DE2757160A1

DE2757160A1 - Verfahren und anordnung zur phasensteuerung

Info

Publication number: DE2757160A1
Application number: DE19772757160
Authority: DE
Inventors: Donald Louis Norrell
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1976-12-20
Filing date: 1977-12-19
Publication date: 1978-06-22
Also published as: FR2374771A1; US4079297A; JPS5378012A; MX144481A; FR2374771B1; GB1581077A

Description

Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota 55101, V. St. A.

Verfahren und Anordnung zur Phasensteuerung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine St eue rungs anordnung und ein Verfahren zum Ändern der Winkellage eines Schrittschaltmotore bezüglich eines zweiten Motors und insbesondere Faksimilesysteme, die eine Phasensteuerung eines Motors an einem Ort bezüglich eines Motors an einem anderen Ort erfordern.

Ein Faksimilesystem weist im allgemeinen einen Kakaimileeender, der aus der Abtastung einer Vorlage abgeleitete Signals erzeugt, eine Empfangsstation an einem anderen Ort, die aus den rom Sender her aufgenommenen Signalen eine Wiedergabe der Vorlage herstellt, sowie einen Übertragungskanal auf, der die beiden Stationen miteinander verbindet.

Im Fall eines Drehtrommel-Faksimiesystems wird senderseitig die abzutastende Vorlage auf eine drehende, motorisch angetrieben·

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Trommel und empfängerseitig ein Eopierblatt auf eine entsprechende motorisch getriebene drehende Trommel aufgespannt. Die Vorlage und das Eopierblatt müssen im wesentlichen die gleiche Winke1-orientierung hinsichtlich einer gemeinsamen Bezugslage aufweisen, wenn die Trommeln drehen, um zu gewährleisten, daß die Reproduktion etwa in der gleichen Winkellage des Eopierblatts anfängt wie beim Original. Die Ausrichtung der Winkellage der Motoren und damit der Trommeln soll im folgenden als "Phasensteuerung" oder "Phasensynchronisierung" bezeichnet werden.

Es sind Faksimilesysteme bekannt, die herkömmliche impulserzeugende Einrichtungen enthalten, die Signale abgeben, die die relative Lage der Sende- und der Empfangstrommel angeben. Der Sender ist so eingerichtet, daß er einen Phasensteuerimpuls für jede Umdrehung einer Trommel abgibt, während der Empfänger des Systems einen entsprechenden Impuls für jede Umdrehung seiner Trommel erzeugt. Der zeitliche Abstand zwischen dem Phasen- bzw. Synchronimpuls aus dem Sender und dem Phasen- bzw. Synchronimpuls aus dem Empfänger bzw. umgekehrt ist eine Funktion der Abweichung rom gewünschten Phasenzusammenhang· Eoinzidente Impulse oder Impulse mit einer vorbestimmten Zeitverschiebung kennzeichnen die Gleichphasigkeit der Sende- und der Empfangstrommel·

Die US-PS 3.553.370 lehrt eine Phasensteuerung ("open loop phasing system") für eine Faksimile-Sender-Empfänger-Strecke, bei der mit solchen Phasensteuer- bzw· Synchronisierungsimpulsen ein Impulszähler angesteuert wird, dessen Zählzustand der Phasendif-

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ferenz bzw. dem Phasenfehler zwischen den drehenden Trommeln des Senders und des Empfängers entsprechen« Die Zählung, wenn von einem Synchronisierungsimpuls des Empfängers eingeleitet, entspricht den Ausmaß des Vorlaufs der Empfängertrommel gegenüber der Sendertrommel. Die Zählung erfolgt bei mit einer Frequenz, die der Drehgeschwindigkeit der Sende- und der Empfangstrommel unmittelbar proportional ist. Der Zähler wird auf einen vorbestimmten Zählwert entsprechend den gezählten Impulsen eingestellt, die während der Dauer einer Trommelumdrehung angelegt werden müssen· Dieser vorbestimmte Zählwert minus dem erhaltenen Zählwert entspricht dem Ausmaß, indem die Empfängertrommel der Sendertrommel hinterherläuft. Nachdem man den dem Phasenfehler entsprechenden Zählwert erhalten hat, wird die Zählung mit niedrigerer Frequenz fortgesetzt, bis der vorbestimmte Zählwert erreicht ist. Die Zählimpulse der niederigeren Frequenz werden gleichzeitig auch auf eine Phasenkorrekturanordnung gegeben, so daß die Phasenkorrektur beendet ist, wenn der Zähler seinen vorbestimmten Zählwert erreicht hat. Diese Phasenkorrektureinrichtung ist ein Schrittmotor, der den Ständer des Antriebsmotors für die Empfangstrommel verstellt. Auf diese Weise wird der Käufer des Motors um den zusätzlichen Betrag der Ständerdrehung in der Drehrichtung versetzt, um den Empfänger vorzuversetzen und so den Nachlauf bezüglich des Senders zu korrigieren.

Während dieser Anordnung nach dem Stand der Technik eine Phasensteuerung ermöglicht, erfordert sie einen zusätzlichen Motor und dessen Ankopplung an den Empfängermotor, um die Phasenkorrek-

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tür durchzuführen·

Die vorliegend· Erfindung vermiedet die Notwendigkeit eines separaten Motors und dessen Ankopplung an den Ständer des Empfangstrommelmotors zur Durchführung der Phasenkorrektur und schafft eine Verfahren und ein System, die sich durch Programmieren eines programmierbaren Mikroprozessors implementieren läßt, der auch andere im Faksimilesystem erforderliche Punktionen ausführen kann. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zum Indern des Phasenunterschieds zwischen zwei Motoren wie bspw. dem Sendetrommel- und dem Empfangstrommelmotor eines Faksimilesystems verwendet ein erstes Signal, das die Winkellage eines der Motoren beim Drehen mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit darstellt, sowie ein zweites Signal, das die Winkellage des anderen Motors beim Drehen mit der vorbestimmten Geschwindigkeit darstellt, um ein Maß für den Phasenunterschied zwischen den zwei Motoren in Form eines Zählwerts zu geben, der Bezugsimpulse einer ersten Frequenz zwischen dem Auftreten des ersten oder zweiten Sigsals und dem nachfolgenden Auftreten des jeweils anderen Signals anzeigt, wobei einer der beiden Motoren ein Schrittmotor ist. Weiterhin erzeugt man Ansteuerimpulse für den Schrittmotor mit einer Frequenz, die in direktem Zusammenhang mit der Frequenz der Bezugsimpulse zum Treiben des Schrittmotors steht, bestimmt, aus dem Zahlwert der Phasendifferenz einen Phasenänderungswert, der das Ausmaß der erforderliehen inderung der Phasendifferenz angibt, erzeugt nach dem Ende der Fhasendifferazzählung die Bezugsimpulse mit einer zweiten Frequenz, und schließlich den

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Phasenänderungszählwert und die Bezugsimpulse der zweiten Frequenz dazu den Schrittmotor für die Dauer eines Zeitintervalle anzusteuern, innerhalb dessen die Differenz zwischen der Anzahl der Bezugsimpulse der ersten Frequenz, die während dieses Inter* ν alls hätten erzeugt werden können, und der Anzahl der Bezugsimpulse, die während dieses Inervalls mit der zweiten Frequenz erzeugt worden sind, gleich dem Phasenänderungszählwert ist.

