DE2647956A1

DE2647956A1 - Inkremental regelbarer antrieb

Info

Publication number: DE2647956A1
Application number: DE19762647956
Authority: DE
Inventors: Johann Von Der Dipl Ing Heide
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 1976-10-22
Filing date: 1976-10-22
Publication date: 1978-04-27
Also published as: US4187456A

Description

Inkremental regelbarer Antrieb
(Zusatz zu P 25 43 668)

Die Erfindung betrifft einen inkremental regelbaren Antrieb
mit einem in einem Regelkreis liegenden Motor, der in Abhängigkeit von einem Geschindigkeitssignal und einem von einem Weggeber gelieferten Wegsignal in vorbestimmten Stellungen anhaltbar ist, wobei mittels des Weggebers mindestens
zwei um einen vorbestimmten Schritt gegeneinander versetzte
Teilsignale erzeugbar sind und der Weggeber eine synchron mit der Motorbewegung angetriebene Strichblende aufweist, die
durch den Strahlengang zwischen einer Lichtsendereinheit und einer Lichtempfängereinheit mit einer der Anzahl der Weggeberteilsignale entsprechenden Anzahl von wechselweise ansteuerbaren Lichtempfängern hindurchbewegbar ist, wobei ferner dem Weggeber eine Proportionalstufe und eine Differentialstufe
nachgeschaltet sind, die aus dem Ausgangssignal des Weggebers einen Proportionalanteil und einen Differentialanteil ableiten, und wobei der Motor mit einem durch Verknüpfung von Proportional- und Differentialanteil gebildeten Stellsignal beaufschlagbar ist, nach Patent 25 43 668.

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FERNSPRECHER:: 089/601 20.19 · KABEL ELECTRICPATENT MÜNCHEN

Bei einem solchen Antrieb gestattet jedes der Weggeberteilsignale die Ansteuerung einer gewünschten Position. Die Anzahl der ansteuerbaren Positionen ist durch die Teilung der Strichblende vorgegeben. Soll die Positionsauswahl erhöht werden, muß die Teilung der Strichblende verfeinert werden. Dem sind jedoch aus fertigungstechnischen Gründen Grenzen gesetzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den inkremental regelbaren Antrieb des Hauptpatents dahingehend weiter zu verbessern, daß ohne zusätzliche Verfeinerung der Strichblendenteilung eine größere Anzahl von Positionen angefahren werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine den Lichtempfängern nachgeschaltete Signalverarbeitungseinrichtung, mittels deren aus den ursprünglichen Weggeberteilsignalen zusätzliche Teilsignale mit gegenüber den ursprünglichen Teilsignalen räumlich versetztem Nulldurchgang ableitbar sind. Es wird dadurch bei gleicher Strichblende eine Schrittverfeinerung auf vergleichsweise einfache und kostensparende Weise erzielt.

Vorzugsweise ist die Auslegung derart getroffen, daß alle Teilsignale zusammen eine Teilsignalfolge bilden, deren Nulldurchgänge eine gleichmäßige Teilung haben. Dadurch liegen auch die ansteuerbaren Positionen in gleichmäßigem gegenseitigem Abstand.

Auf besonders einfache Weise können zusätzliche Teilsignale durch Invertieren der ursprünglichen Weggeberteilsignale oder durch Summieren von ursprünglichen Weggeberteilsignalen erhalten werden .

Vorteilhaft sind Hilfsmittel zum zyklischen Auswählen der einzelnen Teilsignale der von den ursprünglichen Weggeberteilsignalen und den zusätzlichen Teilsignalen gebildeten Teilsignai-

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folge vorhanden. Dabei kann es sich zweckmäßig um ein Schaltwerk handeln, über das die Teilsignale auf eine gemeinsame Ausgangsleitung aufschaltbar sind und das mittels eines Schieberegisters oder eines Ringzählers in vorprogrammierter Weise ansteuerbar ist.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausgangsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Positioniersystems mit drei wechselweise ansteuerbaren Lichtempfängern ,

Fig. 2 ' die bei der Anordnung nach Fig. 1 erhaltene

Teilsignalfolge und das zugehörige Steuerprogramm des Schaltwerkes,

Fig. 3 ein Blockschaltbild ähnlich Fig. 1 für eine

Ausführungsform mit zwei wechselweise ansteuerbaren Lichtempfängern und

Fig. 4 die bei der Anordnung nach Fig. 3 erhaltene

Teilsignalfolge und das zugehörige Steuerprogramm des Schaltwerkes.

