DE2222097A1

DE2222097A1 - Schrittmotorsystem

Info

Publication number: DE2222097A1
Application number: DE19722222097
Authority: DE
Inventors: Beling Thomas E
Original assignee: Sigma Instruments Inc
Current assignee: Sigma Instruments Inc
Priority date: 1971-06-16
Filing date: 1972-05-05
Publication date: 1972-12-21
Also published as: CH546505A

Description

Schrittmotorsystem Die Erfindung betrifft Impulsantriebssysteme,und zwar insbesondere solche für Schrittmotorsysteme mit Impulsantriebsschaltungen.
Ein Schrittmotor weist Statorpole auf,die Windungen tragen, welche einzeln,nacheinander und zyklisch durch angelegte Impulse gespeist werden.
Diese Windungen werden allgemein durch eine Treiberschaltung mit Impulsen versorgt.I)as Verhalten eines Schrittmotors hängt insbesondere von seiner Treiberschaltung ab,und es ist oft unmöglich, bedeutungsvolle Daten über das Motorverhalten in der Form von Geschwindigkeits/Drehmomentkurven anzugeben, ohne die igenschaften der Treiberschaltung zu spezifizieren.
In einem Schrittmotor wird der Strom in die Windungen in zeitlicher keihenfolge gewöhnlich durch Transistorschalter eingespeist.In einer typischen Schaltung zumAuslösen der Schaltfolge eines Schrittmotors sind Transistorschalter sowie Dioden vorgesehen, welche die beim Abschalten erzeugten induktiven Spitzen abschneidet.iese typische Schaltung ist zwar einfach aufgebaut, genügt aber hohen Anforderungen nicht.
Im allgemeinen weist ein Schrittmotor vier getrennte Windungen oder :iicklungen auf,die in vier Abschnitte unterteilt und um die Pole herum verlegt sind.Oft werden zwei Windungen mit iulittelpunktanzapfung verwendet.Die Impulstreibers chaltung erregt jede Windung mit dem halben Wert,während eine oder mehrere der anderen Windungen stromlos bleiben.Dies begrenzt die Ausnutzung der Windungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,Schrittmotorsysteme zu verbessern.Darüber hinaus sollen die Impulstreiberschaltungen für die Schrittmotoren vereinfacht und verbessert werden.
Bei einem Schrittmotorsystem mit einem Schrittmotor mit mehreren Polen und zwei auf den Polen verteilten Wicklungen wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst,daß eine erste mit einer der Wicklungen verbundene Treiberschaltung eine Impulsfolge abwechselnder Polarität an eine der Wicklungen abgibt und eine zweite Treiberschaltung eine Impulsfolge anderer Polarität an die andere Wicklung abgibt und diese Impulsfolge phasenmäßig gegenüber der ersten,an die eine Wicklung abgegebenen Impulsfolge verschoben ist.Es werden also zyklisch alle Wicklungen des IViotors gleichzeitig gespeist und die Richtung der Erregung jeder Halbperiode derart umgekehrt,daß die Erregung der wechselweise aufeinander folgenden Pole phasenmäßig um eine Viertelperiode gegenüber der Erregung der dazwischen-liegenden Pole versetzt ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die durch die Wicklungen gelangenden Ströme begrenzt und werden gleichzeitig schnell auf einen vorbestimmten Wert gebracht,indem die Spannungen in Wicklungen durch Strombegrenzungswiderstände und eine Spannungsquelle zugeführt werden,die einen ausreichend hohen Wert hat,um Dauerwerte zu erreichen.
Weiterhin kann vorgesehen werden,daß ein aus zwei Treiberschaltungen zusammengesetztes Treibersystem die Wicklungen speist.
teine Treiberschaltung speist die eine Hälfte der Wicklungen und die andere Treiberschaltung speist die andere Hälfte der Wicklungen.Die beiden Treiberschaltungen werden derart getriggert, daß sie um 900 phasenversetzt arbeiten und jeweils zyklisch die w echselweise aufeinanderfolgenden Pole eines Schrittmotors erregen und dann nach jeder Halbperiode umgeschaltet werden.
Weiterhin kann vorgesehen werden,daß jede Treiberschaltung zwei Halbleitereinrichtungen aufweist,die gesteuert werden,so daß die Hälfte der Wicklungen durch Widerstände zunächst von der einen Seite der Stromversorgung durch eine Halbleitereinrichtung und dann von der anderen Seite der Stromversorgung durch die andere Halbleitereinrichtung gespeist wird.