Der Fhasenänderungszählwert kann so gewählt werden, daß es sich bein ihm um den der Phasendifferenz abgeleiteten Zählwert handelt, so daß am Ende des Zeitintervalls, während dessen der Schrittmotor mit bei einer mit der zweiten direkt in Beziehung stehenden Frequenz erzeugten Ansteuerimpulsen betrieben worden ist, die Phasendifferenz vollständig korrigiert worden ist. Wird der Fhasenänderungszählwert bestimmt, wenn man den Schrittmotor als den vorlaufenden betrachtet, betreibt man während des erwähnten Zeitintervalls den Schrittmotor mit geringerer Geschwindigkeit als den anderen Motor; sieht man den Schrittmotor als den nachfolgenden Motor an, wird er während dieses Intervalls mit höherer Geschwindigkeit betrieben.

Das Zeitintervall zum Betrieb des Schrittmotors, das für einen gewählten Phsenänderunggzahlwert erforderlich ist, läßt sich mit einer Steuerzählung basierend auf den Fhasenänderungszählwert bestimmen, wobei man den Schrittmotor bei einer Geschwindigkeit betreibt, die von den mit einer Frequenz erzeugten Antriebsimpulsen erzeugt wird, die in direktem Zusammenhang zu mit einer

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zweiten frequenz erzeugten Bezugsimpulsen steht, die F mal der ersten Frequenz ist, wobei man Zählimpulse erzeugt, die auf der zweiten Frequenz basieren, bis die Anzahl dieser Zählimpulse gleich dem Steuerzählwert ist, sO daß die Beziehung

¹P /Λ - P/

erfüllt ist, in der Np die Anzahl der innerhalb des Zeitintervalls erzeugten Impulse der zweiten Frequenz, F eine Zahl ungleich eins und N der gewählte Phasenänderungszählwert sind. Bspw. könnte der Steuerzählwert auf der Basis des Phasenänderungszählwert s gleich

/1 -

sein, so daß als Steuerimpulse N_x, Impulse gleich — N

^P /1 - P/

erzeugt werden müssen, um das Phasenzeitintervall darzustellen. Entsprechend kann die Steuerzählwert auch zu N, dem Fhasenänderungszählwert gewählt werden· Das Phasenzeitintervall ist dann beendet, wenn N Zählimpulse - die man erhält, indem man die Np Impulse der zweiten Frequenz durch F/(/1 - F/) teilt - erzeugt worden sind, während der Schrittmotor mit einer Geschwindigkeit arbeitet, die von den mit der zweiten Frequenz angelegten Impmlsen bestimmt wird. Andere mögliche Anordnungen mit anderen Multiplikatoren und Divisoren ergeben sich, wenn man bspw· beide Seiten der Beziehung Ν_Ώ - N mit einer Eonstanten multipliziert oder F eo wählt, daß F/(/1 -F/) ein Bruch - aspw. 7/2 -

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ist· In diesem Fall könnte der Phasenanderungszahlwert N mit 7 multipliziert werden, um den Steuerzählwert darzustellen, während man die Zählimpulse auf der Basis der Impulse der zweiten Frequenz erzeugt, indem man die mit der zweiten Frequenz erzeugten Impulse mit 2 multipliziert.

Erwünschtenfalls kann man nach dem vorgeschlagenen Verfahren die Phasendifferenz korrigieren, indem man den Phasendifferenzzählwert zu zwei oder mehr Phasenanderungszahlwerten aufteilt und diese Jeweils nach dem oben genannten Verfahren behandelt. Folglich läßt die Korrektur der Phasendifferenz sich mit mehr als einer Geschwindigkeit für den Schrittmotor durchführen.

Ein System nach der vorliegenden Erfindung zum Indern der Phasendifferenz zwischen zwei Motoren, bei dem ein erstes Signal,das die Winkellage des einen Motors beim Drehen mit einer vorbesti: ten Geschwindigkeit darstellt, sowie ein zweites Signal erzeugt wird, das die Winkellage des anderen Motors beim Drehen mit der vorbestimmten Geschwindigkeit darstellt, enthält als einen der Motoren einen Schrittmotor und weist weiterhin eine wahlweise betätigbare, Impulse erzeugende Einrichtung, die Bezugsimpulse einer ersten und mindestens einer weiteren Frequenz liefert, eine an die Impulse erzeugende Einrichtung und den Schrittmotor angeschlossene Einrichtung, die Ansteuerungsimpulse für den Schrittmotor mit einer Frequenz liefert, die in unmittelbarer Beziehung zu der Frequenz der von der Impulse erzeugenden Einrichtung gelieferten Impulse steht, wobei die Ansteuerimpulse

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einen Betrieb des Schrittmotors mit der vorbestimmten Geschwindigkeit bewirken, wenn die Impulse erzeugende Einrichtung Bezugsimpulse der ersten Frequenz liefert, sowie eine Steuereinrichtung aufweist, die so angeschlossen ist, daß si· wahlweise die impulserzeugende Einrichtung derart ansteuert, daß diese Bezugsimpulse der ersten Frequenz liefert, und das erste und das zweite Signal aufnimmt, um einen Phasendifferenzzählwert zu liefern, der die Bezugsimpulse angibt, die mit der ersten Frequenz zwischen dem Auftreten des ersten oder des zweiten Signals und dem nachfolgenden Auftreten des jeweils anderen Signals erzeugt werden, wobei die Steuereinrichtung einen Phasenänderungszählwert auf der Basis der Fhasendifferenzzählwerts liefert und auf die Fhasenänderungszählwerte ansprechend impulserzeugende Mittel innerhalb eines Zeit Intervalle, während dessen die impulserzeugende Einrichtung Bezugsimpulse mit einer anderen als der ersten Frequenz liefert, so steuert, daß die Differenz zwischen den Bezugsimpulsen der ersten Frequenz, die während des erwähnten Zeitintervalls hätten erzeugt werden können, und der Anzahl der während des Intervalls erzeugten Bezugsimpulse gleich dem fbasenänderungszählwert ist·