Bis auf die Signalverarbeitungseinrichtung zum Ableiten zusätzlicher Teilsignale und die Ansteuerung der Lichtempfänger anstelle der Lichtsender entspricht die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 derjenigen gemäß Fig. 11 des Hauptpatents. Es sind ein der Lageregelung dienender Regler 10, eine Endstufe 12, ein kollektorloser Gleichstrom-Rotationsmotor 14, eine Erkennungsschaltung 13 für die ausgeführten Schritte und ein ootoelektrcnischer Weggeber 15 vorgesehen. Der Weggeber 15 besteht dcbei in wesentlichen aus drei Paaren von lichtemittierenden Dioden 18, 19, 20 und jeweils zugeordnetem Fototransistor 21, 22 bzw. 23.

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In dem Strahlengang zwischen den Dioden 18, 19, 20 und den jeweils um 120 gegeneinander versetzten Fototransistoren 21, 22, 23 dreht sich eine Strichscheibe 16, die mit der Motorwelle 17 verbunden ist. Die lichtemittierenden Dioden 18, 19, 20 werden aus einer Spannungsquelle 7 dauernd gespeist.

Die Fototransistoren 21, 22, 23 sind mit ihren Ausgängen an elektronische Schalter 144, 145, 146, 147, 148 und 149 angeschlossen, wobei zwischen den Fototransistoren und den Schaltern 147, 148, 149, invertierende Stufen 151, 152 bzw. 153 angeordnet sind. Die Betätigungsstufen für die Schalter 144 bis 149 sind bei 155 angedeutet. Sie sind an die Ausgänge eines Phasengebers 25 in Form eines Ringzählers oder Schieberegisters angeschlossen. Dieser Phasengeber läßt die Ausgangssignale der Fototransistoren 21 bis 23 durch zyklisches Ansteuern der Schalter 144 bis 149 im Takt der gewünschten Schrittfolge entweder unverändert oder invertiert auf eine gemeinsame Leitung 156 gehen, die zum Eingang des Reglers 10 führt. Die lichtemittierenden Dioden 18, 19, 20 werden aus einer gemeinsamen Spannungsquelle 7 ununterbrochen gespeist.

Die von den Fototransistoren 21, 22, 23 abgegebenen Weggeberteilsignale sind in Fig. 2a der Einfachheit halber schematisch als Sinussignale 1, 2 bzw. 3 veranschaulicht, obwohl selbäverständlich auch mit anderen, insbesondere·den im Hauptpatent erläuterten Signalformen gearbeitet werden kann. Durch Invertieren dieser Signale über die Stufen 151, 152, 153 werden die zusätzlichen Teilsignale T", 2", 3" erzeugt. Durch zyklisches Schlie3en der Schalter 144 bis 149 entsprechend dem Steuerprogramm der Fig. 2b wird jeweils der positive, nach Null abfallende Ast der Teilsignale auf den Eingang des Reglers 10 geschaltet. Infolgedessen geht der Motor 14 jeweils von der einen zur nächsten, den Nulldurchgang des betreffenden Teilsignals entsprechenden Position über.

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Aufbau und Wirkungsweise der Schaltungsanordnung entsprechen im übrigen derjenigen nach Fig. 11 des Hauptpatents. Über einen elektronischen Schalter 130 mit Betätigungsstufe 138 kann die Endstufe 12 wahlweise an den Ausgang des der Lageregelung dienenden Reglers 10 oder (in der Schaltstellung b) an den Ausgang einer Drehrichtungsumkehrstufe angeschlossen werden, die ihrerseits wahlweise mit einem Drehzahlregler oder einer Steuerstufe für eine ungeregelte Drehzahl verbunden werden kann. Zwischen der Erkennungsschaltung 13 und dem Phasengeber 25 liegt eine variable Zeitverzögerungsstufe 86. Ein elektronischer Schalter 133 mit Betätigungsstufe 140 erlaubt es, wahlweise die Verbindung des Phasengebers 25 mit der Schritterkennungsschaltung 13 aufzutrennen und (in der Schaltstellung b) den Phasengeber an eine Leitung 134 für die Zufuhr von externen Schrittimpulsen anzuschließen. Einer Entscheidungsstufe kann das "Schritt ausgeführt" - Signal über eine Leitung 135 zugeführt werden. Eine Steuerleitung erlaubt es, die Reihenfolge der Ansteuerung der Schalter 144 bis 149 umzukehren und damit die Drehrichtung des Motors 14 umzuschalten.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind nur zwei Paare von lichtemittierenden Dioden 18, 19 und zugeordneten Fototransistoren 21, 22 vorgesehen, die entweder unmittelbar oder über die invertierenden Stufen 152, 153 mit den Schaltern 144, 145, 148 und 149 verbunden und über diese an die Leitung 156 anschließbar sind.