Die Halbleitereinrichtung kann Teil einer Brückenschaltung bilden, von welcher zwei Anschlüsse mit der Stromversorgung verbunden sind und die Hälfte der Wicklungen Strom von den beiden anderen Anschlüssen erhält.Eine geeignete Einrichtung macht dann die wechselweise aufeinanderfolgenden Halbleitereinrichtungen zyklisch versetzt leitend.
Es kann-vorgesehen werden,daß zwei Arme der Brückenschaltung durch Widerstände gebildet werden.Die beiden Widerstände können einen Spannungsteiler über der Stromversorgung bilden und ein Wicklungsende an ihren gemeinsamen Anschlüssen erregen.Die beiden Halbleitereinrichtungen leiten den Strom wechselweise vom anderen Ende der Wicklungen zurück zu den entsprechenden Enden der Versorgungsquelle.
In einer Ausführungsform der Treiberschaltungen ist ein Widerstand in Reihe mit entsprechenden Wicklungshälften geschaltet, und es sind vier Transistoren vorgesehen.Die Transistoren sind paarweise angeordnet,wobei ein Transistor jedes Paares zwischen einem Anschluß einer gemeinsamen Stromversorgung und das freie Ende des Widerstandes angeschlossen ist,und der andere Transistor jedes Paares ist zwischen dem anderen Anschluß der gemeinsamen Stromversorgung in dem freien Ende der leitenden Wicklung angeschlossen.Wenn ein Paar Transistoren durchgeschaltet wird,fließt der Strom in einer Richtung durch die Wicklungen und wenn das andere Paar Transistoren durchgeschaltet wird,so fließt der Strom in der entgegengesetzten Richtung durch die Wicklungen.Vier Dioden sind als Widerstandsbrücke angeordnet,um die induktive Ladung umzuleiten,wenn der Strom durch die Wicklungen umgekehrt wird.
Bei einer anderen Ausführungsform der Treiberschaltungen ist die Stromquelle in zwei Teile unterteilt,und es sind jeweils zwei Transistoren an einem entsprechenden Teil der Stromquelle und in Reihe mit dem Widerstand in den entsprechenden Wicklungshälften geschaltet.Wenn die Transistoren durchgeschaltet werden,so begrenzen sie den Stromfluß durch die Wicklungshälften in den entsprechenden entgegengesetzten Richtungen.Alit jedem Transistor ist ein Gleichrichter verbunden und dient dazu,die induktive Ladung umzulenken,wenn der Strom durch die Wicklung umgekehrt wird.
Bei einer anderen Ausführungsform einer Treiberschaltung wird eine einzelne Stromquelle verwendet,und zwei Widerstände sind in Reihe mit dieser Stromquelle geschaltet.Die durch diese Tr"elbesChaltung zu erregenden Wicklungen sind zwischen dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände und dem Verbindungspunkt der Ausgangsschaltung und der beiden Transistoren verbunden.Wenn die Transistoren durchgeschaltet sind,geben sie Strom durch die Wicklungen in den entsprechenden entgegengesetzten Richtungen und seriell durch einen entsprechenden Widerstand ab.Zu einem Transistor ist jeweils eine Diode derart geschaltet,daß sie die induktive Ladung bei der Umkehr des Ladestromes umlenkt.
Bei einer anderen Ausführungsform der Treiberschaltung der Erfindung ist der-Widerstand in zwei Teile unterteilt,und die Verbindungsstelle der beiden Teile ist mit einer Klemme der durch diese Treiberschaltung zu speisenden Wicklungen verbunden.Die andere Klemme der Wicklungen ist mit dem Verbindungspunkt der beiden Teilstromquellen verbunden. Es ist ein Paar Transistoren vorgesehen,und jeder Transistor ist mit einem entsprechenden Teil der Stromquelle in Reihe mit dem entsprechenden Teil des Widerstandes in den Wicklungen verbunden.Es sind zwei Gleichrichter vorgesehen,von denen jeder mit der Reihenschaltung eines entsprechenden Transistors und des gesamten Widers'tandes verbunden ist.
Bei einer anderen Ausführungsform der Treiberschaltung der Erfindung sind zwei Paare von Transistoren vorgesehen.Der Gesamtwiderstand ist in zwei Widerstände aufgespaltet und bei jedem Paar von Transistoren ist jeweils der erste Transistor zwischen einer Klemme der Stromquelle und in Reihe mit dem entsprechenden Widerstand einer Klemme einer Lastwicklung verbunden und ein zweiter Transistor ist mit der anderen Klemme der Lastwicklung und der anderen Klemme der Stromquelle verbunden.Jedes Paar-Transistoren bewirkt im leitfähigen Zustand,daß der Strom-durch die Lastwicklung in einer der beiden Richtungen-fließt.Es sind vier Gleichrichter vorgesehen,von denen jeder parallel zu der Reihenschaltung eines Widerstandes und eines entsprechenden Transistors liegt,und diese Gleichrichter ergeben einen Urnlenkungsweg für die induktive Last bei der Stromumkehr durch die Lastwicklung.
