DE3042694A1 - DEVICE FOR DELIVERING INFORMATION DEPENDING ON THE POSITION OF A SYSTEM DRIVEN BY A STEERING MOTOR - Google Patents

Abstract

The device comprises a stepper motor (20, 21, 22) controlling, through intermediate wheelwork, a wheel (23) carrying at least one soft-iron cam (24) of triangular shape. On each wheel revolution, this cam passes in front of a fixed permanent magnet (25) which exerts a force of attraction on the cam. In a first phase, the attraction acts in the direction of motion of the wheel (23), this being equivalent to a reduction in the load of the motor, hence to a reduction in the time taken by the rotor (20) to perform its step. Then, when the cam moves past the magnet, the attraction acts in the direction opposite to the rotation of the wheel, this tending to increase the time taken by the rotor to perform its step. An electronic circuit detects these variations in duration of the steps of the rotor and delivers information characterising the position of the cam with respect to the magnet. <IMAGE>

Description

Einrichtung zur Abgabe von Informationen in Abhängigkeit von der StellungDevice for providing information depending on the position

eines von einem Schrittmotor angetriebenen Systemes Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abgabe von Inforiationen in Abhängigkeit von der Stellung eines von einem Schrittmotor angetriebenen Systemes, welche Einrichtung einen mit einem Frequenzteiler verbundenen Oszillator ausweist, der über eine Steuerschaltung den Schrittmotor steuert.a system driven by a stepper motor The present The invention relates to a device for delivering information as a function on the position of a system driven by a stepper motor, which device shows an oscillator connected to a frequency divider, which via a control circuit controls the stepper motor.

Es ist bekannt, dess die Zeit, die ein Schrittmotor für seine Drehbewegung benötigt, variabel ist, insbesondere in Funktion der Motorlast. Verschiedene Schaltungen für die Detektion der Drehbewegung eines Motors wurden bisher benutzt, sei es, um die Dauer der Motorimpulse an die Motor last anzupassen, sei es zur Steuerung des Motorlaufes, insbesondere bei raschem Laut. Diese Detektionsschaltungen eraöglichen meistens eine Abschätzung, wenn nicht sogar eine genaue Messung der Zeit, die der Motor für die Ausführung eines ganzen Schrittes oder eines Teiles davon benötigt.It is known that the time it takes a stepper motor to rotate required, is variable, in particular as a function of the engine load. Different circuits for the detection of the rotary motion of a motor were previously used, be it to adjust the duration of the motor pulses to the motor load, be it to control the Engine running, especially with a rapid sound. These detection circuits enable mostly an estimate, if not an accurate measurement, of the time the Motor required for the execution of a whole step or part of it.

Es ist nun Zweck der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung vorzusehen, die die Ermittlung der vom Motor für einen ganzen Schritt oder einen Teil davon benötigten Zeit verwendet und in der Lage ist, Intormationen zu liefern, die einer oder mehreren bestimmten Stellungen eines durch den Motor angetriebenen Räderwerkes oder der internen Programmierung einer Funktion der Schaltung entsprechen, für welche diese Informationen bestiFet sind.It is now the purpose of the present invention to provide a device which is the determination of the motor for a whole step or part of it needed time and is able to provide information that one or several specific positions of a gear train driven by the motor or correspond to the internal programming of a function of the circuit for which this information is confirmed.

Die erfindungegemässe Einrichtung zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich aus durch Mittel zur Aenderung der Motorlast, um eine charakteristische Folge von Aenderungen mindestens eines Teiles der Dauer eines Motorschrittes zu erzeugen, durch Detektionsmittel zur Abgabe eines Signales, das mindestens eine. Punkt der Motorstrom-Kennlinis entspricht, durch eine mit der Detektionsachaltung gekoppelte Idsntifikationsschaltung zur Bestimmung der durch die genannten Laständerungen erzeugten Differenz zwischen da. Erscheinen des genannten Signales und einer Bezugszeit, und durch eine mit der Identifikationsachaltung gekoppelt. Dekodierachaltung zur Abgabe von logischen Informationen, die der genannten charakteristischen Folge von Aenderungen von mindestens eine. Teil der Dauer eines Schrittes entsprechen, wobei. die genannten Informationen mindestens eine der Stellungen des genannten Systemes inbezug auf mindestens einen Teil der genannten Laständerungoc mittel identifizieren.The device according to the invention for solving this problem is characterized made up by means of changing the engine load to a characteristic consequence to generate changes of at least part of the duration of a motor step, by detection means for outputting a signal that at least one. Point corresponds to the motor current characteristic, through one with the detection circuit Coupled identification circuit for determining the load changes caused by the named load changes generated difference between da. Appearance of the mentioned signal and a reference time, and coupled to the identification circuit by one. Decoding implementation for Output of logical information that corresponds to the aforementioned characteristic sequence of Changes of at least one. Part of the duration of a step, where. the information mentioned at least one of the positions of the system mentioned Identify oc medium in relation to at least part of the named load change.

Die erfindungsgemässeEinrichtung weist den Vorteil auf, dass sie auf einfache und eindeutige Weise die Bestimmung einer oder mehrerer Stellungen des durch den Schrittmotor angetrieben Systems inbezug auf einen festen, äusseren Bezugspunkt ermöglicht.The device according to the invention has the advantage that it has simple and unambiguous way of determining one or more positions of the System driven by the stepper motor in relation to a fixed, external reference point enables.

Ein Ausführungebeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt: Die Fig. 1 den Verlauf des Stromes durch die Spule des Schrittmotors während der Ausführung eines Schritten; Die Fig. 2 eine Schaltung zur Detektion der Drehbewegung des Motors, die die Detektion der Punkte A und B in Fig. 1 ermöglicht.An exemplary embodiment of the invention will now be based on the drawing described in more detail. In the drawing: FIG. 1 shows the course of the current through the coil of the stepper motor during the execution of a step; Fig. 2 a Circuit for the detection of the rotational movement of the motor, the detection of the points A and B in Fig. 1 allows.

Die Fig. 3 eine Schaltung, die die Detektion des Punktes C von Fig. 1 ermöglichtß Die Fig. 4 einen Schrittmotor und erfindungsgemässe mittel zur Erzeugung einer charakteristischen Folge von Aenderungen der Drehbewegungezeit des Motors entsprechend einer bestimmten Stellung des durch den Motor angetriebenen Räderwerksi Die Fig. 5 die Kräfte, die auf die Mittel von Fig. 4 einwirken; Die Fig. 6 die Mittel zur Erzeugung einer zwei bestimmten Stellungen des Räderwerks entsprechenden Folge von Aenderungen; Die Fig. 7 erfindungegemässe Mittel zur Erzeugung einer Folge von Aenderungen, die einer komplexen Binärintormation entsprechen, welche die Programmierung einer internen Funktion der Schaltung ermöglicht; und Die Fig. 8 eine erfindungsgemässe Mass- und Decodierschaltung, welche die Identifikation der durch die Mittel von Fig. 4 erzeugten Folge von Aenderungen erlaubt.FIG. 3 shows a circuit which enables the detection of point C of FIG. 1 enables FIG. 4 a stepping motor and means according to the invention for generating a characteristic sequence of changes in the rotational movement time of the motor corresponding to a certain position of the gear train driven by the motor Fig. 5 shows the forces acting on the means of Fig. 4; the 6 shows the means for generating two specific positions of the gear train corresponding sequence of changes; 7 means according to the invention for generating a sequence of changes that correspond to a complex binary information, which allows programming of an internal function of the circuit; and Fig. 8 a measuring and decoding circuit according to the invention, which the identification the sequence of changes generated by the means of FIG. 4 is allowed.

Fig. 1 zeigt den typischen Verlauf des Stromes in der Motorspule eines Schrittmotors während des und gerade nach dem Motorimpule (Dauer des motorimpulses in diesem Beispiel: 8 ms = 8 Teilstr.). Am Anfang des Impulses nimmt der Strom zu, anschliessend nimmt er unter dem Einfluss der durch die Drehbewegung des Rotors erzeugten Cegen-EMK wieder etwas ab. In dieses ersten Teil kann man den Punkt A detektieren, der dem ersten Maximum der Kennlinie entspricht.Fig. 1 shows the typical course of the current in the motor coil of a Stepper motor during and just after the motor impulse (duration of the motor impulse in this example: 8 ms = 8 partial lines). At the beginning of the impulse the current increases, then he takes under the influence of the rotating movement of the rotor generated Cegen-EMF again somewhat. Point A can be found in this first part detect which corresponds to the first maximum of the characteristic.