Sie Steuereinrichtung für das System, die das erforderliche Zeitintervall darstB 11t, kann eine Multiplizier- und/oder Dividiere !zurichtung aufweisen, die aus dem Fhasenänderungszählwert einen Steuerzählwert ableitet (n), wobei die Steuereinrichtung auf das zweite Signal ansprechend die Funktion der impulserzeugenden Einrichtung so bestimmt, daß die Bezugsimpulse mit einer zweiten Frequenz erzeugt werden, die F mal der ersten Frequenz ist, wobei

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F eine Zahl ungleich eins ist. Die Steuereinrichtung weist dabei eine Multiplizier- unf/oder Dividiereinrichtung auf, die aus den Bezugsimpulsen der zweiten Frequenz Zählimpulse ableitet (n), bis deren Anzahl gleich dem aus dem Fhasenänderungszählwert abgeleiteten Steuerzählwert ist, wobei der Steuerzählwert und die ZählIm-

F
pulse durch die Beziehung Np N verknüpft sind, in der N der Phasenände rungs zählwert und Np die mit der zweiten Frequenz erzeugte Impulsanzahl ist. Bspw. kann die Multiplizier- und/oder Dividiereinrichtung den Phasenänderungszählwert mit F/(/1 - F/) multiplizieren, um die Anzahl der Bezugsimpulse der zweiten Frequenz als Zählimpulse festzustellen, die zum Darstellen des Zeitintervalls erforderlich ist. F wählt man dabei kleiner als eins, wenn der Fhasenänderungszählwert bestimmt wird, indem man den Schrittmotor im System als den vorlaufenden betrachtet, während man F größer als eins wählt, wenn man im System den Fhasenänderungszählwert unter Betrachtung des Schrittmotors als den nachlaufenden betrachtet.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein Phasensteuerungssystem nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine Einzelheit, die eine Form einer im System der Fig. 1 verwendbare Faktorensteuerung ("rate control") zeigt;

Fig. 3 ist eine Einzelheit, die eine weitere Form einer im System der Fig. 1 verwendbare Faktorensteuerung zeigt;

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- 17 Fig. 4- ist ein Flußdiagramm des Systems der Fig. 1;

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm für ein System und ein Verfahren nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6, 7 und 8 sind Flußdiagramme für ein weiteres System und

Verfahren nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 ist ein Teil eines Flußdiagramms, das zusammen mit den Fig. 6 und 8 ein Flußdiagramm eines weiteren Systems und Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ergibt;

Fig. 10 ist ein weiteres Fhasensteuerungs- bzw. Synchronisiersystem nach der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 11 ist ein Flußdiagramm für das System der Fig. 10.

Zum Verständnis der vorliegenden Erfindung sollen zunächst die unterschiedlichen Einflußgrößen erläutert werden, die auf eine Änderung der Phasendifferenz einwirken können, die zwischen zwei Motoren vorliegen kann, die jeweils mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit arbeiten. Nach einem grundsätzlichen Aspekt der Erfindung muß die Phasendifferenz gemssen werden, wenn die Motoren mit dieser vorbestimmten Geschwindigkeit arbeiten, und zwar in Form eines Zählwertes von Bezugsimpulsen einer ersten Frequenz, die in direktem Zusammenhang mit der vorbestimmten Geschwindigkeit der Motoren steht. Ein weiterer grundlegender Aspekt der

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vorliegenden Erfindung ist die Forderung, daß die Geschwindigkeit eines der Motoren bei der gewünschten Phasenänderung in unmittelbarem Zusammenhang zu den Bezugsimpulsen steht, die dann mit einer zweiten Frequenz geliefert werden, die gleich der ersten Frequenz, multipliziert mit F ist, wobei sie sich bei F um eine Zahl ungleich eins handelt·

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist der eine Motor derjenige, der die Trommel in der Gegenstation eines Drdfcrommel-Faksimilesytems dreht, während der Motor (zweite) die Trommel in der Ortsstation eines solchen Systems dreht und ein Schrittmotor ist ο Es sei weiterhin angenommen, daß der Phasendifferenzzählwert so erhalten wird, daß er das Ausmaß angibt, zu dem der Ortsmotor dem Gegenstationsmotor vorläuft. Der Phasendifferenzzählwert N wird bei der Phasendifferenzmessung unter Benutzung der Bezugsimpulse einer ersten Frequenz aufgenommen, die direkt in Zusammenhang mit der Geschwindigkeit der beiden Motoren steht· Da der Ortsmotor dem Gegenmotor um den Phasenzählwert N vorläuft, kann der Ortsmotor für die Dauer eines hier als Phasenintervall Tp bezeichneten Zeitintervalls verlangsamt werden, das ausreicht, um die Phasendifferenz um einen gewünschten Wert zu ändern oder auf null zu bringen. Da der Ortsmotor ein Schrittmotor ist, ist die Entfernung, die der mit der Phasennachstellgeschwindigkeit Sp während des Phasenintervalls durchläuft, gleich SpTp. Dabei läuft der Gegemotor mit der Geschwindigkeit S , die gleich der bei de r Aufnahme des Phasendifferenzzählwerts verwendeten Geschwindigkeit ist; er läuft also während des Phasennachstellintervalls die

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Distanz S₀T_p. Soll die Phasendifferenz auf Null gebracht werden, steht (S_cTp - SpTp) In direktem Zusammenhang mit der Phasenkorrek tur bzw. dem Phasendifferenzzählwert N. S T_x, und S-qT-q lassen sich

Cx: Jr ir

mit der Anzahl der Bezugsimpulse ausdrücken, die während des Phasennachstellintervalls Tp verwendet wird· Dann gilt:

(1)

wobei N die Anzahl der Bezugsimpulse der ersten Frequenz, die auf das Phasennachstellintezvall bezüglich der Funktion des Gegenmotors anwendbar sind, und Np die Anzahl der Bezugsimpulse der zweiten Frequenz ist, die während des Phasennachstellintervalls bezüglich des Betriebe des Sehrittmotors verwendet werden·

Aufgrund dieser Beziehungen läßt sich Np ausdrücken zu N_p «FN_C, wobei F kleiner als eins ist, da die Phasengeschwindigkeit des Ortsmotors geringer als dessen Geschwindigkeit bei dir Phasendifferenzzählung ist. Die Beziehgung (1) läßt sich dann umschreiben zu

N (2) N - -J - Np bzw. (3) N_p -

Bei bekanntem F und N läßt sich also die Anzahl Np der Impulse bestimmen, die während des Phasennachstellintervalls erzeugt wird, was natürlich bedeutet, daß die Beziehung für die gewünsch te Phasenkorrektur entsprechend der 61.(1) erfüllt wird.