Bei einer anderen Ausführungsform der Treiberschaltung der Erfindung ist der Widerstand in zwei Widerstände unterteilt,von denen jeder zwischen einer Klemme der Stromquelle und der entsprechenden Klemme der Lastwicklung verbunden ist.Es ist ein Paar von Transistoren vorgesehen,von denen jeder zwischen einer Klemme der Last und der entgegengesetzten Klemme der Quelle verbunden ist.Es sind zwei Paare von in Reihe geschalteten Gleichrichtern vorgesehen,von denen jeder parallel zu der Reihenschaltung eines entsprechenden Transistors und eines entsprechenden Widerstandes zwischen zwei Klemmen der Stromquelle angeschlossen ist,und die Gleichrichter ergeben einen Umlenkungsweg für die induktive Last bei der Stromumkehr durch die Lastwicklung.
In jedem Falle soll der Begriff Wicklung auch den Begriff Windung einschließen.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert;es stellen dar Fig.1 ein Schrittmotorsystem nach der ERfindung; Fig.2 bis 7 schematische Diagramme mit Einzelheiten der Schrittmotor-Treiberschaltungen,die bei einem Schrittmotor nach Fig.i verwendet werden können.
Gemäß Fig.1 betätigt ein Paar Treiberschaltungen DRi und DR2 einen Schrittmotor Rä.In dem rotor Ivt drehen acht Statorpole SP1 bis SP8 eines Stators ST einen Anker A,welcher der Einfachheit halber als Kreis dargestellt ist.Jeder der acht Statorpole trägt zwei Abschnitte einer der beiden Windungen W1 und W2.-Diese Abschnitte sind in der dargestellten Weise verbunden.
Die Windung W1 wird durch die Treiberschaltung DR1 gespejst,die in die Windungsabschnitte W1A,W3A,W5A und W7A der Windungsphase A und die Abschnitte WlB,W3B,W5B und W7B der Phase B eingeteilt sind.In ähnlicher Weise ist die durch die Treiberschaltung DR2 gespeiste Windung W2-unterteilt in Windungsabschnitte W2C,W4C, W6C und W80 der Windungsphase C und die Windungsn W2D,W4D,W6D und W8D der Phase D.
Die Windungsabschnitte der Phase A speisen die Pole SP1,SP3,SP5 und SP7 magnetisch.Diese Windungen sind alle miteinander in Reihe geschaltet.-In ähnlicher Weise speisen die Windungsabschnitte der Phase B die gleichen Pole und sind miteinander in Reihe geschaltet.
Die Windungsabschnitte der Phase C speisen die Pole SP2,SP4,SP6 und SP8 und sind miteinander in Reihe geschaltet.Die Windungsabschnitte der Phase D speisen in ähnlicher Weise die Pole SP2,SP4, SP6 und SP8 und sind miteinander in Reihe geschaltet.
Die vier in Reihe geschalteten Windungsabschnitte der Phase A sind mit den vier in Reihe geschalteten Windungsabschnitten der Phase B in Reihe geschaltet.Die- vier in Reihe geschalteten Windungsabschnitte der Phase C sind wiederum mit den vier in Reihe geschalteten Wicklungsabschnitten der Phase D parallel geschaltet.
Eine Triggerschaltung T1 bildet zwei rechteckförmige Triggerspannungen P und P' sdie bezüglich. der Phase um 1800 verschoben sind.Diese Spannungen steuern den Ausgang der Treiberschaltung DRl,so daß auf den Leitern C01 an die Windung ein rechteckförmiges Ausgangssignal abgegeben wird. Eine entsprechende Triggerschaltung T2 ist von der Triggerschaltung T1 um 900 phasenverschoben und erzeugt zwei,Spannungen P+900und P'+90°.Diese Spannungen betätigen die Treiberschaltung DR2,so daß diese wie die Triggerschaltung 1 ein rechteckförmiges Ausgangssignal abgibt.In diesem Fall ist die Spannung P in der Triggerschaltung-Tl und der Treiberschaltung DR1 durch eine Spannung P+900 ersetzt.
Durch die auf den Leitern C01 und C02 erscheinenden Spannungen werden die entsprechenden windungen W1 und W2 mit Impulsen gespeist.Wenn der Strom in die positive Klemme der Phase A fließt, werden die Pole SPl und Sp5 "Nordpole" und die Pole SP3 und SP7 werden die 11Südpole".Wenn der Strom in die positive Klemme der Phase B fließt,so werden die Pole SP3 und SP7 Nordpole und die Pole SP1 und SP5 Südpole.Dieser Strom wird hervorgerufen durch die positiven und negativen Impulse,die auf dem Leiter C01 von der Treiberschaltung I)R1- abgegeben werden.
