigkeit der Steuerung zu verlieren. Folglich tritt es nicht auf, daß der Motor MT nicht startet, selbst wenn der Strom fließen kann, was so vorteilhafte Wirkungen zum Einsparen des Verbrauches elektrischer Leistung liefert.

Im oben erläuterten Ausführungsbeispiel wurde der Ausgangsimpuls des Impulsgenerators MM- in alle anderen Fehlerimpulse mittels des Binärzählers CT- eingefügt. Die Zeitsteuerung für das Einfügen des Ausgangsimpulses des Impulsgenerators MM₂ kann jedoch geeignet abhängig von den Eigenschaften oder Kennlinien des verwendeten Motores MT geändert werden.

Fig. 8 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem der Ausgangsimpuls des Impulsgenerators MM„ in alle zwei anderen Impulse eingefügt ist.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 8 wird der Betrieb des Motores MT vor einer Störung durch Zittern von Eingangsimpulsen bewahrt, wie durch das in den Empfänger induzierte Rauschen oder durch da:; äußere Rauschen hervorgerufen sind. Insbesondere öffnet das UND-Glied AD₁ oder AD₂ nicht, wenn nicht zwei Fehlerimpulse aufeinanderfolgend in einen der Eingangsanschlüsse des ODER-Gliedes OR₁ eingespeist sind. Zwei D-Flip-Flops FF „ und FF , die mit durch das ODER-Glied OR₁ erzeugten Fehlerimpulsen als Taktimpulse arbeiten, sind in Kaskade verbunden, und der Ausgang Q der Flip-Flops FF₂ und FF ist in ein UND-Glied AD. eingeführt, um ein Tor- oder Gattersignal zu erzeugen, das in das UND-Glied AD₁ eingespeist ist.

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Weiterhin sind D-Flip-Flops FF. und FF₅ in Kaskade bezüglich des UND-Gliedes AD₂ verbunden, und der Ausgang Q der Flip-Flops FF₄ und FFc i^{st in e}iⁿ UND-Glied AD₅ eingeführt, um ein Gatter- oder Torsignal zu erhalten, so daß der Motor MT nicht instabil in der rechten und linken Richtung abwechselnd durch die Zittererscheinung in den Eingangsimpulsen umläuft.

Entsprechend dem in Fig. 8 gezeigten Aufbau ist ein Ternarzähler CT„ durch in Fig. 9(a) gezeigte Eingangsimpulse angesteuert. In diesem Fall ist der Ternarzähler CT₂ mit einem Ausgangssignal des NOR-Gliedes NR bedient, zu dem die Ausgangssignale der UND-Glieder AD₄ und ADj- gespeist wurden, und er arbeitet nur, wenn ein Signal "1" wenigstens an ein UND-Glied der UND-Glieder AD₄ und AD₅ eingespeist ist, d.h., er arbeitet nur, wenn eines der UND-Glieder AD- und AD- offen ist.

Wenn bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel Fehlerimpulse aufeinanderfolgend durch das NOR-Glied NR₁ erzeugt werden, wie dies in Fig. 9(b) gezeigt ist, sind die Flip-Flops FF₂ und FF₃ durch den zweiten Zählerimpuls gesetzt, und das UND-Glied AD₄ erzeugt ein Aus-gangssignal "1", wie dies in Fig. 9(c) dargestellt ist. Der Rücksetz-Zustand des Ternärzählers CT „ wird durch das Signal "1" freigegeben oder ausgelöst; der Ternarzähler CT₂ erzeugt danach ein Ausgangssignal "1", (vgl. Fig. 9(d)) nach jeder Ankunft von drei in Fig. 9(a) gezeigten Impulsen.

Das UND-Glied AD^ wird durch den Ternarzähler CT₅ geöffnet, wodurch ein Fehlerimpuls als ein Triggerimpuls zum Impulsgenerator MM₂ über das UND-Glied AD_ gespeist ist; der Impulsgenerator MM₂ erzeugt einen einzigen Impuls, wie dies in Fig. 9(e) dargestellt ist.

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Die durch den Impulsgenerator MM₂ erzeugten Impulse ynd die Ausgangsimpulse des Impulsdehners PS (vgl. Fig. 9(f)), die durch Dehnen der Breite der durch das ODER-Glied OR- erzeugten Fehlerimpulse erhalten sind, werden logisch durch das ODER-Glied OR₂ summiert, wodurch der Ausgangsimpuls des Impulsgenerators JJ₂ in alle zwei anderen Ausgangsimpulse des Impulsdehners PS eingefügt wird, wie dies in Fig. 9(g) gezeigt ist. Die sich ergebenden Ausgangssignale werden dann in eine nichtgezeigte Ansteuerschaltung über das UND-Glied AD₁ eingespeist, so daß der Motor z.B. im Uhrzeigersinn umläuft.