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Wird die Phasendifferenz als Zählwerts N angegeben, der das Aus maß angibt, zu dem der Ortsmotor dem Gegenmotor hinterherläuft, läßt der Ortsmotor sich während des Fhasennachstellintervalls mit höherer Geschwindigkeit betreiben als der zum Ermitteln der Phasendifferenzzählung verwendeten, um die gewünschte Phasenänderung zu erreichen .Unter diesen Umständen gelten folgende Beziehungen:

(4)	N	= Np -	^Nc	1
(5)	N	= Np -	(Np/F) mit F
(6)	N	= NF/(F	- 1)

und

Folglich läßt die Phasendifferenz zwischen zwei Motoren wie dem Sendetrommelmotor (in der Gegenstation) und dem Empfängertrommelmotor (in der Ortsstation) eines FAX—Systems sich nach einem Verfahren ändern, bei dem ein erstes Signal, das die Winkellage eines der Motoren bei der Drehung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit darstellt, und ein zweites Signal erzeugt werden, das die Winkellage des anderen Motors bei der Drehung mit der vorbestimmten Geschwindigkeit darstellt, und man als einen der Motre einen Schrittmotor vorsieht, Bezugsimpulse einer ersten Frequenz sowie Ansteuerimpulse für den Schrittmotor mit einer Frequenz erzeugt, die in direktem Zusammenhang mit der Frequenz der Bezugsimpulse steht, die Ansteuerimpulse auf den Schrittmotor gibt, die Phasendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Signal in Form eines Zählwerts N der Bezugsimpulse der ersten

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Frequenz angibt, die zwischen dem Auftreten des ersten oder des zweiten Signals und dem nachfolgenden Auftreten des jeweils anderen Signals auftreten aus dem vorgehenden Zählwert einen Phasenanderungszählwert (kann N sein) ableitet, der das Ausmaß angibt, zu dem die Phasendifferenz geändert werden muß, nach Beendigung der Phasendifferenzzählung die Bezugsimpulse mit einer zweiten Frequenz liefert, und schließlich den Phasenändβrungszählwert und die Bezugsimpulse der zweiten Frequenz dazu verwendet, den Schrittmotor für die Dauer eines Zeitintervalls (Tp) anzusteuern, während der die Differenz zwischen der Anzahl N der Bezugsimpulse die mit der ersten Frequenz während des Zeitintervalls hätten erzeugt werden können, und der Anzahl Np der während dieses Intervalls erzeugten Bezugsimpulse der zweiten Frequenz gleich dem Phasenänderungszählwert ist·

Beachtet man, daß die Glchg. (3) oder (6) erfüllt sein muß, läßt der Schritt, nach dem der Phasenänderungssählwert und die Bezugsimpulse der zweiten Frequenz benutzt werden, um die Funktion des Sxbrittmotors während des Zeitintervalls zu bestimmen, das erforderlich ist, um die oben ausgeführten Kriterien zu erfüllen, sich durchführen, indem man aus dem Phasenänderungszählwert einen Steuerzählwert ermittelt und den Schrittmotor bei einer Geschwindigkeit betreibt, die von Antriebsimpulsen einer mit der von Bezugsimpulsen einer Frequenz in unmittelbarem Zusammenhang stehenden Frequenz erzeugt werden, die F mal der ersten Frequenz ist, wobei Zählimpulse erzeugt werden, die auf der zweiten Frequenz basieren, bis die Anzahl dieser Zählimpulse gleich dem Steuer-

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zählwert ist. Bspw. kann der Steuerzählwert gleich FN/(/1 - P/) sein, wobei N der Phasenänderungszählwert ist, 8· daß man die Bezugsimpulse der zweiten Frequenz als Zählimpulse benutzen kann, die erzeugt werden, bis FN/(/1 - F/) ZMhlimpulse erzeugt worden sind.

Falls der Schrittmotor innerhalb des Phasenänderungsintervalls mit einer Geschwindigkeit arbeiten soll, die geringer ist als die zur Bestimmung des Phasendifferenzzählwerts benutzt, wird F kleiner als eins. F ist größer als eins, wenn der Schrittmotor während des Phasenänderungsintervalls mit einer höheren Geschwindigkeit als der zur Bestimmung des Phasendifferenzzählwerts benutzten arbeiten soll.

Ein System unter Benutzung des oben beschriebenen Verfahrens ist in Fig. 1 gezeigt, die nur die Schaltungselemente für die Steuerung des (Orts-)Schrittmotors angibt, dessen Geschwindigkeit zur Darstellung des Phasenänderungsintervalls gesteuert werden soll. Es ist bekannt, daß man einen Start-Impuls zum Einleiten des Be— triebs der Schaltung für die Phasennachstellung und den Phasennächste llimpul aus dem anderen (Gegen-)Motor und der Phasenimpuls aus dbm Ortsmotor erzeugt.