Nachdem der Rotor eine ungefähr einem Schritt entsprechende Drehbewegung ausgeführt hat, wechselt die Gegen-EMK ihr Vorzeichen und der Strom steigt rasch bis zu seinem Maximalwert an. Man kann in diesem Bereich den Punkt E feststellen, nämlich dort, wo der Strom seinen Wert im Punkt A übersteigt.After the rotor has rotated approximately one step has carried out, the back EMF changes its sign and the current increases rapidly up to its maximum value. Point E can be found in this area, namely where the current exceeds its value at point A.

Nach dem Motorimpuls pendelt der Rotor etwas und stabilisiert sich dann in seiner Gleichgewichtslage. Er erzeugt dabei einen Wechselstrom, dessen Polarität bei jedem Wechsel des Drehsinns des Rotors umkehrt. Man kann in diesem Gebiet den Punkt C detektieren, der der-ersten Umkehr des Drehsinne des Rotors entspricht.After the motor pulse, the rotor oscillates a little and stabilizes then in its equilibrium position. It generates an alternating current, its polarity reverses each time the direction of rotation of the rotor is changed. One can use the Detect point C, which corresponds to the first reversal of the direction of rotation of the rotor.

Es ist offensichtlich, dass die Zeiten, zu welchen die Punkte A, 8 oder C erscheinen, in Funktion der Winkelgeschwindigkeit des Rotors ändern, wobei diese Geschwindigkeit mit der Motorlast abnimmt. In Fig. 1 sind zwei Strom verläufe gezeigt. Die ausgezogene Linie entspricht einer schwachen Motorlastet während die gestrichelt. Linie einer beträchtlich höheren Last entspricht. Zwischen diesen beiden Lastgrössen sind die Aenderungen tA, te und tC feststellbar, die den zeitlichen Differenzen im Auftreten der Punkte A, 8 und C in Funktion der Motorlast entsprechen. Es ist also möglich, indem man absichtlich durch mechanische oder magnetische Mittel eine Folge von bekannten Laständerungen erzeugt, eine entsprechende Folge von Aenderungen der Stellung der Punkte A, B und C zu erhalten und dann durch eine geeignete elektronische Schaltung diese Folge von Aenderungen zu detektieren, messen und decodieren, um die gewollte Information wiederherzustellen.It is obvious that the times at which points A, 8 or C appear, changing as a function of the angular speed of the rotor, where this speed decreases with the engine load. In Fig. 1 there are two streams gradients shown. The solid line corresponds to a weak engine load during the dashed. Line corresponds to a considerably higher load. Between these two The changes tA, te and tC can be determined for the load variables Differences in the occurrence of points A, 8 and C as a function of the engine load correspond. So it is possible by deliberately by mechanical or magnetic means generates a sequence of known load changes, a corresponding sequence of changes to obtain the position of points A, B and C and then through an appropriate electronic Circuit to detect, measure and decode this sequence of changes restore the desired information.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Schaltung zur Detektion der Punkte A und B von Fig. 1. Eine zum Strom in der Motorspule proportionale Spannung wird an den Eingang eines Verstärkers angelegt, nämlich an die uellenelektrode eines N-MOS-Transistors 1, dessen Gatter einerseits über eine Diode 4 und einen Widerstand 5 mit der Senke verbunden ist und anderseits an einen Kondensator 2 angeschlossen ist, dessen andere Elektrode mit dem negativen Pol der Speisung verbunden ist. Die Senke des Transistors 1 ist auch mit einem am positiven Poi der Speisung angeschlossenen Widerstand 3 und mit dem Gatter eines zweiten N-MOS-Transistors 6 verbunden, dessen Quelle mit dem negativen Pol der Speisung verbunden ist. Die Senke des Transistors 6 ist mit dem Eingang eines Verstärker/Invertera 7 und mit einem am positiven Pol der Speisung angeschlossenen Widerstand 8 verbunden. Ein N-MOS-Transistor 9, der zum Transistor 6 parallelgeschaltet ist, erhält auf sein Gatter ausser während des Motorimpulses ein positives Signal, so dass er ausserhalb des Motorimpulses leitend und während des Motor impulses gesperrt ist.Fig. 2 shows an example of a circuit for detecting the points A and B of Fig. 1. A voltage proportional to the current in the motor coil becomes applied to the input of an amplifier, namely to the source electrode of a N-MOS transistor 1, the gate of which on the one hand has a diode 4 and a resistor 5 is connected to the sink and on the other hand connected to a capacitor 2 whose other electrode is connected to the negative pole of the supply. the The sink of the transistor 1 is also connected to a positive poi of the supply Resistor 3 and connected to the gate of a second N-MOS transistor 6, whose Source is connected to the negative pole of the supply. The sink of the transistor 6 is with the input of an amplifier / inverter 7 and with one on the positive pole Resistor 8 connected to the supply. An N-MOS transistor 9, the is connected in parallel to transistor 6, receives on its gate except during the Motor pulse a positive signal, so that it is conductive outside of the motor pulse and is blocked during the motor pulse.

Es wird angenommen, dass die Motorimpulse kurz seien (einige Millisekunden) im Vergleich zu ihrer Wiederholungeperiode (eine bis mehrere Sekunden).It is assumed that the motor pulses are short (a few milliseconds) compared to their repetition period (one to several seconds).

Durch Wahl einer Zeitkonstante für den Kondensator 2 und den Widerstand 5 in der gleichen Grössenordnung wie die Wiederholungsfrequenz der Impulse ist die Entladung des Kondensators 2 in den Widerstand 5 während der Dauer des Motorimpulses vernachlässigbar. Man kann daher annehmen, dass sich der Kondensator 2 während der Dauer des Motorimpulses nur über die Diode 4 und den Widerstand 3 auf laden kann, wobei der letztere einen wesentlich kleiner en Wert aufweist als Jener des Widerstandes 5.By choosing a time constant for capacitor 2 and the resistor 5 is in the same order of magnitude as the repetition frequency of the pulses Discharge of the capacitor 2 into the resistor 5 during the duration of the motor pulse negligible. It can therefore be assumed that the capacitor 2 is during the Duration of the motor pulse can only be charged via diode 4 and resistor 3, the latter having a substantially smaller value than that of the resistance 5.

Weiter wird angenommen, dass die Transistoren 1 und 6, wie auch die Widerstände 3 und 8 jeweils ein Paar bilden. Da ausserhalb des Motorimpulses kein Strom in der Motorspule fliesst, ist die Spannung am Eingang des Verstärkere Null. Das Gatter-Quellen-Potential des Transistors 1 ist gleich der Schwelluertspannung dieses Transistors. Der Kondensator 2 lädt sich nicht, noch entlädt er sich und der Strom durch Widerstand 5 ist gleich null, wie auch die Spannung am Gatter von Transistor 6 gleich der Schwellwartspannung dieses Transistors ist. Dennoch ist das Potential an seiner Senke (Ausgang A) auf 2'0" da der Transistor 9 leitend ist.It is further assumed that transistors 1 and 6, as well as the Resistors 3 and 8 each form a pair. Since outside of the motor pulse there is no Current flows in the motor coil, the voltage at the input of the amplifier is zero. The gate-source potential of the transistor 1 is equal to the threshold voltage this transistor. The capacitor 2 does not charge, nor does it discharge and the current through resistor 5 is zero, as is the voltage at the gate of Transistor 6 is equal to the threshold voltage of this transistor. Still is the potential at its sink (output A) to 2'0 "because the transistor 9 is conductive.

Wenn der Motor impuls erscheinen, wird der Transistor 9 nicht leitend, gleichzeitig steigt jedoch die Eingangsspannung an, was das Gatter-quellen-Potential des Transistors 1 vermindert und damit auch den Strom in diesem Transistor 1 und im Widerstand 3. Das Gatterpotential von Transistor 6 steigt und das Potential an Ausgang A wird auf O" gehalten. Da die Spannung an der Senke von Transistor 1 ansteigt, wird die Diode 4 leitend und der Kondensator 2 lädt sich über die Diode 4 und den Widerstand 3, und zwar solange, als die Spannung am Eingang ansteigt. Wenn man den Punkt A von Fig. 1 erreicht, beginnt die zum Spulenstrom proportionale Eingang spannung zu sinken. Daher beginnt die Gatter-Quellen-Spannung von Transistor 1 zu steigen, wie auch der Strom durch diesen Transistor und durch Widerstand 3. Die Spannung am Gatter von Transistor 6 sinkt und fällt unter den Schwellwert für die Leitung, daher geht das Potential an Ausgang A auf "1". Da angenommen wurde, der Kondensator 2 könne sich während des Motorimpulses nicht in wesentlichem Umfange über Widerstand 5 entladen, bleibt die Spannung an den Klemmen dieses Kondensators konstant während der Zeit, während welcher der Ausgang A auf "1 n ist. Damit das Potential an diesem Ausgang auf "O" zurückkehrt, muss die Eingangsspannung von Neuem gleich oder größer werden als ihr Wert im Punkt A, was bei Punkt B von Fig. 1 geschieht.When the engine pulse appears, the transistor 9 is not conductive, at the same time, however, the input voltage rises, which increases the gate-source potential of transistor 1 and thus also the current in this transistor 1 and in resistor 3. The gate potential of transistor 6 rises and the potential rises Output A is held at O ". As the voltage at the drain of transistor 1 increases, the diode 4 is conductive and the capacitor 2 charges through the diode 4 and the Resistor 3 as long as the voltage at the input rises. If you have the Reached point A of Fig. 1, the input voltage proportional to the coil current begins to sink. Therefore, the gate-source voltage of transistor 1 begins to rise, as well as the current through this transistor and through resistance 3. The voltage at the gate of transistor 6 drops and falls below the threshold value for the line, therefore the potential at output A goes to "1". Since it was assumed the capacitor 2 cannot move to any significant extent during the motor pulse discharged through resistor 5, the voltage remains at the terminals of this capacitor constant during the time during which the output A is at "1 n. So that the If the potential at this output returns to "O", the input voltage must be renewed become equal to or greater than their value at point A, which happens at point B of FIG.