In ähnlicher Weise erzeugt die Treiberschaltung DR2 positive und negative Impulse.Wenn die Treiberschaltung DR2 einen Strom in die positive Klemme der Phase C fließen läßt,sind die Pole SP2 und SP6 Nordpole und die Pole SP4 und SP8 Südpole.Wenn die Spannung umgekehrt wird und die Treiberschaltung DR2 einen Strom in die positive Klemme der Phase D fließen läßt,sind die Pole SP4 und SP8 Nordpole und die Pole SP2 und SP6 Südpole.Durch diese Phasenänderung der drei Ströme wird der Anker A gedreht.
Eine Anzahl von Schaltungen,die als Treiberschaltung DRl und als Treiberschaltung DR2 infrage kommen,sind in den Figuren 2 bis 7 dargestellt.Jede Schaltung kann als eine der Treiberschaltungen eingesetzt werden.Vorzugsweise aber nicht notwendigerweise werden für beide Treiberschaltungen identische Schaltkreise verwendet.
Zur Vereinfachung ist jeder Schaltkreis so dargestellt,daß er die den Leitern C01 verbundene Windung Wl speist,obwohl es sich versteht,daß eine identische Schaltung dann auch die Windung W2 zwischen dem Leiter C02 der Figur 1 speisen würde.
Zur Vereinfachung ist eine Induktivität Wl zwischen den Leitern C1 in gestrichelten Linien angedeutet Diese Induktivität stellt die Windung Wl dar,die tatsächlich kein Teil der Treiberschaltung DRl aber zum Zwecke der Erklärung nützlich ist.
In Fig.2 weist die Impulstreiberschaltung DR1 und DR2 eine Transistorbrücke mit vier Transistoren Q1 bis Q4 auf.Eine einzelne Gleichstromquelle S ist mit ihrer positiven Klemme mit den Kollektoren der Transistoren Q1 und Q2 und mit ihrer negativen Klemme mit den Emitteranschlüssen der Transistoren Q3 und Q4 verbunden.Die Ausgänge der Transistoren Q1 und Q3 sind miteinander an der Verbindungsstelle 10 in Reihe geschaltet,und die Ausgänge der Transistoren Q2 und Q4 sind miteinander am Verbindungspunkt 20 in Reihe geschaltet.Zwischen den Verbindungspunkten 10 und 20 ist mit der Windung Wl ein Widerstand R in Reihe geschaltet.
Dioden D1 bis D4 liegen zu den Transistoren Q1 bis Q4 parallel und bilden eine Gleichrichterbrucke.Impulse P triggern gleichzeitig die Transistoren Q1 und Q4.Impulse P' triggern gleichzeitig die Transistoren Q2 und Q5.Das Triggern der Transistoren Q1 und Q2 erfolgt,indem die Impulse P und P' diesen Transistoren direkt zugeführt werden.Entsprechende Widerstände RiO und R11 übertragen die Impulse P' und P an die Transistoren Q3 und Q4.
Die Widerstände R10 und R11 werden durch die Potentialdifferenzen an den in Reihe geschalteten Klemmen der Transistoren Q1 und Q3 sowie Q 2 und Q4 betätigt.
Wenn die Transistoren Q1 und Q4 durch die Impulse P durchgeschaltet werden,fließt der Strom durch den Widerstand R und die Windung W1 in der angezeigten Pfeilrichtung.Wenn die Transistoren Q2 und Q3 durch Impulse P' durchgeschaltet werden,so fließt der Strom entsprechend durch die Windung W1 und den Widerstand R in Richtung des durch mit unterbrochenen Linien dargestellten Pfeiles.
Mit anderen Worten wird die Richtung des Stromes durch die Windung Wl umgekehrt.Bei einer derartigen Stromumkehr in der Wicklung W7 speist die Gleichrichterbrücke mit den Dioden Dl bis D4 die in der Windung Wl gespeicherte Energie an die Stromquelle S zurück.
Die Rückspeisung durch die Dioden Dl bis D4 erfolgt im wesentlichen,da der resultierende Strom der Spannung der Quelle S entgegen wirkt.Dadurch erreichen die Stromspitzen schnell einen statischen Wert.