Der Schaltungsteil, der die Ansteuerimpulse für den Ortsschrittmotor 2 liefert,weist eine stabile Frequenzquelle 4 auf, bei der es sich bspw. um einen Quarzoszillator mit einer Teilerkette handeln kann. Das Ausgangssignal der Frequenzquelle geht auf ein

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Multiplikator ("rate multiplier¹¹) 10, wie er handelüblich ist. Dieser Multiplikator wird digital mit H- bzw. L-Signalen an den Steuereingängen 11 - 14 einschließlich über den Faktorensteuerteil 16 gesteuert; die Ausgangsimpulse haben eine Frequenz, die von den digitalen Steuersignalen bestimmt wird und geringer als die Eingangsfrequenz aus der Frequenzquelle 4 ist· Das Ausgangssignal des Multiplikators 10 geht auf einen Teiler 18, der Impulse auf eine Motoransteuerschaltung 20 gibt, die die Treibimpulse für den Motor 2 liefert· Die Häufigkeit der Impulse aus dem Teiler 18 bestimmt die Motorgeschwindigkeit. Der Motor 2 ist ein Schrittmotor wie bspw. ein 2-Phasen-Synchronmotor mit zwei Wicklungen. Der Teiler 18 liefert auch auf der Leitung 24 Bezugsimpulse mit einer Frequenz zwischen der der Impuls aus dem Multiplikator und der der an die Motoransteuerschaltung 20 gegebenen Impulse. Diese zwischenliegende Frequenz dient als Bezügetakt für die allgemein bei 22 gezeigte Steuerschaltung. Da die Häufigkeit, mit der Impulse an die Motoransteuerschaltung 20 gegeben werden, einen Teilwert der Bezugstaktfrequenz darstellt, stehen die Ansteuerimpulse und damit die Motorgeschwindigkeit in ummittelbarem Zusammenhang mit der Frequenz der Bezugsimpulse· Die Steuerschaltung 22 weist eine laktorenstmierung 16 auf, die an den Multiplikator 10 angeschlossen ist· Die Steuerschaltung 22 liefert auf dem Leiter 24 mit der Bezugsfrequenz einen Zählwert, der der Phasendifferenz zwischen den vom Gegen- oder vom Ortsmotor gelieferten Phasenimpulsen einerseits und den von dem jeweils anderen der beiden Motoren gelieferten Phasenimpulse entspricht, wobei dieser Fhasenzählwert als Fhasenänderungszählwert

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benutzt wird. Die Schaltung 22 multipliziert den Phasenänderungszählwert mit F/(/1 - F/), wobei F eine Zahl ungleich eins ist und derjenigen Zahl entspricht, mit der die zum Erhalt des Phasendifferenzzählwerts benutzte Frequenz vom Multiplikator 10 nach Maßgabe der Steuerschaltung 22 multipliziert wird, um die Phasennachstellgeschwindigkeit des Motors während des Phasennachstellintervalls einzustellen. Bspw. kann ein Multiplikator, wie er unter der Bezeichnung MC 14527 von der Fa. Mototola, Inc. erhältlich ist, auf der Grundlage der an die Steuereingänge 11-14 gelegten Impulse, Impulse an den Teiler 18 legen derart, daß auf dem Leiter Bezugsimpulse einer ersten Frequenz stehen, die in direktem Zusammenhang steht mit der Frequenz der an den Motor 2 gelegten Ansteuerimpulse, um diese mit bei der Phasendifferenzzählung benutzten Geschwindigkeit anzutreiebn, und er kann Impulse mit 10/9, 8/9, 7/9 .·. oder 1/9 der verwendeten Frequenz liefern, um die Bezugsimpulse der ersten Frequenz darzustellen. Das Ausgangssignal des Multiplikators steht in unmittelbarem Zusammenhang mit den binären Eingangssignalen an den Steuereingängen 11 - 14. Ein Eingangszustand von 1001 an den Eingängen 11 14 ergitbt bspw. einen Multiplikationsfaktor von 9/9, der dazu benutzt werden kann, der Ausgangsfrequenz des Multiplikators denjenigen Wert zu erteilen, der erforderlich ist, um die oben erwähnten Bezugsimpulse mit der ersten Frequenz darzustellen. Ein Faktor 10/9 entspricht den Eingangssignalen 1010 an den Eingängen 11 - 14, während der Eingangszustand 1000 der Eingänge bis 14 den Faktor 8/9 ergibt.

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Die Fig· 2 zeigt eine Anordnung für die Paktorensteuerung 16, bei der eine positive Spannung an den Eingang 11 und Masse an die Eingänge 12, 13 gelegt sind, so daß sich für die Eingänge 11 13 der Zustand 100 ergibt· Ein H-Signal (1) am Eingang 14 ergibt also einen Multiplikationsfaktor von 9/9, ein L-Signal (0) am Eingang 14 einen Faktor von 8/9· Liefert der Faktor 9/9 bei der Fhasendifferenzzählung eine der Geschwindigkeit des Motors 2 zugeordnete Frequenz, kann man den Faktor 8/9 verwenden, wenn der Motor 2 während der Fhasennachstellintervalls langsamer laufen soll· Entsprechend zeigt die Fig. 3 eine Anordnung für die Faktorensteuerung 16, bei der am Eingang 11 eine positive Spannung liegt, der Eingang 12 an Masse gelegt ist und der Eingang 13 über einen Inverter vom Eingang 14 her angesteuert wird, so daß das am Eingang 13 stehende Signal immer das Negierte des am Eingang 14 liegenden ist. Folglich bewirkt ein Η-Signal am Eingang 14, daß der Multiplikator mit 1001 einen Faktor von 9/9 liefert, während ein L-Signal am Eingang 14 entsprechend der Binärzahl 1010 einen Faktor von 10/9 liefert. Wenn also der Faktor 9/9 eine Frequenz ergibt, die der Motorgeschwindigkeit bei der Fhasendifferenzzählung zugeordnet ist, läßt der Faktor 10/9 sich verwenden, wenn der Motor 2 während des Fhasennachstellintervalls mit höherer Geschwindigkeit laufen soll.

Zur weiteren Erläuterung der Steuerschaltung 22 sei wie zuvor angenommen, daß die erhaltene Phasendifferenzzählwert das Ausmaß darstellt, um das der Ortsmotor (Motor 2) dem Gegenmotor (nicht gezeigt) vorläuft, d. h. der der Lage des Ortsmotors ent-

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sprechende Phasenimpulse leitet die Phasenzählung ein, während der der Lage des Gegenmotors entsprechend Phasenimpulse die Zählung beendet. Die Geschwindigkeit des Ortsmotors 2 während des Phasennachstellintervalls ist geringer als während der Durchführung der Phasendifferenzzählung, so daß die Anordnung für die Faktorensteuerung 16 nach Fig. 2 verwendet werden kann.

Zusätzlich zur Faktorensteuerung 16 weist die Steuerschaltung 22 fünf D-Flipflops 27— 31, ein Schieberegister 32, einen Auf/ Abwärtszähler y\-, eine Multiplizierlogik 36, das Speicherregister 38, die Inverter 39 bis 4-3 die UND-Glieder 44 — 46 sowie die NAND-Glieder 47 bis 48 auf.