Man kann also sagen dass das Auftreten von Punkt A in Fig. 1 zusammenfällt mit dem Auftreten einer positiven Flanke im Signal am Ausgang At und dass das Auftreten von Punkt O mit dem Auftreten einer negativen Flanke im Signal am Ausgang A zusammenfällt> d.h. einer positiven Flanke im Ausgangseignal des Inverters 7 auf Ausgang B. Diese charakteristischen positiven Flanken können mit Hilfe eines Kondensators und eines Widerstandea abgeleitet und in der erfindungagemäseen Mess- und Decodierschaltung verwendet werden.It can thus be said that the occurrence of point A in FIG. 1 coincides with the occurrence of a positive edge in the signal at the output At and that the occurrence from point O coincides with the occurrence of a negative edge in the signal at output A> i.e. a positive edge in the output signal of the inverter 7 on output B. This characteristic positive edges can with the help of a capacitor and a Resistance a derived and in the measuring and decoding circuit according to the invention be used.

Die Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer Detektionaschaltung für den Punkt C von Fig. 1. Man findet in dieser Schaltung wieder den Eingangs-N-MOS-Transistor 1, der an seiner Quelleeine zum Strom in der Motorspule proportionale Eingangsspannung erhält. Da Gatter dieses Transistors ist mit dem Gatter und der Senke eines N-OS-Transistors.10 verbunden, dessen Quelle am negativen Pol der Speisung angeschlossen ist. Dieser Transistor ist mit Hilfe eines am positiven Speiaungspol angeschlossenen Widerstandes 11 polarisiert. Dieser Transistor 10 ist als Stromspiecjei geschaltet und gestattet, das Potential am Gatter von Transistor 1 auf einen Wert gleich der Schweliwertapannung dieses Transistors zu fixieren. Daher wird, wenn die Eingangsspannung positiv ist, der Transistor nichtleitend, weil seine Gatter-Quellen-Spannung kleiner als die Schwellwertspannung ist. Umgekehrt wird er leitend, wenn die Eingangaspannung negativ wird. Der Transistor 1 ist mit einer aus N-NOS-Transistoren 12 und 13 und am positiven Speisung pol angeschlossenen Widerständen 14 und 15 bestehenden bistabilen Schaltung verbunden, wobei die Senke von Transistor 1 mit dem Widerstand 14, der Senke von Transistor 12 und mit dem Gatter von Transistor 13 verbunden ist, während die Senke von Transistor 13 mit dem Widerstand 15 und mit dem Gatter von Transistor 12 verbunden ist. Dieser Punkt entspricht dem Ausgang C der Schaltung. Die Senke von Transistor 13 ist weiter noch mit der Senke eines N-MOS-Transistors 16 verbunden, dessen Quelle am negativen Speisungspol angeschlossen ist und dessen Gatter während des Motorimpulses ein positives Signal erhält. Diese Schaltung entspricht einem RS-Flip-Flop, dessen Rücketelleingang R mit dem Gatter von Transistor 16 und dessen Setzeingang S mit dem Gatter von Transistor 1 verbunden sind, wobei jedoch der letztere Traneistor an seiner Quelle und durch sehr schwache Signale gesteuert wird, ferner massen die Transistoren 1, 10 und 13 und die Widerstände 11, 14 und 15 jeweils gleich sein, wenn man will, dass der RS-Flip-Flop beim Nulldurchgang der Einganxspannung kippt.Fig. 3 shows an example of a detection circuit for the point C of Fig. 1. The input N-MOS transistor is again found in this circuit 1, which at its source has an input voltage proportional to the current in the motor coil receives. The gate of this transistor is connected to the gate and drain of an N-OS transistor. 10 whose source is connected to the negative pole of the supply. This Transistor is with the help of a resistor connected to the positive supply pole 11 polarized. This transistor 10 is connected as a current mirror and allows the potential at the gate of transistor 1 to a value equal to the threshold voltage to fix this transistor. Therefore, if the Input voltage is positive, the transistor is non-conductive because its gate-source voltage is lower than is the threshold voltage. Conversely, it becomes conductive when the input voltage becomes negative. The transistor 1 is one of N-NOS transistors 12 and 13 and at the positive supply pole connected resistors 14 and 15 existing bistable Circuit connected, the drain of transistor 1 to resistor 14, the Drain of transistor 12 and connected to the gate of transistor 13 while the drain of transistor 13 with resistor 15 and with the gate of transistor 12 is connected. This point corresponds to the output C of the circuit. The sink of transistor 13 is still connected to the drain of an N-MOS transistor 16, whose source is connected to the negative supply pole and whose gate is during of the motor pulse receives a positive signal. This circuit corresponds to a RS flip-flop, whose back input R to the gate of transistor 16 and its Set input S connected to the gate of transistor 1, but the latter Traneistor at its source and controlled by very weak signals, furthermore ground the transistors 1, 10 and 13 and the resistors 11, 14 and 15 equally be if you want the RS flip-flop at the zero crossing of the input voltage tilts.

Während des Motorimpulses ist Transistor 16 leitend und der Ausgang C auf "O", während Transistor 12 nichtleitend ist. Während des Impulses ist die Eingangespannung positiv und der Transistor 1 ist ebenfalls nichtleitend.During the motor pulse transistor 16 is conductive and the output C to "O" while transistor 12 is non-conductive. During the impulse is that Input voltage positive and transistor 1 is also non-conductive.

Das Gatterpotential von Transistor 13 ist daher höher als die Schwellwertspannung und dieser Transistor ist leitend. Am Ende des Motorimpulses wird der Transistor 16 nichtleitend, der Ausgang C bleibt jedoch auf ttOX wegen des im Transistor 13 fliesssnden Stromes. Man muss abwarten, bis die Eingangsepannung negativ wird, was bei Punkt C von Fig. 1 geschieht, damit Transistor 1 wieder leitend wird. In diesem Augenblick fällt die Gatterspannung von Transistor 13 unter den Schweliwert für Lsitung und der Ausgang C geht auf "1", was bewirkt, dass Transistor 12 leitend wird und des Gatter potential von Transistor 13 auf "0" blockiert wird, bis ein neuer Motorimpuls auftritt, was den Transistor 16 leitend macht, den Ausgang C auf "0" bringt und den Transistor 12 sperrt.The gate potential of transistor 13 is therefore higher than the threshold voltage and this transistor is conductive. At the end of the motor pulse the transistor will 16 non-conductive, but output C remains at ttOX because of the in transistor 13 flowing stream. You have to wait until the input voltage becomes negative, what happens at point C of Fig. 1 so that transistor 1 becomes conductive again. In this Momentarily the gate voltage falls of transistor 13 among the Threshold for Lsitung and the output C goes to "1", which causes the transistor 12 becomes conductive and the gate potential of transistor 13 is blocked to "0", until a new motor pulse occurs, which makes transistor 16 conductive, the output C brings to "0" and the transistor 12 blocks.

Man kann daher sagen, dass das Erscheinen einer positiven Flanke im Signal von Ausgang C mit dem Auftreten von Punkt C in Fig. 1 zusammenfällt.It can therefore be said that the appearance of a positive edge in the Signal from output C coincides with the occurrence of point C in FIG.