Die Spannungsquelle 5 gibt eine so hohe Spannung ab,wie es praktisch erreichbar ist,um die Anstiegsgeschwindigkeit des Stromes durch die Windung W1 beim Triggern eines Paares von Transistoren zu erhöhen.Ver Reihenwiderstand R begrenzt den stationären Strom.Die Kombination der Spannungsquelle S und des Widerstandes R bestimm-en den Konstantstrom,der eingestellt wird, um innerhalb der Stromführungskapazität der Windungen zu bleiben.
Dennoch wird der stationäre Strom so hoch wie möglich gemacht, um die Windungen möglichst vollständig auszunutzen.
Bei dem in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Stromquelle in zwei Stromquellen S1 und S2 unterteilt.Die Transistoren Q2 und Q4 mit ihren angeschlossenen Dioden 1)2 und D4 wurden fortgelassen.Die beiden Stromquellen S1 und 52 sind miteinander an-der Verbindungsstelle 20 verbunden.Wenn der Transistor Q1 durch die Impulse P in den leitenden Zustand getriggert worden ist,fließt der Strom durch den Widerstand R und die Windung W1 in der Richtung,die durch den Pfeil gegeben ist,der in nichtunterbrochenen Linien dargestellt ist.Wenn der Transistor Q3 durch Impulse P' durchgeschaltet wird,fließt der Strom entsprechend durch die Windung Wl zwischen den Leitern C01 und den Widerstand R'in der Richtung,wie durch den Pfeil in unterbrochenen Linien dargestellt ist.
Der Strom,der durch die Durchschaltung des Transistors Q1 zustande kommt,wird von der Stromquelle S1 geliefert.1)er durch die Durchschaltung des Transistors Q3 abgegebene Strom wird von der Stromquelle S2 geliefert.In dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Transistoren Q1 und Q3 derart bemessen,daß sie die Summe der beiden Versorgungsspannungen aushalten.Auch ist jede der Stromquellen S1 und S2 für den Dauerstrom bemessen.
Dennoch geht jede Stromquelle S1 und S2 ton der Vollast zu der niedrigen Last bei der Umkehr des Stromes in der Windung über.
Wie in Fig.2 bilden die Dioden D1 und D3 einen Rückführweg für die induktive Last,wenn der Strom durch die Windung W1 zwischen den Leitern C01 umgekehrt wird.Der Strom wird zu der positiven Klemme der Stromquelle S1 oder S2 zurückgeführt.
Bei dem Ausführungsbeispiel einer Treiberschaltung nach Fig.4 ist der Widerstand R durch zwei Widerstände Rl und R2 ersetzt worden.Es wird nur eine einzige Stromquelle S zusammen mit nur zwei Transistoren Q1 und Q2 verwendet.Wie schon erläutert wurde, fließt der Strom durch die Windung Wl zwischen den Leitern C01 und dem Widerstand R2 in der durch den durchgezogenen Pfeil dargestellten Richtung,wenn der Transistor Qi leitend gemacht wird.
Wenn der Transistor Q3 -durchgeschaltet wird,fließt der Strom durch den Widerstand Rl,die Windung W1 und den Transistor Q3 in der durch die unterbrochene Linie angezeigten Richtung.Mit anderen Worten wird die Richtung des Stromes durch die Windung W1 umgekehrt.
In Fig.4 sowie in den anderen Figuren ist der Reihenwiderstand R,R1 oder R2 gewöhnlich viel größer als der Widerstandswert der Schrittmotorwindung W1 .Daher ist die in diesen Widerständen verbrauchte Leistung größer als die durch die Windungen verbrauchte Leistung.In Fig.4 ist die im durchgeschalteten Zustand des Transistors Q3 in dem Widerstand R1 verbrauchte Leistung größer als die in dem Widerstand R2 verbrauchte Leistung.
Wenn der Transistor Q1 leitend ist und der Transistor Q3 abgeschaltet ist,so ist die in dem Widerstand R2 verbrauchte Leistung größer als die in dem Widerstand Rl verbrauchte Leistung.Die Dioden D1 und D3 bilden einen Rückspeiseweg für die Stromquelle S für die induktive Last,wenn der Strom durch die Windung Wl umgekehrt wird.In dieser Ausführungsform ist die Stromquelle S für den stationären Strom ausgelegt.
In den Schaltungen der Fig.2,3 und' 4 ist der Reihenwiderstand für den stationären Strom der Windung bei einem Spannungsabfall ausgelegt,der gleich der Versorgungsspannung minus dem stationären Spannungsabfall an der Windung und minus dem Spannungsabfall an der Kollektor/Emitterstrecke des Transistors ist.In Fig.4 sind beide Widerstände Rl und R2 auf diese Weise ausgelegt.