Wird die Betriebsspannung an die Schaltung gelegt, werden die fünf Flipflops 27 bis 31 und das Schieberegister 32 nach bekannten Verfahren zunächst gelöscht. Eine positive Spannung wird an den Anschluß D der Flipflops 27, 31 und 31 gelegt. Der Ausgang φ des Flipflops 31 ist dann H, so daß das Ausgangssignal der Faktorensteuerung 16 nach Fig. 2 den Multiplikator so steuert, daß die Bezugstaktimpulse aus dem Teiler 18 eine erste Frequenz haben, wobei der Motortreieber 20 Ansteuerimpulse an den Motor 2 mit einer Geschwindigkeit liefert, die mit dieser ersten Frequenz in unmittelbarem Zusammenhang steht, so daß der Motor 2 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit gleich der des (nicht gezeigten) Gegenmotors arbeitet. Die Steuerschaltung 22 wartet den Eingang eines positiven Startimpulses ab, der an den Inverter 39 und den Zähler 34 gelegt wird und den Zähler 34 löscht. Mit der nach-

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laufenden Flanke des invertierten Startimpulses wird das Flipflop 26 gesetzt, so daß ein Η-Signal am Ausgang Q des Flipflops 28 stent. Die Steuerschaltung 22 wartet dann einen Ortsimpuls auf der Leiter 50 ab, der die Lage des Motors 2 angibt, der die Trommel der FAX-Maschine in der Orts- bzw. Empfangsstation treibt. Die positiv gehende Flanke eines Ortsimpulses läßt den Ausgang Q des Flipflops 28 auf H gehen· Dieses Signal geht auf einen Eingang des UND-Glieds 44 und an den Anschluß D des Flipflops 29· Der Ausgang Q des Flipflops 29 let ebenfalls H und an den anderen Anschluß des UND-Glieds 44 gelegt, so daß der Ausgang des UND-Glieds 44 auf H liegt· Der Ausgang des UND-Glieds 44 ist an das NAND-Glied 47 geführt, das auch die Bezugstaktimpulse der ersten Frequenz aus dem Teiler 18 aufnimmt· Bei am NAND-Glied 47 liegenden Ausgangssignal H vom UND-Glied 44 liefert das NAND-Glied 47 jedesmal einen L'Signal am Ausgang, wenn ein Bezugstaktimpuls vom Teiler 18 ansteht. Der Ausgang des NAND-Glieds 47 ist an den Aufwärts-Eingang des Zählers 34 gelegt und bewirkt, daß der Zähler 34 für jeden Bezugstaktimpuls, während der Ausgang des UND-Glieds 44 auf L bleibt, jeweils einen Schritt aufwärts weiter zählt, wahrend diese Zählung erfolgt, wartet die Schaltung auf einen Phasenimpuls aus der Gegenstation, der die Winkellage des Gegemotors anzieht und auf der Leitung 51 an den Anschluß C des Flipflops 29 gelegt werden soll. Die positiv gehende Flanke eines solchen Impulses aus der Gegenetation setzt das Flipflop 29; der Ausgang § des Flipflops 29 springt auf L, so daß das Η-Signal an NAND-Glied 47vom Ausgang des UND-Glieds 44 her entfällt und der Zählvorgang des Zählere 34 beendet wird, Der Aus-

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gang des UND-Blieds 44 ist auch an einen Inverter 40 geführt, der mit dem Anschluß C des Flipflops 30 verbunden ist, so daß eine Änderung von H auf L am Ausgang des UND-Glieds als Sprung von L auf H am Anschluß C des FÜpflops 30 erscheint und das Flipflop 30 mit seinem Ausgang Q ein Η-Signal an den Anschluß "In" des Schieberegisters 32 legt. Das Schieberegister 32 dient dazu, eine geringfügige Verzögerung zu bewirken, bevor der erhaltene Zählwert multipliziert und in den Zähler 34 eingegeben wird« Der Takteingang des Schieberegisters nimmt die Taktimpulse aus der Frequenzquelle 4 auf. Ein Schieberegister-Taktimpuls bewirkt, daß ein am Anschluß "In" des Schieberegisters 32 stehenedes H-Signal am ersten Ausgang des Schieberegister erscheint und danach mit den eintreffen weiteren Taktimpulsen nacheinander auf die anderen Ausgänge geschoben wird» Die Taktimpulse für das Schieberegister haben natürlich eine höhere Frequenz als die vom Teiler 18 kommenden Bezugstaktimpulse. Beim Eintreffen des zweiten Taktimpulses geht nach dem Vorbereiten des Schieberegisters 32 durch das Η-Signal aus dem Flipflop 30 ein H—Signal auf dem Leiter 52 vom Schieberegister 32 auf das UND-Glied 45. Zu diesem Zeitpunkt bewirkt das Ausgangssignal des Schieberegisters, das über den Inverter 41 läuft, ein Η-Signal an anderen Eingang des UND-Glieds 45. Am Ausgang des UND-Glieds 45 erscheint also ein Η-Signal, das auf den Takteingang des Speicherregisters 38 gehto Der Phasendifferenzwert am Ausgang des Zählers 34 geht auf die Multiplizierlogik 36» wo er multipliziert wird; das Produkt geht an das Speicherregister 38,dessen Ausgang an den Zähler 34 gelegt ist ο Der vom UND-Glied 45 durch das Soeicherregister 38 auf-

genommene Taktimpuls schiebt das Ausgangssignal der Multiplizierlogik 36 zum Zähler 34.

Im Fall des Multiplikators 10 und der Faktorensteuerung 16, wie sie pben beschrieben sind, bei denen die Frequenz aus dem Multiplikator für das Fhasennachstellintervall reduziert werden und der Steuerzählwert F/(/1 - F/) mal dem Fhasendifferenzählwert sein soll, multipliziert die Multiplizierlogik 36 den Zählwert mit F/(/1 - F/). Wird als F = 8/9 benutzt, was zu einer Verringerung der Geschwindigkeit des Motors 2 führt, ist die Multiplizierlogik 36 so ausgelegt, daß sie ein Vielfaches von 9 liefert.