Die Detektionsschaltungen gemäss Fig. 2 und 3 sind mögliche Ausführung*-formen. Man könnte ebensogut andere Schaltungseuelegungen verwenden oder andere charakteristische Punkte des Stromverleufes detektieren. Man könnte auch andere Systeme für die Detektion der Drehbewegung des Motors benützen, insbesondere Kollektorsysteme usw.The detection circuits according to FIGS. 2 and 3 are possible designs. Other circuit configurations or other characteristic ones could just as well be used Detect points of current flow. One could use other systems for detection the rotary motion of the motor, especially collector systems etc.

Es ist nicht notwendig, einen ganzen Schritt mit hoher Genauigkeit zu detektieren. So entspricht die Detektion des-Punktes A ungefähr einem halben Schritt, die Detektion von Punkt 3 etwas weniger als einem ganzen Schritt und die Detektion von Punkt C etwas mehr als einem ganzen Schritt, wobei 3edoch lediglich die Aenderungen der Zeitpunkte des Auftretens dieser Punkte von Interesse sind.It is not necessary to take a whole step with high accuracy to detect. So the detection of point A corresponds to approximately half Step, the detection of point 3 a little less than a full step and the Detection of point C a little more than a full step, but only the changes in the times of occurrence of these points are of interest.

In Fig. 4 ist ein 2-poliger Schrittmotor erkennbar, der pro Schritt eine halbe Umdrehung ausführt. Dieser Motor besitzt einen tagnetisierten Rotor 20 einen Stator 21 und eine Motorspule 22. Der Rotor treibt über ein zwischen geschaltetes Räderwerk ein Rad 23 an, das einen Nocken in Gestalt eines dreieckigen Weicheisenstückes 24 trägt. Dieser Nocken 24 läuft bei jedem Umgang vor einem Permanentmagneten 25 durch. Letzterer übt auf den Nocken wenn dieser nahe durchläuft, wegen des im Weicheisenetück erzeugten magnetischen Flusses eine Anziehung auf den Nocken aus. In Fig. 5 kann man feststellen, dass zunächst die Anziehung in der gleichen Richtung wirkt wie der Drehsinn des Rades 23, was eine Erleichterung der Rotordrehung, d.h eine Verminderung der Motorlast, also eine Verkürzung der für einen Rotorschritt benötigten Zeit bewirkt. Wenn jedoch der Nocken 24 den Magneten 25 überholt, wirkt die Anziehungskraft im Gegensinn zum Drehsinn des Rotors, was den Motor bremst und eine Verlängerung der Zeit bewirkt, die der Rotor für einen Schritt braucht. Der Durchgang des Nockens 24 vor dem magneten 25 drUckt sich also aus in einem plötzlichen Wechsel der vom Rotor fUr den Schritt benötigten Zeit von einem Wert unterhalb des Normalwertes suf einen Wert oberhalb dieses Normaiwertes. Es ergibt sich daraus eine charakteristische Folge von Zeitänderungen tA> tB und tc. Durch Detektion, Messung und Decodierung dieser charakteristischen Folge mit Hilfe einer geeigneten elektronischen Schaltung kann man die der Stellung des Nockens 24 inbezug auf den Magneten entsprechende Information wiederherstellen, welche Stellung einer bestimmten Winkelstellung des Rades 23 entspricht. Diese bestimmte Stellung kann z.B. der Stellung 0 eines durch das Rad 23 angetriebenen Zeigers einer Anzeige entsprechen.In Fig. 4, a 2-pole stepper motor can be seen, the per step half a turn. This motor has a magnetized rotor 20 a stator 21 and a motor coil 22. The rotor drives via an interposed Gear train a wheel 23, which has a cam in the form of a triangular piece of soft iron 24 wears. This cam 24 runs in front of a permanent magnet 25 each time it is handled by. The latter exercises on the cam when it passes close, because of the in the soft iron piece generated magnetic flux creates an attraction on the cam. In Fig. 5 can one can find that initially the attraction acts in the same direction as the Direction of rotation of the wheel 23, which facilitates the rotation of the rotor, i.e. a decrease the motor load, i.e. a reduction in the time required for a rotor step. However, when the cam 24 overtakes the magnet 25, the attractive force acts in the Opposite direction to the direction of rotation of the rotor, which brakes the motor and an extension of the Time that the rotor needs for one step. The passage of the cam 24 in front of the magnet 25 is expressed in a sudden change in the from Rotor time required for the step of a value below the normal value suf a value above this normal value. It results in a characteristic Sequence of time changes tA> tB and tc. Through detection, measurement and decoding this characteristic sequence with the help of a suitable electronic circuit the position of the cam 24 with respect to the magnet can be used Restore information about the position of a specific angular position of the Wheel 23 corresponds. This particular position can, for example, correspond to position 0 of a the wheel 23 driven pointer correspond to a display.

Man kann auch vorsehen, dass entweder der Magnet 25 oder der Nocken 24 bewegbar sind und konzentrisch zum Rad 23 uerschoben werden können. In diesem Falle könnte die bestimmte, detektierte Stellung bei einem drehbaren Programmgaber der Einschaltung oder Ausschaltung einer Funktion entsprechen.It can also be provided that either the magnet 25 or the cam 24 are movable and can be pushed over concentrically to the wheel 23. In this The case could be the specific, detected position in the case of a rotatable programmer correspond to the activation or deactivation of a function.

Die Fig. 6 zeigt eine Einrichtung dieser Art, bei welcher man eine Folge von Aenderungen erzeugt, die zwei bestimmten Stellungen des Räderwerks entsprechen wobei eine dieser Stellungen veränderbar ist. In Fig. 6 ist wiederum der Magnet 25 und der Weicheisennocken 24 vorhanden, weiter aber noch ein zweiter Weicheisennocken 26, der konzentrisch zur Achse des Rades 23 verschoben werden kann, um seine Winkelstellung inbezug auf den Nocken 24 zu ändern. Jener Teil des Nockens 26, der dem Magneten 25 gegenüber liegen kann, ist mit zwei Spitzen versehen, dies im Gegensatz zum Nocken 24, der nur eine Spitze aufweist. Dies ermöglicht eine UnterscheSdung zwischen den vom Nocken 26 bewirkten Aenderungen und den vom Nocken 26 bewirkten Aenderungen. Tatsächlich bewirkt der Nocken 26 wegen seiner zwei Spitzen zwei plötzliche Wechsel in der vom Rotor für seinen Schritt benötigten Zeit von einem Wert unterhalb des Normalwertes auf einen Wert oberhalb des Normaluertes, wobei die beiden Wechsel durch eine bekannte Anzahl von Schritten voreinander getrennt sind. Es ist daher möglich, mit Hilfe einer geeigneten Decodierschaltung die zur Stellung des Nockens 24 gehörige Teilinformation von der zur Stellung des Nockens 26 gehörigen zu trennen und so diese beiden bestimmten Stellungen zu erkennen.Fig. 6 shows a device of this type, in which one Sequence of changes generated which correspond to two specific positions of the gear train one of these positions can be changed. In Fig. 6 is again the magnet 25 and the soft iron cam 24 are present, but also a second soft iron cam 26, which can be shifted concentrically to the axis of the wheel 23, around its angular position in relation to the cam 24 to change. That part of the cam 26 that the magnet 25 can be opposite, is provided with two points, this in contrast to the cam 24, which has only one point. This enables a distinction between the changes effected by the cam 26 and those effected by the cam 26 Changes. In fact, because of its two peaks, the cam 26 causes two abrupt ones Change in the time required by the rotor for its step from a value below the normal value to a value above the normal value, with the two changes are separated from each other by a known number of steps. It is therefore possible, with the help of a suitable decoding circuit, the setting of the cam 24 associated partial information from that associated with the position of the cam 26 to separate and so to recognize these two specific positions.

Die erste bestimmte Stellung kann der Einschaltung einer Vorrichtung entsprechen und die zweite bestimmte Stellung deren Ausschaltung. Es ist ersichtlicht dass man automatisch über eine zusätzliche Information verfügt, die der Differenz zwischen diesen beiden Stellungen entspricht und im vorliegenden Fall die Einschaltedauer der Vorrichtung darstellt. Es ist leicht, durch elektronische Mittel auch diese zusätzliche Information nachzuweise , die soviele verschiedene Werte aufweisen kann, wie der Nocken 26 bestimmte Stellungen inbezug auf den Nocken 24 haben kann. Diese program-Rierbare Information kann verwendet werden zur Festlegung des Wertes einer internen Funktion der elektronischen Schaltung, z.B. der Geschwindigkeit, Frequenz, Spannung etc.The first particular position can turn on a device correspond and the second specific position their deactivation. It is evident that one automatically has additional information available, that of the difference corresponds between these two positions and, in the present case, the switch-on duration represents the device. It is easy to do this by electronic means too provide evidence of additional information that can have so many different values, how the cam 26 can have certain positions with respect to the cam 24. These Programmable information can be used to determine the value of a internal function of the electronic circuit, e.g. speed, frequency, Tension etc.