Das gleiche gilt auch, selbst wenn Fehlerimpulse aufeinanderfolgend zum NOR-Glied NR₂ gespeist sind; das UND-Glied AD₂ erzeugt durch einen Ausgangsanschluß Signale, die aus einem Ausgangsimpuls des Impulsgenerators MM₂ bestehen, der in alle zwei anderen Ausgangsimpulse des Impulsdehners PS eingefügt ist.

Somit wird ein Impuls mit einer zum Ansteuern oder Antreiben des Motors ausreichenden Breite in jede andere vorbestimmte Anzahl von Ausgangsimpulsen des Impulsdehners PS eingefügt, so daß die Antriebskennlinien des Motors stark verbessert sind. Die Breite der durch den Impulsdehner PS erzeugten Ausgangsimpulse ist dagegen nicht gesteuert; Fehlerimpulse mit einer schmalen Breite sind wirksam, um stark die Leistungsfähigkeit zu verbessern.

Im Servomechanismus von diesem Typ sind im allgemeinen der Motor MT und die Steuerschaltungen durch die gleiche Strom- bzw. Spannungsquelle angetrieben oder angesteuert, um die Abmessungen und das Gewicht der Vorrichtung zu verringern. Wenn daher ein Antriebsstrom zum Motor MT mittels Trockenelementen mit einer geringen Stabilität in der Ausgangsspannung gespeist wird oder wenn die Ladekapazität einer aufladbaren Batterie verringert ist, sind die Spitzenwerte der zum Motor MT gespeisten Impulse herab-

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gesetzt und die mittlere elektrische Leistung ist verringert. Insbesondere ist die Umlaufgeschwindigkeit des Motores MT herabgesetzt, und die Steuer-Arbeitsweise ist verschlechtert. Zur Lösung des obigen Problems sollte die Breite der durch den Impulsgenerator erzeugten Impulse abhängig von der Spannungsquellen-Spannung verändert werden.

Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Impulsgenerators MM-/ ^{das in} seinem Aufbau den obigen Punkt berücksichtigt. Der in Fig. 10 gezeigte Impulsgenerator MM₂ berühr primär auf einem Operationsverstärker OP. Ein Umkehr-Eingangsanschluß (-) des Operationsverstärkers OP wird mit einer Anschlußspannung des Kondensators Cm des Zeitkonstantengliedes aus dem Widerstand Rm und dem Kondensator Cm bedient, und ein Nicht-Umkehr-Eingangsanschluß (+) wird mit einer Anschlußspannung einer geeiner geeigneten Anzahl von Dioden (zwei Dioden im schematisch gezeigten Ausführungsbeispiel) D-, D₂ bedient, an denen eine Spannung der Durchlaßrichtung über einen Widerstand Rb₃ liegt, und er wird auf einem vorbestimmten Potential festgehalten. Weiterhin liegt eine Mittkopplung vom Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers OP am Nicht-Umkehr-Eingangsanschluß (+) über einen Widerstand Rb., und ein Transistor Q₃, der eine Entladeschaltung bildet, ist parallel zum Kondensator Cm vorgesehen.

Der Transistor Q wird leitend gemacht, wenn er mit in Fig. 11 (a) gezeigten Fehlerimpulsen über das UND-Glied AD₃ versorgt wird, das in Fig. 6 oder 8 dargestellt ist, wodurch die im Kondensator Cm gespeicherte elektrische Ladung entladen wird, und das Ausgangssignal des Operationsverstärkers OP wird umgekehrt, wie dies in Fig. 11(c) gezeigt ist. Wenn die Einspeisung der Fehlerimpulse unterbrochen ist, wird der Transistor Q₃ nicht leitend gemacht, und der Kondensator Cm wird elektrisch

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entsprechend einer durch den Widerstand Rm und den Kondensator Cm bestimmten Zeitkonstanten CmRm geladen, wie dies durch eine Voll-Linie in Fig. 11(b) angedeutet ist.

Wenn die gerade anliegende Spannung eine Bezugsspannung V„, überschreitet, die durch die Dioden D₁ und D2 eingestellt ist, und die am Nicht-Umkehr-Eingangsanschluß (+) des Operationsverstärkers OP liegt, wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers OP wieder umgekehrt, wie dies in Fig. 11(c) gezeigt ist. Demgemäß erzeugt der Operationsverstärker OP Impulse einer Breite, die durch die Zeitkonstante CmRm bestimmt ist, wie dies in Fig. 11(c) dargestellt ist.