Das Ausführungsbeispiel einer Treiberschaltung gemäß Fig.5 ist ähnlich demjenigen in Fig 3.Die in Reihe zwischen den Transistoren Q1 und Q3 geschalteten Widerstände R1 und R2 ersetzen den Widerstand R.Diese Widerstände haben den Vorteil,daß sie die Stromquellen S1 und S2 und die Transistoren Ql und Q3 gegen die Wirkungen schützen, die sich ergäben,wenn die Transistoren Q1 und Q3'gleichzeitig leiten würden.Dies würde gewöhnlich gemäß Fig.3 zu einem Kurzschlußkreis für die Stromquellen S1 und S2 führen.
Gemäß Fig.1 bis 4 wird dies vermieden durch Triggerung der Transistoren Q1,Q2,Q3 und Q4 vor dem Durchbruchspunkt.In Fig.5 ist dies nicht erforderlich.
In Fig.5 führen die Dioden Dl und D3 die durch das zusammenbrechende Feld am Ende jeder Halbperiode in der Windung W1 erzeugten Spitzen von den Transistoren Q1 und Q3 zurück in die Stromquellen S1 und S2.Dadurch schützen die Dioden die Transistoren Q1 und Q3 gegen übermäßige Spannungen und Ströme.Sie stellen auch einen schnellen Zusammenbruch der Energie in der Windung sicher.Indem die Ströme von der Windung W1 durch die Widerstände gelangen,ist der Zusammenbruch des Feldes schneller sichergestellt.
In Fig.5 wird der Strom durch die Reihenwiderständ begrenzt, selbst wenn beide Transistoren gleichzeitig für eine kurze Zeitperiode während des Impulsüberganges den Strom führen Der gleiche Transistor-Schutzeffekt,der mit dem Strombegrenzungseffekt verbunden ist,sowie die zeitlich konstante Stromabnahme durch die Widerstände in Fig.5 wird auch durch die Schaltung gemäß Fig.6 erreicht.Hier sind die Widerstände R1 und R2 zwischen den Transistoren Q1 und Q3 bzw. Q2 und Q4 angeordnet.Wenn die Transistoren Q1 und Q4 einæhaltet werden,wird ein Windungspfad von der positiven Klemme der Stromquelle durch den Transistor Ql'durch den Widerstand R1 durch die Windung Wodurch den Transistor Q4 und zurück zur Stromquelle gebildet.Der durch das Einschalten der Transistoren Q2 und Q3 fließende Strom ist durch den in einEer unterbrochenen Linie dargestellten Pfeil angegeben.Die Widerstände erreichen daher für die Windung ihre strombegrenzende Funktion.Sie haben auch die Funktion,daß sie die Zeitkonstante der Windung herabsetzen,während sie die Stromquelle gegen eine zufällige kurzfristige und gleichzeitige Stromführung der Transistoren Q1 und Q3 bzw.Q2 und Q4 schützen.Die Dioden D1 bis D4 speisen die Energie der Windung an den Transistoren vorbei in die Stromquelle zurück.
Die in Fig.7 dargestellte Schaltung hat den Vorteil,daß sie nur zwei Ausgangstransistoren Q3 und Q4 und eine Stromquelle mit einem einzigen Anschluß erfordern.Die Reihenwiderstände R1 und R2 sind zwischen der positiven Klemme der Stromquelle und den Verbindungspunkten 10 und 20 angeschlossen,welche die Enden der Windung W1 zwischen dem Leiter C01 darstellen.Die Kollektoren der Transistoren Q3 und Q4 sind mit den entsprechenden Bindungspunkten 10 und 20 verbunden,und ihre Emitteranschlüsse sind mit der gemeinsamen Rückleitung der Stromquelle verbunden.Die Dioden Di bis D4 bilden einen Rückführweg für die induktive Energie, wenn der Strom durch die induktive Windung W1 umgekehrt wird.
Die entsprechenden Ströme sind durch Pfeile in ausgezogenen und unterbrochenen Linien dargestellt.
Durch Verbindung der Windungshälften der Phase A und der Phase B in der Windung W1 und der Phase C und der Phase D in der Windung W2 und durch Zufuhr von Wechselspannungen zu den Windungshälften wird im wesentlichen das gesamte Kupfer" des Schrittmotors zu allen Zeitpunkten zur Erzeugung eines Drehmomentes ausgenutzt.
Durch Erhöhung der Versorgungsspannung auf einen hohen Wert und Begrenzung des entsprechenden Stromes durch einen geeigneten Widerstand in den Treiberschaltungen wird die Zeit herabgesetzt, ist die erforderlich 7,aamit der Strom durch jede der Windungen seinen stationären Wert erreicht.Daher wird auch die Zeit herabgesetzt, während welcher die Windungen in der Halbperiode entregt werden.
Die gesamte den Anker antreibende Energie wird daher erhöht.