Im Falle von Fig. 6 hängt die für die Programmierung einer internen Funktion der Schaltung bestimmte Information von durch das Räderwerk bestimmen relativen Stellungen ab. Diese Programmierinformation kann aber auch direkt eingegeben werden. In Fig. 7 ist eine Konfiguration angegeben, welche die direkte Eingabe einer binären Information ermöglicht. Bei diesem Beispiel wirkt der Magnet 25 direkt mit einem auf dem Rad 23 montierten Weicheisenkranz 27. Dieser Kranz 27 weist Zähne mit unterschiedlicher Tiefe des Kranzes 279-auf wobei jeder Zahn der Verschiebungfum einen schritt entspricht. Uiese Vorrichtung basiert auf der Detektion von Punkt A von Fig. 1, der während des ersten Teiles der Ratordrshung auftritt. Während dieses ersten Teiles hat die Spitze des Zahnes das Bestreben, dem Magneten 25 gagenüberzubleiben, was den Rotor bremst und dadurch die fUr den ersten Teil des Schrittes benötigte Zeit erhöht. Wenn der Zahn wenig Tiefe aufweist, ist die Bremsung schwach, wenn er dagegen tief ist, ist die Bremsung stärker. Wenn man annimmt, die wenig tiefen Zähne enteprächen den logischen Zuständen 't02' und die tiefen Zähne den logischen Zuständen "1", dann kann man durch Verändern der Tiefe eine komplexe binäre Information eingeben. Wenn die logischen Zubrände "0" durch kurze Durchgangszeiten und die logischen Zustände nl" durch lange Durchgangszeiten dargestellt werden, dann kann man den Uebergang von einem logischen Zustand nO" zu einem logischen Zustand "1" leicht feststellen als eine charakteristische Erhöhüng der Durchgangszeit von Punkt A und umgekehrt was erlaubt, die binäre Information nachzuweisen.In the case of FIG. 6, the programming for an internal Function of the circuit certain information from determined by the gear train relative Positions off. This programming information can also be entered directly. In Fig. 7 a configuration is given which allows the direct input of a binary Information enables. In this example, the magnet 25 acts directly with one mounted on the wheel 23 Soft iron wreath 27. This wreath 27 has Teeth with different depths of the ring 279-on each tooth of the displacementfum corresponds to one step. This device is based on point detection A of Fig. 1 which occurs during the first part of the ratordrshung. During this In the first part, the tip of the tooth tends to stay above the magnet 25, which brakes the rotor and thereby the necessary for the first part of the step Time increases. If the tooth has little depth, the braking is weak, if on the other hand, if it is deep, the braking is stronger. If one assumes the little deep ones Teeth correspond to the logical states 't02' and the deep teeth the logical states In states "1", complex binary information can be obtained by changing the depth input. If the logical "0" fires through short transit times and the logical States nl "are represented by long transit times, then one can use the Transition from a logic state nO "to a logic state" 1 "is easy determine as a characteristic increase in the transit time of point A and conversely, which allows to prove the binary information.

Es ist also möglich, in die Schaltung eine binäre Information einzugeben, die so viele Bits aufweisen kann, wie das Rad Schritte braucht, um eine Umdrehung auszuführen. Diese Binärinformation kann wie jede andere serielle Binärinformation verwendet wrden. Einige Bits können z.B. reserviert sein für einen Identifikationscode am Anfang der Information, andere für einen Paritätscode, um die Einführung von falschen Informstionen-infolge von momentanen, im Motor oder Räderwerk auftretenden Störungen (Schläge, Vibrationen, magnetische Störungen usw.) 7u verhindern. It is therefore possible to enter binary information into the circuit, which can have as many bits as it takes the wheel steps to complete one revolution to execute. This binary information can be like any other serial binary information would be used. For example, some bits can be reserved for an identification code at the beginning of the information, others for a parity code to introduce the incorrect information - as a result of momentary information occurring in the engine or gear train Prevent interference (impacts, vibrations, magnetic interference, etc.) 7u.

Bei den bis dahin beschriebenen Fällen wurden die Aenderungen der Motorlast immer durch magnetische Mittel erzeugt, welche leicht zu realisieren sind und keine Reibung aufweisen. Man könnte jedoch ähnliche Resultate auch mit vollständig mechanischen Mitteln erreichen, z.B. mit Federn, die mit vom Räderwerk sngetriebenen Nocken zusammenwirken.In the cases described up to then, the changes to Motor load always generated by magnetic means, which are easy to implement and have no friction. However, one could get similar results with completely mechanical means, e.g. with springs, which are driven by the gear train Cooperate cams.

Die Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer erfindungegemässen Mess- und Decoder~ schaltung, welche die Decodierung der durch die in Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen Mittel erzeugten Folge von Aenderungen ermöglicht. Sie weist einen Quarzoszillator 30 auf> dessen Ausgang am Eingang 31a eines Frequenzteilers 31 angeschlossen ist, welcher an seinen Ausgängen Rechtecksignale abgibt. Die Frequenzen dieser Signale sind: 4 kHz am Ausgang 31b, 64 Hz am Ausgang 31c und 0,5 Hz am Ausgang 31d Dieser Ausgang 31d ist am Takte in gang 32a eines D-Flip-Flops FF32 und über einen Inverter 33 am Takteingang 34a eines D-Flip-Flops FF34 angeschlossen. Die Setzeingänge 32b und 34b sind mit dem Ausgang 31c des Teilers 31 verbunden und die 0-Eingänge 32c und 34c mit dem negativen Pol der Speisung. Die Ausgänge 32d und :34d von FF32 und FF34 sind je mit dem Eingang eines Leistungsinvertere 35 bezw. 36 verbunden, deren Ausgänge je mit einer der Klemmen der Motorspule 37, mit der Quelle eines der N-MOS-Transistoren 38 und 39 und mit dem Gatter des andern der Transistoren verbunden sind. Die Senken der Transistoren 38 und 39 sind gemeinsam mit dem Eingang 40a einer Detektionsschaltung 40 verbunden, die z.B. einen Aufbau aufweist, wie er in Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurde. Der Ausgang 40b dieser Detektionsachaltung, der z.B.8 shows an example of a measuring and decoder according to the invention circuit, which the decoding of the described in connection with FIG Means generated sequence of changes allows. It has a crystal oscillator 30 connected to> its output at input 31a of a frequency divider 31 which emits square-wave signals at its outputs. The frequencies of these signals are: 4 kHz at output 31b, 64 Hz at output 31c and 0.5 Hz at output 31d of this Output 31d is at the clock in gang 32a of a D flip-flop FF32 and via an inverter 33 connected to the clock input 34a of a D flip-flop FF34. The set inputs 32b and 34b are connected to the output 31c of the divider 31 and the 0 inputs 32c and 34c to the negative pole of the supply. The outputs 32d and: 34d of FF32 and FF34 are each with the input of a power inverter 35 respectively. 36 connected, their Outputs each with one of the terminals of the motor coil 37, with the source of one of the N-MOS transistors 38 and 39 and connected to the gate of the other of the transistors. The sinks the transistors 38 and 39 are common to the input 40a of a detection circuit 40, which has, for example, a structure as described in connection with Fig. 2 has been described. The output 40b of this detection circuit, e.g.