In Fig. 4a sind die Weggeberteilsignale der Fototransistoren 21, 22 mit 1 bzw. 2 bezeichnet. Durch Invertieren dieser Teilsignale werden die zusätzlichen Teilsignale T und 2 gewonnen. Das in Fig. 4b dargestellte Ansteuerprogra-m fur die Schalter 144, 145, 148 und 149 sorgt ferner dafür, daß innerhalb bestimmter Zeitperioden außerdem die Summensignale 1+2

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— σ *"

1 + 2, 1 +2 und 1 + 2 an die Leitung 156 gehen. Aus zwei ursprünglich vorhandenen Weggeberteilsignalen von zwei in einem gegenseitigen Winkelabstand von 90 sitzenden Lichtsender - Lichtempfänger - Paaren werden also insgesamt acht zyklisch auf den Reglereingang geschaltete Teilsignale gewonnen .

Im übrigen entspricht die Schaltungsauslegung nach Fig. 3 derjenigen gemäß Fig. 1. Wie die Figuren 2a und 4a erkennen lassen, haben die Nulldurchgänge der jeweiligen Teilsignalfolgen eine gleichmäßige Teilung.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

. Inkremental regelbarer Antrieb mit einem in einem Regelkreis liegenden Motor, der in Abhängigkeit von einem Geschwindigkeitssignal und einem von einem Weggeber gelieferten Wegsignal in vorbestimmten Stellungen anhaltbar ist, wobei mittels des Weggebers mindestens zwei um einen vorbestimmten Schritt gegeneinander versetzte Teilsignale erzeugbar sind und der Weggeber eine synchron mit der Motorbewegung angetriebene Strichblende aufweist, die durch den Strahlengang zwischen einer Lichtsendereinheit und einer Lichtempfängereinheit mit einer der Anzahl der Weggeberteilsignale entsprechenden Anzahl von wechselweise ansteuerbaren Lichtempfängern hindurch bewegbar ist, wobei ferner dem Weggeber eine Proportionalstufe und eine Differentialstufe nachgeschaltet sind, die aus dem Ausgangssignal des Weggebers einen Proportionalanteil und einen Differentialanteil ableiten, und wobei der Motor mit einem durch Verknüpfung von Proportional- und Differentialanteil gebildeten Stellsignal beaufschlagbar ist, nach Patent 2 543 668, gekennzeichnet durch eine den Lichtempfängern nachgeschaltete Signalverarbeitungseinrichtung, mittels deren aus den ursprünglichen Weggeberteilsignalen zusätzliche Teilsignale mit gegenüber den ursprünglichen Teilsignalen räumlich versetztem Nulldurchgang ableitbar sind.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teilsignale zusammen eine Teilsignalfolge bilden, deren Nulldurchgänge eine gleichmäßige Teilung haben.
3· Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da3 mittels der Signalverarbeitungseinrichtung die ursprünglichen Weggeberteilsignale invertierbar sind.

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4. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Signalverarbeitungseinrichtung die Summe von vorbestimmten ursprünglichen Weggeberteilsignalen bildbar ist.
5. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Hilfsmittel zum zyklischen Auswählen der einzelnen Teilsignale der von den ursprünglichen Weggeberteilsignalen und den zusätzlichen Teilsignalen gebildeten Teilsignalfolge.
6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet^ daß die Hilfsmittel zum zyklischen Auswählen der Teilsignale ein Schaltwerk, über das die Teilsignale -auf eine gemeinsame Ausgangsleitung aufschaltbar sind, und ein Schieberegister oder einen Ringzähler zum vorprogrammierten Ansteuern des Schaltwerkes aufweisen.

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