Das Schieberegister 32 arbeitet weiter, so daß ein Η-Signal auf dem Leiter 53 von Register 32 ansteht, mit dem der Ausgang des Inverters 42, der ein L—Signal auf dem Leiter 54- vom Register 42 übernimmt, ein Η-Signal am Ausgang des UND-Glieds 46 bewirkt, das der Inverter 43 invertiert, der am ÜbernahmeanSchluß ("load terminal") des Zählers 3^ liegt, so daß der multiplizierte Zählwer aus dem Speicherregister 38 in den Zähler 3^eingel*een wird· Der Zähler yv übernimmt alsoeinen Zählzust« d, der ein Vielfaches des Phasendifferenzzählwerts darstellt, der zwischen dem Eingang des Ortsimpulses aus dem Motor 2 und dem des darauffolgenden Impulses aus dem Gegenmotor erfolgte, der die Winkellage des Gegenmotors angibt. Das Schieberegister 32 arbeitet weiter, bis ein Η-Signal auf dem Leiter 55 liegt, das an den Schluß C des Flipflops 31 führt, so daß ein L-Signal an dessen Anschluß φ und ein Η-Signal an dessen Ausgang Q stehen.

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Das L-Signal am Ausgang Q¹ des Flipflops 31 ändert den Ausgang der Faktorensteuerung und damit das Ausgangssignal des Multiplikators 10, so daß eine niederigere Bezugsfrequenz auf dem Leiter 24 vom Teiler 18 steht und die Geschwindigkeit des Motors 2 entsprechend der Bezugs-Frequenzänderung sich ebenfalls ändert. Das Η-Signal am Ausgang Q, des Flipflops 31 geht auf das NAND-Glied 48, dessen Ausgang an den Abwärtstakt-Anschluß ("down clock") des Zählers 34 geht. Jeder Impuls des Bezugstaktes, der auch an das NAND-Glied 48 gelegt ist, wirkt dann als Zählimpuls, mit dem jeweils ein Zählschritt der Zähler abwärts zählt. Nachdem der Zählwert auf Null gegangen ist, erscheint ein L-Signal am Unter— traganschluß ("borrow terminal") 56 des Zählers 34 und zeigt an, daß der Zählwert aufgebracht ist. Dieses L-Signal löscht die fünf Flipflops 27 bis 31 sowie das Schieberegister 32. Bei gelöschtem Flipflop 31 geht dessen Ausgang Q von L auf H, so daß das Ausgangssignal der Faktorensteuerung 16 umspringt und der Multiplikator 10 wieder in den Zustand zurückgeht, in dem er sein normales Ausgangssignal auf den Teiler 18 gibt, womit der Motor 2 wieder¹ auf die gewünschte vorbestimmte Geschwindigkeit übergeht.

Falls der Phasendifferenz-Zählwert das Ausmaß darstellen soll, indem der Ortsmotor 2 dem Gegenmotor hinterherläuft, wobei die Geschwindigkeit des Motors 2 während des Phasennyclistellintervalls zu erhöhen ist, um die gewünschte Phasenkorrektur durchzuführen, wird die Schaltung so umgestellt, daß das der Winkelstellung des Gegenmotors entsprechende Phasensignal auf den Lei-

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ter 50 und das Phasensignal des Ortsmotors 2 auf den Leiter 51 gehen. Die Fig. 3 für die Paktorensteuerung 16 läßt sich anwenden. Die Zunahme der Frequenz aus dem Multiplikator für das Phasennachstellintervall ergibt sich nunmehr aus einer neuen Zahl F größer als eins, aus der sich das Vielfache F/(/1 - F/) für die Multiplizierlogik 36 bestimmen und die erforderliche Multiplizierlogik darstellen läßt. Wenn bspw. der Multiplikator 10 eine neue Frequenz liefert, die 10/9 der gelieferten Normalfrequenz beträgt, wie bei der Faktorensteuerung 16 der Fig· 3 der Fall wäre, ist 10 das Vielfache für die Multiplizierlogik.

Die Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm für die Steuerschaltung 22, wie sie beschrieben ist, wobei die Phasendifferenz in Form eines Zählwerts bestimmt wird, der das Ausmaß angibt, zu dem der Ortsmotor 2 dem Gegenmotor vorläuft, wobei der Ortsmotor 2 dann innerhalb des Phasennachstellintervalls verlangsamt wird. Die im Flußdiagramm für die Steuerschaltung 22 erforderlichen Änderungen, wenn der Phasendifferenzzählwert das Ausmaß wiedergeben soll, in dem der Ortsmotor 2 dem Gegenmotor hinterherläuft und der Ortsmotor 2 schneller laufen muß, um die Phasendifferenz zu ändern, sind geklammert dargestellt.

Das Flußdiagramm der Fig. 4 ist für die in Fig. 1 gezeigte Form der Steuerschaltung 22 gibt, läfit sich verwenden, um jede Anzahl geeigneter Mikroprozessorschaltungen wie bspw. die Ausführung PPS4-/1 der Fa. Rockwell Inc., zu programmieren. Wie oben erwähnt, ist die Verwendung eines Mikroprozessors erwünscht, da ein sol-

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eher darauf programmiert werden kann, in einem FAX-System auch andere Funktionen durchzuführen. Weiterhin würde ein Mikroprozessor eine billigere Steuerschaltung ergeben, wenn man ihn in ausreichenden Stückzalhen bspw. in FAX-Anlagen einsetzt.

Die Verfügbarkeit programmierbarer Mikroprozessoren macht es möglich, Modifikationen des oben erläuterten Verfahrens zu implementieren. Bspw· kann man den Fhasenänderungszählwert bestimmen, indem man den Fhasendifferenzwert bezüglich des Zählwerts bestimmt, der einer Phasendifferenz von 180° entspricht, und demjenigen Zählwert auewertet, der für eine volle Umdrehung (360°) gilt, Geht man so vor, läßt die Phasendifferenz sich in minimaler Zeit korrigieren, indem man den Ortsmotor entweder beschleunigt oder verlangsamt - abhängig davon, ob der Zählwert höher oder kleiner als der 180° entsprechende ist· Wenn der einer Phasendifferenz von 180° entsprechende Zählwert bspw· 200 ist und für 360° damit 400, wird ein Phasendifferenzzählwert für das Ausmaß, in dem der Ortsmotor dem Gegenmotor vorläuft, mit 200 verglichen· Ist er kleiner als 200, wird zur Phasendifferenzkorrektur der Ortsmotor während des erforderlichen Korrekturintervalls verlangsamt. Das Korrekturintervall läßt sich bestimmen, wie es der auf das Zählen des folgenden Teils des Flußdiagramms der Fig. 4 darstellt. Ist der Zählwert größer als 200, subtrahiert man ihn von 400 und läßt den Ortsmotor dann innerhalb des erforderlichen Korrekturintervalls unterBenutzung des verbleibenden Zählwerts mit höherer Geschwindigkeit arbeiten· Xn diesem Fall kann man das Korrekturintervall so festlegen, wie