dem Ausgang B des Schaltbildes von Fig. 2 entspricht, wird mit Hilfe eines Kondensators 41 und eines Widerstandes 42 differenziert, um bein Erielleinee einer positiven Flanke im Signal am Ausgang 40b einen positiven Impuls zu erhalten. Dieser Impuls wird an den Setzeingang 43a eines durch vier teilenden Teilers 43 angelegt, ferner an den Rücketelleingang 44a eines durch acht teilenden Johnson-Zählers 44, an die Takteingänge 45a, 46a und 47a der D-Flip-Flops FF45, FF46 und Ff47, wie auch an den Eingang eines llerstärker/Inverters 48, dessen Ausgang mit den Takteingängen 49a, 50e, 51a und 52a der D-flip-flop FF49, FF50, FF51 und FF52 verbunden ist. Der Eingang 43b des Teilers 43 ist mit dem Ausgang 31b des Teilers 31 verbunden, und sein Ausgang 43c mit dem Eingang 44b des Johnson-Zählsrs 44. Die Ausgänge 44c, 44d und 44e entsprechen den Zähiständen 1, 2 und 3 dieses Dohnson-tählers und sind mit den Eingängen eines 0DER-Tores 53 verbunden, dessen Ausgang am Eingang 54a eines NOR-Tores 54 und am Eingang 46b des Flip-Flops FF46 angeschlossen ist. Die den Zähiständen 4, 5 und 6 entsprechenden Ausgänge 44f, 449 und 44h des Dohnson"Zählers 44 sind an den Eingängen eines ODER-Tores 55 angeschlossen, dessen Ausgang iit dem Eingang 54b des NDR-Tores 54 und mit dem Eingang 47b von FF47 verbunden ist.corresponds to the output B of the circuit diagram of FIG a capacitor 41 and a resistor 42 differentiated in order to produce a serial line a positive edge in the signal at output 40b to receive a positive pulse. This pulse is sent to the set input 43a of a divider 43 that divides by four is also applied to the reset input 44a of a Johnson counter that divides by eight 44, to the clock inputs 45a, 46a and 47a of the D flip-flops FF45, FF46 and Ff47, such as also to the input of an amplifier / inverter 48, the output of which is connected to the clock inputs 49a, 50e, 51a and 52a the D-flip-flop FF49, FF50, FF51 and FF52 is connected. Of the Input 43b of divider 43 is connected to output 31b of divider 31, and its output 43c with the input 44b of the Johnson counter 44. The outputs 44c, 44d and 44e correspond to the counts 1, 2 and 3 of this Dohnson counter and are with connected to the inputs of a 0DER gate 53, the output of which at input 54a is a NOR gate 54 and is connected to input 46b of flip-flop FF46. The tough ones 4, 5 and 6 are outputs 44f, 449 and 44h of Dohnson 's counter 44, respectively connected to the inputs of an OR gate 55, the output of which iit the input 54b of the NDR gate 54 and is connected to the input 47b of FF47.

Der Ausgang von Tor 54 ist mit dem 0-Eingang 45b von FF45 verbunden. Der Eingang 49 b von FF49 ist mit dem ausgang 47c von FF47 verbunden. Der Eingang 50b von FF50 ist mit dem Ausgang eines UND-Tores 56 verbunden, dessen Eingang 56a am 9Ausgang 49c von FF49 und dessen Eingang 56b am Q-Ausgang 46c von FF46 angeschlossen ist. Der Eingang Sib von FF51 ist mit dem Ausgang eines UND-;Tores 57 verbunden, dessen Eingang 57a am a-Ausgang 50c von FF50 und dessen Eingang 57b am Q-Ausgang 47c von FF47 angeschlossen ist. Der D-Eingang von FF52 ist mit dem Ausgang eines UND-Tores 58 verbunden, dessen Eingang 58a am Q-Ausgang 51c von FF51 und dessen Eingang 58b am Q-Ausgang 45c von FF45 angeschlossen ist.The output of gate 54 is connected to the 0 input 45b of FF45. The input 49b of FF49 is connected to the output 47c of FF47. The entrance 50b of FF50 is connected to the output of an AND gate 56, whose input 56a connected to 9 output 49c of FF49 and its input 56b to Q output 46c of FF46 is. The input Sib of FF51 is connected to the output of an AND gate 57, its input 57a at the a output 50c of FF50 and its input 57b at the Q output 47c of FF47 is connected. The D input of FF52 is connected to the output of a AND gate 58 connected, its input 58a at the Q output 51c of FF51 and its Input 58b is connected to the Q output 45c of FF45.

Die Arbeitsweise der Schaltung wird nachBolgend beschrieben. Dabei wird zur Vereinfachung angenommen, dass die Teiler mit der negativen Flanke ihres Taktimpulses und dass die Zähler und Flip-Flops mit der positiven Flanke ihres Taktimpulses betätigt werden. Der Oszillator 30, der Teiler 31 und die Flip-Flops FF32 und FF34 bilden zusammen einen Generator für alternierende Motorimpulss für die Speisung des zweipoligen Motors. Der Q-Ausgang 32d von FF32 geht auf "0" bei der positiven Flanke des 0,5 Hz-Signales am Ausgang 31d des Teilers 31 und kommt dann auf "1" zurück, wenn das 64 Hz-Signal an Ausgang 31 c auf "1 zurückkommt, und betätigt dabei den Setzeingang 32b. Der Ausgang des Leistungsinvertera 35 gibt dann einen ungeraden, positiven Impuls mit einer Dauer von 8 me an die Spule 37 ab. Der 0Ausgang 34d von FF34 geht bei der negativen Flanke des 0,5 Hz-Signeles an Ausgang 31d auf t0" und kommt am Ende der 8 ms wieder auf "1", wenn der Setzeingang 34b auf 1 geht. Der Ausgang des Leistungsinverters 36 gibt nun einen geraden, positiven Impuls mit einer Dauer von 8 ms an die Spule 37 ab.The operation of the circuit is described below. Included for the sake of simplicity it is assumed that the divisors start with the negative edge of their Clock pulse and that the counters and flip-flops with the positive edge of their clock pulse be operated. The oscillator 30, the divider 31 and the flip-flops FF32 and FF34 together form a generator for alternating motor pulses for the supply of the two-pole motor. The Q output 32d of FF32 goes to "0" when it is positive Edge of the 0.5 Hz signal at output 31d of divider 31 and then comes to "1" back when the 64 Hz signal at output 31c comes back to "1, and actuates it the set input 32b. The output of the power inverter 35 then gives an odd, positive Pulse with a duration of 8 me from the coil 37. The 0 output 34d of FF34 goes on the negative edge of the 0.5 Hz signal at output 31d to t0 "and comes on At the end of the 8 ms back to "1" when the set input 34b goes to 1. The outcome of the Power inverter 36 is now a straight, positive pulse with a duration of 8 ms from the coil 37.

Diese Spule wird so mit Impulsen mit einer Dauer von 8 me mit abwechselnder Polarität und mit einer Repetitionsfrequenz von 1 Hz beliefert. Während des ungeraden Impulses ist der Transistor 39 leitend und überträgt an den Eingang 40a der Detektionsschaltung eine zum in der Spule fliesssnden Strom proportionale Spannung geringer Amplitude, wobei diese Spannung dem Spannungsabfall des Leistungsverstärkere 36 entspricht. Während des geraden Impulses ist der Transistor 38 leitend und es wird der Spannungsabfall im Leistungsverstärker 35 an den Eingang 40a übertragen. Wir haben also am Eingang der Schaltung 40 eine zum Spulenstrom proportionale Spannung, die es erlaubt, am Ausgang 40b ein dem Punkt B von Fig. 1 entsprechendes positives Signal erscheinen zu lassen, wie dies für das Schaltbild von Fig. 2 beschrieben wurde.This coil is so alternated with pulses with a duration of 8 me Polarity and supplied with a repetition frequency of 1 Hz. During the odd Pulse, the transistor 39 is conductive and transmits to the input 40a of the detection circuit a voltage of low amplitude proportional to the current flowing in the coil, this voltage corresponding to the voltage drop of the power amplifier 36. During the even pulse, the transistor 38 is conductive and there is the voltage drop transmitted in the power amplifier 35 to the input 40a. So we have at the entrance the circuit 40 a voltage proportional to the coil current, which allows the Output 40b a positive signal corresponding to point B of FIG. 1 appear to leave, as was described for the circuit diagram of FIG.

Der durch vier teilende Zähler 43 erhält an seinem Eingang ein Signal von 4096 Hz und gibt an den Eingang 44b des Johnson-Zählers 44 ein Signal mit einer Frequenz von 1024 Hz ab. Dieser Johnson-Zähler teilt durch acht, so dass er an seinen Ausgängen Signale mit einer Frequenz von 128 Hz abgibt, d.h. ein ganzzahliges Vielfaches von 1 Hz. Die Motorimpulse, d.h. die Signale am Ausgang 40b der Detektionsechaltung 40 sind daher mit den Ausgangsaignalen des Dohnsonzählers synchronisiert. Wenn auf diesem Ausgang eine positive Flanke erscheint, wird der Teiler 43 und der Johnsonzähler 44 auf Null zurückgestellt. Wenn die nächste positive Flanke am Ausgang 40b eine Sekunde später erscheint mit einer Abweichung unterhalb + 1 ms, so erscheint er entweder während der Zähler 44 auf Zählstand 7 (Voreilung) oder während der Zähler auf Zählstand 0 (Gleichheit oder Nacheilung) ist.The counter 43 dividing by four receives a signal at its input of 4096 Hz and is at the input 44b of the Johnson counter 44 a signal with a Frequency from 1024 Hz. This Johnson counter divides by eight, so it's at his Outputs signals with a frequency of 128 Hz, i.e. an integer multiple of 1 Hz. The motor pulses, i.e. the signals at the output 40b of the detection circuit 40 are therefore synchronized with the output signals of the Dohnson counter. When on If a positive edge appears at this output, the divider is 43 and the Johnson counter 44 reset to zero. If the next positive edge at output 40b is a A second later appears with a deviation below + 1 ms, this is how it appears either while counter 44 is at count 7 (lead) or while the counter is at count 0 (equality or lag).