Darüberhinaus hgt die Diode durch die Rückführung von möglicherweise schädlichen Spannungs-und Stromspitzen die Wirkung,daß die gesamte den Anker treibende Energie erhöht wird.

Claims

Patentansprüche

Schrittmotorsystem mit einem Schrittmotor mit mehreren Polen und zwei auf den Polen verteilten Wicklungen,dadurch g e -k e n n z e i c h n e t,daß eine erste mit einer der Wicklungen verbundene Treiberschaltung (DR1) eine Impulsfolge abwechselnder Polarität an eine der Wicklungen (1,3,5,7) abgibt und eine zweite Treiberschaltung (DR2) eine Impulsfolge anderer Polarität an die andere Wicklung (2,4,6,8) abgibt und diese Impulsfolge phasenmäßig gegenüber der ersten an die eine Wicklung abgegebenen Impulsfolge verschoben ist.
2. System nach Anspruch 1,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die alternierenden Impulse Zyklen bilden und die von der zweiten Treiberschaltung (DR2) abgegebenen Impulse (P+90,P'+90) um eine Viertelperiode bezüglich der von der ersten Treiberschaltung (DR1) abgegebenen Impulse verschoben sind.
3. System nach Anspruch 1,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die zweite Treiberschaltung Impulse abgibt,die von den Impulsen der ersten Treiberschaltung um die halbe Impulsbreite verschoben sind.
4. System nach Anspruch 1,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die eine Windung (coli) alternierende Pole und die andere Windung die dazwischen liegenden Pole erregt.
5. System nach Anspruch 2,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die eine Windung alternierende Pole und die andere Windung die dazwischen liegenden Pole erregt.
6. System nach Anspruch 1,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine der Treiberschaltungen eine Brückenschaltung mit vier Eckpunkten aufweist,die Brücke zwei Halbleiterschalter (Q1,Q3; Q2,Q4) aufweist,die zwischen anliegenden Eckpunkten angeordnet sind,die Schalter Leitungseinrichtungen enthalten,die alternierende Eckpunkte mit einer Windung verbinden,die Brücke eine Quelle (S) zur Abgabe von Energie an die anderen lternierenden Eckpunkte enthält und eine Triggerschaltung zur wechselweisen Durchschaltung der Halbleiterschalter aufweist.
7. System nach Anspruch 6,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Brücke zwei Halbleiterschalter enthält,die jeweils zwischen anliegenden Eckpunkten und gegenüberliegenden Halbleiterschaltern derart verbunden sind,daß sie mit den gegenüber liegenden Halbleiterschaltern getriggert werden.
8. System nach Anspruch 6,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Versorgungsquelle zwei Potentialquellen (S1,S2) aufweist,die in Reihe zwischen alternierenden Eckpunkten und einem mittleren Eckpunkt angeschlossen sind.
9. System nach Anpruch 6,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Paar Widerstände (R1,R2) in der Brücke jeweils mit einem der Eckpunkte und einem gegenüberliegenden Eckpunkt verbunden sind,und jeder der Widerstände derart verbunden ist,daß er einem der Halbleiterschalter (Q1,Q3) gegenüber liegt.
10. System nach Anspruch 9,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Widerstände mit den gleichen gegenüber liegenden Eckpunkten verbunden sind wie die Stromquelle (S).
11. System nach Anpruch 9,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Widerstände mit den gegenüber liegenden Eckpunkten gegenüber den Eckpunkten verbunden sind,mit denen die Stromquelle verbunden ist.
12. System nach Anspruch 6,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Widerstand mit jedem der Halbleiterschalter in Reihe verbunden ist.
13. System nach Anspruch 8,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Widerstand in Reihe mit jedem der Halbleiterschalter verbunden ist.
14. System nach Anspruch 6,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Widerstand in Reihe mit einem der Halbleiterschalter verbunden ist.
15. System nach Anspruch 7,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Widerstand in Reihe mit einem der Halbleiterschalter in einem ersten Paar und ein zweiter Widerstand in Reihe mit einem der Halbleiterschalter in dem zweiten Paar Halbleiterschalter verbunden ist.
16. System nach Anspruch 6,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Leitereinrichtung einen Widerstand aufweist.
17. System nach Anspruch 6,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß Richt-Leiter (D1 bis D4 ) mit entgegengesetzter Polarität wie die Halbleiterschalter den Strom von einer der Windungen um die Halbleiterschalter herumleiten.