Wenn dagegen die Spannungsquellen-Spannung V aufgrund des Flusses eines elektrischen Stromes zum Motor MT herabgesetzt wird, ändert sich die Ladezeitkonstante bezüglich des Kondensators Cm nicht, wie dies durch eine Strichlinie in Fig. 11(b) gezeigt ist, jedoch fällt der Spannungspegel ab. Folglich ändert sich eine Kurve einer elektrischen Ladung, wie dies durch die Strichlinie in Fig. 11(b) angedeutet ist. Die durch die Dioden D₁ und D~ eingestellte Bezugsspannung V_H^ bleibt jedoch immer unabhängig von der Änderung der Spannungsguellen-Spannung +V konstant. Wenn daher die Spannungsquellen-Spannung +V abnimmt, ist die Zeit, in der die Anschlußspannung des Kondensators Cm die Bezugsspannung V„₃ erreicht, verzögert, wie dies durch die Strichlinie in Fig. 11(b) gezeigt ist, und die Breite der durch den Operationsverstärker OP erzeugten Ausgangsimpulse ist schließlich erweitert, wie dies in Fig. 11(d) gezeigt ist. D.h.₇ die Breite der durch den Impulsgenerator MM₂ erzeugten Impulse ändert sich abhängig von der Spannungsquellen-Spannung +V, und die Impulsbreite nimmt mit abnehmender Spannungsquellen-Spannung zu, wie dies in Fig. 12 angedeutet ist. Demgemäß bleibt die dem Motor MT zugeführte mittlere elektrische

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Leistung nahezu konstant unabhängig von der Abnahme in der Spannungsquellen-Spannung, was es ermöglicht, die Steuerung durchzuführen, ohne eine Abnahme der Umlaufgeschwindigkeit des Motores MT zu verursachen.

Bei der erfindungsgemäßen Servoschaltung für Motoren werden, wie oben erläutert wurde, Impulse einer zum Antreiben des Motores ausreichenden Breite nach jeder vorbestimmten Anzahl von Fehlerimpulsen gebildet und in den Motor zusammen mit Fehlerimpulsen gespeist, deren Breite durch den Impulsdehner gedehnt ist. Daher werden die Antriebskennlinien des Motores stark verbessert, wobei das Auftreten eines Startausfalls ausgeschlossen und der Stromfluß gesperrt ist, der nicht zum Umlaufen des Motores beiträgt. Außerdem kann der Verbrauch an elektrischer Leistung stark verringert werden, was große praktische Bedeutung hat.

Außerdem wird mit der erfindungsgemäßen Schaltung die Breite der zum Motor gespeisten Mindestausgangsimpulse oder in anderen Worten die Breite der Ausgangsimpulse des Impulsdehners nicht durch die Spannungsquellen-Spannung beeinträchtigt. Daher kann der Motor durch die Fehlerimpulse von selbst sehr kleinen Breiten gesteuert werden, wodurch die Leistungsfähigkeit verbessert und die Steuergenauigkeit ebenfalls erhöht ist, so daß es möglich ist, die Qualität und Arbeitsweise zu verbessern.

Entsprechend der Servoschaltung für Motoren nach der Erfindung ist es erlaubt, einen Motor mit einer kleinen Anzahl von Polen zu verwenden, die eine relativ hohe Antriebsspannung erfordern. Daher bietet die erfindungsgemäße Schaltung wesentliche Vorteile, wenn sie z.B. auf einem funkgesteuerten fahrenden Objekt angebracht wird.

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Claims

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1. J Servoschaltung für Motoren, mit einem ersten Impulsgenetor, der Impulse einer Impulsbreite erzeugt, die durch Signale eingestellt ist, die von einer äußeren Einheit eingeführt sind, wobei die Impulse synchron mit den Eingangsimpulsen erzeugt sind,

gekennzeichnet durch einen Impulsbreitenvergleicher (NR₁), der die Breite der durch den ersten Impulsgenerator (MM-) erzeugten Impulse mit der Breite der Eingangsimpulse vergleicht und der - wenn die Breiten der Impulse nicht in Übereinstimmung sind - Impulse einer Breite entsprechend der Differenz abgibt, einen Impulsbreitendehner (PS) zum Dehnen des Ausgangssignales des Impulsbreitenvergleichers (NR₁), einen zweiten

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Impulsgenerator (MM ) , der Impulse einer vorbestimmten Breite nach jeder vorbestimmten Anzahl von durch den Impulsbreitenvergleicher (NR..) erzeugten Ausgangsimpulse abgibt, einen Addierer (OR₂), der eine ODER-Verknüpfung der Ausgangsimpulse des Impulsbreitendehners (PS) und der Ausgangsimpulse des zweiten Impulsgenerators (MM₂) vornimmt, und einen Motor (MT), der durch das Ausgangssignal des Addierers (OR,,) angetrieben ist und bewirkt, daß die Breite der Ausgangsimpulse des ersten Impulsgenerators (MM₁) abhängig vom Drehwinkel eingestellt ist.

2. Servoschaltung für Motoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Impulsgenerator (MM₂) derart arbeitet, daß die Breite seiner Ausgangsimpulse abhängig von einer Mindestimpulsbreite eingestellt ist, die zum Antreiben des Motores (MT) erforderlich ist.

3. Servorschaltung für Motoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Impulsgenerator (MM₂) derart arbeitet, daß die Breite seiner Ausgangsimpulse abhängig von der Spannungsquellen-Spannung eingestellt ist.

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