In diesen beiden Fällen sind die Ausgänge 44c bis 44h auf "O", ebenso die Ausgänge der ODER-Tore 53 und 55. Der Ausgang von Tor 54 ist daher auf "1", ebenso der Eingang von FF45, der auf "1" geht. Die Flip-Flops FF46 und FF47 bleiben auf "0".In both of these cases, outputs 44c to 44h are "O" as well the outputs of OR gates 53 and 55. The output of gate 54 is therefore "1", likewise the input of FF45, which goes to "1". The FF46 and FF47 flip-flops remain to "0".

Wenn die positive Flanke am Ausgang 40b mit einer Voreilung von mshr als 1 ms eintrifft, dann ist der Zähler 44 bei ihrem Eintreffen auf einem der Zählstände 6, 5 oder 4. In diesem Falle ist einer der Ausgänge 44f, 449 oder 44h auf "1", ebenso der Ausgang von Tor 55, während die Ausgänge der Tore 53 und 54 auf nO" bleiben. FF47 geht daher auf "1", während FF45 und FF46 auf "O" bleiben.If the positive edge at output 40b is advanced by mshr than 1 ms arrives, then the counter 44 is on one of the counts when it arrives 6, 5 or 4. In this case, one of the outputs 44f, 449 or 44h is at "1", as well the output of gate 55, while the outputs of gates 53 and 54 remain at nO ". FF47 therefore goes to "1", while FF45 and FF46 remain to "O".

Wenn die positive Flanke am Ausgang 40b mit einer Nacheilung von mehr als 1 ms eintrifft, dann ist der Zähler 44 bei ihrem Eintreffen auf einem der Zählstände 1, 2 oder 3. In diesem Falle ist einer der Ausgänge 44c, 44d oder 44e auf 1", ebenso der Ausgang von Tor 53, während die Ausgänge der Tore 54 und 55 auf "0" bleiben. Der Ausgang Q von FF46 geht daher auf "1", während FF45 und FF47 auf "O" bleiben.If the positive edge at output 40b with a lag of more than 1 ms arrives, then the counter 44 is on one of the counts when it arrives 1, 2 or 3. In this case one of the outputs 44c, 44d or 44e is at 1 ", as well the output of gate 53, while the outputs of gates 54 and 55 remain at "0". The output Q of FF46 therefore goes to "1", while FF45 and FF47 remain to "O".

Man kann also feststellen, dass nur einer der drei Flip-Flops auf "1" isti FF45 entspricht Abweichungen unterhalb 1 ms; FF46 entspricht einer Nacheilung von mehr als 1 ms und FF47 einer Voreilung von mehr als 1 ms. Es handelt sich also um eine ziemlich primitive Mesechaltung, aber dennoch um eine Oecodierschaltung, die in der Lage ist, zu unterscheiden zwischen wichtigen Aenderungen der Dauer von einem Motorimpuls zum nächsten und schwachen Aenderungen wegen normalen Schwankungen des Lastdrehmomentes des Motors.So you can tell that only one of the three flip flops is on "1" isti FF45 corresponds to deviations of less than 1 ms; FF46 corresponds to a lag of more than 1 ms and FF47 a lead of more than 1 ms. So it is a rather primitive measurement circuit, but still an encoding circuit, which is able to distinguish between important changes in the duration of one motor pulse to the next and slight changes due to normal fluctuations the load torque of the motor.

Es ist jedoch vorteilhaft, eine etwas weiter entwickelte Decodierschaltung vorzusehen, welche in der Lage ist, zu unterscheiden zwischen einer absichtlich erzeugten charakteristischen Folge von Aenderungen und einer inkohärenten Folge wegen Schlägen, Vibrationen oder magnetischen Störungen, welche auf den Motor einwirken.However, it is advantageous to have a slightly more sophisticated decoding circuit to provide which one is able to distinguish between an intentional generated characteristic sequence of changes and an incoherent sequence due to blows, Vibrations or magnetic disturbances affecting the motor.

Wenn man erneut Bezug nimmt auf Fig. 5, wechselt also die Durchgangazeit von einem Normalwert auf einen Wert unterhalb des Normalwertes, was eine Uorvarschiabung von Punkt E in Fig. 1 bedeutet. Daher geht FF47 auf "1.Referring again to FIG. 5, the transit time thus changes from a normal value to a value below the normal value, which is a Uorvarschiabung of point E in Fig. 1 means. Therefore FF47 goes to "1.

Am Ende des Nullstell-Impulses geht der Ausgang von Inverter 46 auf "1", was FF49 auf "1" gehen lässt.At the end of the zeroing pulse, the output of inverter 46 opens "1", which makes FF49 go to "1".

Beim nächsten Schritt wechselt die Durchgangszeit von einem Wert unterhalb des Normalwertes auf einen Wert oberhalb des Normalwertes. Dieamal geht FF46 auf "1" während FF47 auf "O" zurückkommt. Der Ausgang von Tor 56 geht auf "1" und FF50 geht auf "1", während FF49 auf "0" zurückkommt. FF50 geht nur auf "1", weil ein Schritt vorher FF49 auf "1" gegangen ist.und damit Tor 56 öffnete.In the next step, the transit time changes from a value below the normal value to a value above the normal value. Dieamal goes to FF46 "1" while FF47 returns to "O". The output of gate 56 goes to "1" and FF50 goes to "1", while FF49 comes back to "0". FF50 only goes to "1" because one Step before FF49 went to "1" and thus gate 56 opened.

Beim nächsten Schritt wechselt die Durchgangazeit von einem Wert oberhalb des Normalwertes wieder auf den Normalwert zurück; der Punkt 6 tritt mit Voreilung auf und wiederum geht FF47 auf "1", während FF46 auf 0" zurückkommt. Der Ausgang von Tor 57 geht auf "1", FF51 kippt auf "1", während FF50 auf "0" zurückkommt. FF51 kippt nur auf "1", weil ein Schritt vorher FF50 auf "1" und zwei Schritte vorher FF49 auf "1" gekippt sind.In the next step, the transit time changes from a value above the normal value back to the normal value; point 6 is advanced on and again FF47 goes to "1", while FF46 comes back to 0. The output of gate 57 goes to "1", FF51 toggles to "1", while FF50 comes back to "0". FF51 only tilts to "1" because one step before FF50 to "1" and two steps before FF49 are tilted to "1".

Beim nächsten Schritt bleibt die Durchgangazeit auf einem Nornalwert, es gibt also keine Aenderung von Punkt 6 und diesmal geht FF45 auf "1", "1", während FF47 auf "O" zurückkommt. Der Ausgang von Tor 58 geht auf "1 und FF52 kippt auf "1" während FF51 auf "o" zurückkommt. FF52 kippt nur auf nln, weil ein Schritt vorher FF51 auf "1", zwei Schritte vorher FF50 und drei Schritte vorher FF49 auf "1" gekippt sind, was nur möglich ist, wenn die Flip-Flops FF45 bis FF47 in der folgenden Reihenfolge hintereinander auf "1" kippen: FF47, FF46, FF47 und FF45.In the next step, the transit time remains at a normal value, So there is no change from point 6 and this time FF45 goes to "1", "1" while FF47 comes back to "O". The output of gate 58 goes to "1 and FF52 opens "1" while FF51 returns to "o". FF52 only tilts to nln because one step before FF51 to "1", two steps before FF50 and three steps before FF49 tilted to "1" are what is only possible if the flip-flops are FF45 to FF47 in the following order turn to "1" one after the other: FF47, FF46, FF47 and FF45.

Aus dem obigen Beispiel ist ersichtlich, dass im Verlaufe von vier aufeinanderfolgenden Motorimpulsen die Ausgänge 49c bis 52c der Flip-Flops der Decodierschaltung nacheinander auf den Zustand "1" übergehen und twar in der Reihenfolge 49c, 50c, 51c und 52c in Uebereinstimmung mit dem Uebergang in den Zustand "1 n der Flip-Flops FF47, FF46, FF47 und FF45. Es ist klar, dass sich eine solche Folge von Zuständen von jeder andern inkohärenten Folge z.B, infolge von Störungen unterscheidet und damit das sichere Erkennen des Durchgangs des Nockens 24 vor dem Element 25 in Fig. 4 ermdglicht, d.h. die Stellung des Nockens 24 in Bezug auf das Element 25.From the example above it can be seen that over the course of four successive motor pulses the outputs 49c to 52c of the flip-flops of the decoding circuit go one after the other to the state "1" and twar in the order 49c, 50c, 51c and 52c in accordance with the transition to the state "1 n" of the flip-flops FF47, FF46, FF47 and FF45. It is clear that there is such a sequence of states differs from any other incoherent sequence e.g. as a result of disturbances and so that the reliable detection of the passage of the cam 24 in front of the element 25 in Fig. 4, i.e. the position of the cam 24 in relation to the element 25.