18. System nach Anspruch 6,dadurch g e k-e n n z e i c h n e t, daß ein Widerstand zwischen dem ersten der Halbleiterschalter und einem der Eckpunkte und ein zweiter Widerstand in Reihe mit dem anderen Halbleiterschalter zwischen zwei Eckpunkten verbunden ist,der Halbleiterschalter und die Widerstände zwischen den gleichen gegenüber liegenden Eckpunkten wie die Stromquelle verbunden sind,zwei Gleichrichter den Eckpunkt,mit dem jede der Stromquellen verbunden ist,mit dem Halbleiterschalter verbinden, der näher zu dem gegenüber liegenden Eckpunkt liegt und derart gepolt ist,daß er den Strom in entgegengesetzter Richtung wie die Stromquelle leitet.
19. System nach Anspruch 7,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Brücke vier Arme aufweist,und jeder der Halbleiterschalter in einem der Arme angeordnet ist,ein Widerstand in Reihe mit einem der Halbleiterschalter in einem der Arme liegt, ein zweiter Widerstand in Reihe mit einem anderen Halbleiterschalter in einem anderen Arm neben dem ersten Arm liegt,die ersten beiden Arme mit dem Eckpunkt verbunden sind,mit dem ein Pol der Stromquelle verbunden ist,ein erster Gleichrichter den Kontaktpunkt zwischen dem ersten Widerstand und dem Halbleiterschalter in dem ersten Arm mit dem Eckpunkt des anderen Poles der Stromquelle verbindet und ein zweiter Gleichrichter den zweiten Widerstand und den Halbleiterschalter in dem zweiten Arm mit dem Eckpunkt verbindet,mit dem der andere Pol der Stromquelle verbunden ist.
20. System nach Anspruch 6,dadurch g-e k e n n z e i c h n e t, daß die Brücke vier Arme aufweist,die zwischen vier Eckpunkten verbunden sind,die Halbleiterschalter in zwei Armen verbunden sind,ein Paar Widerstände die anderen beiden Arme bilden,einer der Widerstände und einer der Halbleiterschalter in Reihe und parallel zur Stromquelle angeschlossen sind und eine Diodenbrücke mit einer Diode in jedem Arm gebildet wird und die Dioden entgegengesetzt zu der Stromrichtung der Halbleiterschalter ge-' polt sind.
21. Impulstreiberschaltung für eine induktive-Last,dadurch g e -k e n n z e i c h n e t,daß eine Brückenschaltung mit vier Eckpunkten vorgesehen ist,zwei Halbleiterschalter jeweils zwischen anliegenden Eckpunkten angeordnet sind1 die Halbleiterschalter zwei alternierende Eckpunkte mit einer induktiven Last verbinden, eine Stromquelle Energie an die alternierenden Eckpunkte abgibt, und eine Triggerschaltung wechselweise die Halbleiterschalter leitend macht.
22. Schaltung wie in Anspruch 21,dadurch g- e k e n n z e i c h n e t, daß die Brücke zwei Halbleiterschalter aufweist,die jeweils zwischen anliegenden Eckpunkten und gegenüber-den anderen Halbleiterschaltern verbunden sind und mit den gegenüber liegenden Halbleiterschaltern getriggert werden können.
23. Schaltung nach Anspruch 21,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Stromquelle zwei Potentialquellen aufweist,die in Reihe zwischen den alternierenden Eckpunkten und einem mittleren Eckpunkt verbunden sind.
24. Schaltung nach Anspruch 8,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Leitereinrichtung einen Widerstand aufweist.
25. Schaltung nach Anspruch 21 ,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Halbleiterschalter einen Widerstand enthalten und die Stromquelle zwei Potentialquellen aufweist,die jeweils mit einem gegenüber liegenden Eckpunkt und mit dem gleichen mittleren Eckpunkt verbunden sind.
26. Schaltung nach Snspruch 21,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Brücke zwei Widerstände aufweist,die jeweils einen Strompfad von einem der Eckpunkte,mit dem die Stromquelle verbunden ist zu einem der Eckpunkte,mit dem der Halbleiterschalter verbunden ist,bilden.
27. Schaltung nach Anspruch 22,dadurch g e k e n n z e i c h n e t; daß ein Widerstand zwischen dem ersten Halbleiterschalter und einem der Eckpunkte und ein zweiter Widerstand in Reihe mit dem anderen Halbleiterschalter zwischen zwei Sckpunkten verbunden ist,der Halbleiterschalter.und die Widerstände zwischen den gleichen gegenüber liegenden Eckpunkten wie die Stromquelle verbunden sind,zwei Gleichrichter den Eckpunkt, jede der Stromquellen verbunden ist,mit dem Halbleiterschalter verbinden,der näher zu dem gegenüber liegenden Eckpunkt ist und derart gepolt ist,daß er den Strom in der entgegengesetzten Richtung wie die Stromquelle leitet.

L e e r s e i t e