Diese Folge entspricht genau der durch die Mittel von Fig. 4 bewirkten Folge von Aenderunqen der Durchgangezeit. In gleicher Art könnte man einen Decoder auslegen fUr die durch die Mittel von Fig. 6 oder Fig. 7 bewirkten Folge von Aenderungen.This sequence corresponds exactly to that brought about by the means of FIG Result of changes in transit time. In the same way one could use a decoder for the sequence of changes brought about by the means of Fig. 6 or Fig. 7.

In Bezug auf Fig. 4 kann man so die Stellung des Nockens 24 bezüglich des Magnets 25 feststellen. Die Ankunft vor dem Magnet entspricht dem Uebergang von FF49 auf 1", das Kippen von FF52 entspricht einer Differenz von drei Schritten zwischen der Lage des Magnets und der Stellung des Nockens.With reference to FIG. 4, the position of the cam 24 with respect to of the magnet 25. The arrival in front of the magnet corresponds to the transition from FF49 to 1 ", tilting FF52 corresponds to a difference of three steps between the position of the magnet and the position of the cam.

Eins interessante Anwendung der erfindungegemässen Einrichtung ist die Feststellung der Stellung der Zeiger eines elektronisch gesteuerten Zeitmesegerätes mit Schrittmotor.One interesting application of the device according to the invention is the determination of the position of the hands of an electronically controlled timepiece with stepper motor.

Claims (8)

PATENTANSPRUECHE 9 inrichtung zur Abgabe von Informationen in Abhängigkeit der Stellung eines von einem Schrittmotor angetriebenen Systemes mit einem mit einem Frequenzteiler verbundenen Oszillator, der über eine Steuerschaltung den Schrittmotor steuert, gekennzeichnet durch Mittel (24, 25) zur Aenderuns3 der Last des Motors (37), um eine charakteristische Folge von Aenderunyen mindestens eines Teiles der Dauer eines Motorschrittes zu erzeugen, durch eine Detektionsschaltung (40) zur Abgabe eines mindestens einem Punkt der Motorstromkennlinie entsprechenden Signales, durch eine mit der Detektionsschaltung gekoppelte Identifikationsschaltung (44, 53-55, 45-47) zur Bestimmung der durch die genannten Laständerungen bewirkten Differenz zwischen dem Erscheinen des genannten Signales und einer 8ezugazeit, und durch eine mit der Identifikationsschaltung gekoppelte Decodierschaltung (49-52) zur Abgabe von der genannten charakteristischen Folge von Aenderungen mindestens eines Teiles der Dauer eines Schrittes entsprechenden logischen Informationen; wobei die genannten Informationen mindestens eine der Stellungen des genannten Systemes inbezug auf mindestens einen Teil (25) der genannten Laständerungsmittel identifizieren.PATENT CLAIMS 9 device for the delivery of information in dependence the position of a system driven by a stepper motor with a with a Frequency divider connected to the oscillator, which controls the stepping motor via a control circuit controls, characterized by means (24, 25) for changing the load on the engine (37), a characteristic sequence of Aenderunyen of at least part of the To generate the duration of a motor step, by a detection circuit (40) Output of a signal corresponding to at least one point of the motor current characteristic, by an identification circuit coupled to the detection circuit (44, 53-55, 45-47) to determine the difference caused by the named load changes between the appearance of the said signal and an access time, and by a decoding circuit (49-52) coupled to the identification circuit for delivery of the aforementioned characteristic sequence of changes in at least one part logical information corresponding to the duration of a step; being the said Information on at least one of the positions of the system mentioned identify at least a portion (25) of said load changing means. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Aenderung der Last des Schrittmotors ein Element (25) aufweisen, das auf mindestens einen mindestens indirekt durch den genannten Motor angetriebenen Nocken eine in Funktion der Form des genannten Nockens veränderliche Kraft ausUbt, wobei die genannte Form derart gewählt wird, dass eine charakteristische Folge von Aenderungen der genannten Kraft erhalten wird, welche die genannte charakteristische Folge von Aenderungen mindestens eines Teiles der Dauer eines Motorschrittes erzeugen.2. Device according to claim 1, characterized in that the means to change the load of the stepping motor have an element (25) which is based on at least a cam driven at least indirectly by said motor in Function of the shape of said cam exerts variable force, said Shape is chosen such that a characteristic sequence of changes in the named force is obtained, which the named characteristic sequence of changes generate at least part of the duration of a motor step. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel aus einem ausserhalb des genannten Systemes montierten Permanentmagneten (25) bestehen, wobei der genannte Nocken (24, 26, 27) ein am genannten System montiertes Stück Weicheisen von festgelegter Form ist.3. Device according to claim 2, characterized in that said Means from a permanent magnet mounted outside of the system mentioned (25), said cam (24, 26, 27) being mounted on said system Piece of soft iron is of fixed shape. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Nocken ein Krsnz (27) aus Weicheisen ist, der an seinem Umfang eine Anzahl von durch Zwischenräume unterschiedlicher Tiefe voneinander getrennte Zähne aufweist, wobei die Folge der genannten Zwischenräume eine komplexe binäre Information definiert.4. Device according to claim 3, characterized in that said Cam is a Krsnz (27) made of soft iron, which on its circumference by a number of Interstices of different depths having separated teeth, wherein the sequence of said spaces defines a complex binary information. 5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte System eine Anzahl von Nocken (24, 26) unterschiedlicher Form aufweist, wobei jeder Nocken eine bestimmte Stellung des genannten Systemes vor dem genannten Element (25) bestimmt, das eine ueränderliche Kraft auf den genannten Nocken ausUbt.5. Device according to claim 2, characterized in that said System has a number of cams (24, 26) of different shapes, each Cam a certain position of the named system in front of the named element (25) determines that a variable force exerts on said cam. 6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel mechanische Mittel sind, wie etwa mit den durch das genannte System angetriebenen Nocken zusammenwirkende Federn.6. Device according to claim 2, characterized in that said Means are mechanical means such as those driven by said system Cams cooperating springs. 7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die IdentLfikationeschaltung einen Zähler (44) aufweist, der durch das Signal der Detektioneschaltung (40) auf Null zurückgestallt wird und vom genannten Frequenzteiler Taktimpulse erhält, wobei die genannten Taktimpulse die genannte Bezugezeit bestimmen und die Ausgänge des genannten Zählers so ausgelegt sind, dass sie über eine logische Schaltung (53, 55) den Zustand eines ersten Speichers (FF45) steuern, wenn, bezogen auf die Bezugszeit, die Differenz das Signales der Detektionsschaltung kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, den Zustand eines zweiten Speichers (FF46) steuern, wenn die genannte Differenz eine Nacheilung grdsser als der genannte vorbestimmte Wert ist, und den Zustand eines dritten Speichers (FF47) steuern, wenn die Differenz eine Voreilung grUsser als der genannte vorbestimmte Wert ist.7. Device according to claim 1, characterized in that the identification circuit a counter (44), which by the signal of the detection circuit (40) on Zero is reset and receives clock pulses from said frequency divider, wherein the specified clock pulses determine the specified reference time and the outputs of the are designed in such a way that they can be accessed via a logic circuit (53, 55) control the state of a first memory (FF45) if, based on the reference time, the difference in the signal of the detection circuit is smaller than a predetermined one Value to control the state of a second memory (FF46), if the said difference is a lag greater than said predetermined value, and control the state of a third memory (FF47) when the difference is a Advance is greater than said predetermined value. 8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Decodierschaltung (49-52, 56-58) eine Schieberegister ist, das so ausgelegt ist, dass es an seinen Ausgängen (49c-52c) eine der Folge von Zuständen der Speicher der genannten Identifikationsschaltung entsprechende Folge von logischen Zuständen liefert, wobei die genannte Folge von logischen Zuständen charakteristisch ist für die Stellung des genannten Nockens (24, 25, 27) vor dem genannten eine veränderliche Kraft auf den Nocken ausübenden Element (25).8. Device according to claims 1 and 7, characterized in that that said decoding circuit (49-52, 56-58) is a shift register that is designed so that there is one of the sequence of states at its outputs (49c-52c) the memory of said identification circuit corresponding sequence of logic States, said sequence of logical states being characteristic is a variable for the position of said cam (24, 25, 27) in front of said cam Force on the cam exerting element (25).