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wie es der auf das Zählende folgende Teil des Flußdiagramms der Fige M (mit den geklammerten Angaben) angibt. Die Fig. 5 ist ein Flußdiagramm des so modofizierten Phasenkorrekturverfahrens. Das Flußdiagramm enthält ausreichend Information, um einen Mikroprozessor so zu programmieren, daß er dieses modifizierte Verfahren ausführen kann. Die geklammerten Teile geben die Änderungen an, die im Flußdiagramm erforderlich sind, wenn die Phasendifferenzzählung hinsichtlich des Ausmasses, in dem der Gegenmotor dem Orts motor vorläuft, mit dem Phasenimpulse aus dem Gegenmotor einge— leitet wird. Die Multiplizierer 8 und 10 sind hier nur beispielhaft gezeigt und basieren auf den oben gegebenen Beispielen mit dem Multiplikator, der erläutert worden ist·

Das grundsätzliche oben beschriebene Verfahren zur Änderung der zwischen zwei Motoren ermittelten Phasendifferenz läßt sich in einem Prozeß verwenden, der eine Phasendifferenz unter Verwendung von mehr als einer Korrekturgeschwindigkeit vollständig korrigier*. Wenn bspw. die Phasenkorrektur einen bestimmten Betrag überschreitet, kann es erwünscht sein, einen Teil der Phasenkorrektur mit einer Geschwindigkeit durchzuführen, diese dann au erhöhen, um mit ihr einen weiteren Teil der Phasenkorrektur durchzuführen, und dann für den Rest der Phasenkorrektur zur ursprünglichen Geschwindigkeit zurückzukehren. Der erhaltene Fhasendifferenzzählwert, der das Ausmaß angibt, in dem der Ortsmotor dem Gegenmotor vorläuft, wird bspw. zunächst daraufhin überprüft, ob er geringer als eine vorbestimmte Zahl ist - bspw· 52· Ist dies der Fall, erfolgt die Phasenkorrektur mit verringerter Geschwindigkeit des

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Ortsmotors für die Dauer eines Korrekturintervalls, wie in dem auf das Zählende folgende Teil des Flußdiagramms der Fig. 4 dargestellt. Ist der Zählwert nicht geringer als 32, substrahiert man 32 vom Hauptzählwert und benutzt den Rest als Fhasenänderungszählwert mit dem der Ortsmotor mit der niedrigeren von zwei Phasengeschwindigkeiten betrieben wird, die - für den oben beschriebenen Multiplikator 10 - sich ergibt, wenn man als Faktoreneingang ein binäre 7 auf den Multiplikator 10 gibt; dann ist F = 7/9· Das Korrekturintervall für den Rest des Hauptzählwerts läßt sich durch Multiplikation mit F/(1 - F/) ermitteln. Für F * 7/9 ist der Faktor 7/2 und man erhält ihn bspw., indem man den Rest des Hauptzählwerts mit 7 multipliziert und dann das Ergebnis durch 2 teilt· Bevor dies geschieht, erfordert der Faktor 7/2, daß der Rest des Hauptzählwerts geprüft wird, ob er grad- oder ungradzahlig ist, denn das sich aus der Multiplikation mit 7/2 ergebende Produkt muß ganzzahlig sein. Wenn also der Rest des Haupt zählerwertes ungradzahlig ist, erhält man ihn um den Wert Eins.

Ein Zählwert von 16 bzw. der Hälfte von 32 wird benutzt, um zunächst die Geschwindigkeit des Ortsmotors auf einen Wert zu senken, der nicht so gering ist wie der, der für den Phasenänderungszählwert aus dem Rest des Hauptzählwerts benutzt werden soll. Dies ist erforderlich, da die Motorträgheit eine größere Änderung der Motorgeschwindigkeit ohne unannehmbaren Fehler nicht erlaubt. Am Ende der Phasenkorrektur entsprechend dem Rest des Hauptzählwerts wird die Motorgeschwindigkeit auf einen mitteleren Wert zur Durchführung einer Zählung von 16 (bzw„ 15» wenn dem Rest des

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Hauptzählwerts eine Eins hinzuaddiert werden mußte) angehoben, bevor man ihn auf die normale Arbeitegeschwindigkeit zurücklegt. In diesem Fall des oben diskutierten Kaltiplikatore läßt die beim Vergrößern und Verkleinern der Korrekturgeschwindigkeit erforderliche Zwischengeschwindigkeit eich darstellen, indem man auf den Multiplikator 16 eine binäre 8 gibt, so daß der Ortsmotor mit 8/9 seiner Normalgeschwindigkeit läuft·

Die Fig. 6, 7 und 8 zeigen das Flußdiagramm der oben beschriebenen Phasenkorrektur und liefern ausreichend Information, um einen Mikroprozessor programmieren können, der das Verfahren dann implementiert.

Es ist einzusehen, daß ein solches Verfahren auch ein System anwendbar ist, in dem der Phasendifferenzzählwert das Ausmaß angibt, zu dem der Gegenmotor dem Ortsmotor vorläuft. In diesem Fall und wenn der oben erwähnte Multiplikator 10 verwendet wird, würde man die Frequenz der Frequenzquelle 4 so ändern, daß der Ortsmotor mit einem binären Faktoreneingangssignal von 8 auf seiner Normalgeschwindigkeit läuft. Ist der Phasendifferenzzählwert kleiner als 32, erfolgt die Korrektur für diesen Zählwert wie oben, wobei jedoch der Ortsmotor mit 9/8 seiner Normalgeschwindigkeit läuft. Für einen Phasendifferenzzählwert von 32 oder mehr würde die Phasenkorrektur durch Erhöhen der Geschwindigkeit des Ortemotors auf 9/8 des Normalwerts für die Dauer einer Zählung bis 16, dann Erhöhen auf 10/8 der Normalgeschwindigkeit für den Best des Hauptzählwerts und dann Verringern derselben für einen

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Zählwert von 16 mit 9/8 der Normalgeschwindigkeit von einer Rückkehr zur Normalgeschwindigkeit erfolgen· F ist dann 9/8 oder 10/8 zur Bestimmung der Vielfachen für die Phasenänderungszählwerte, um die es dann geht. Die Fig. 6, 7 und 9 geben dann mit den geklammerten Teilen das für das gerade beschriebene Verfahren geltende Flußdiagramm wieder.

Sämtliche bisher beschriebenen Beispiele berühren auf einem Phasenintervall für einen Phasenänderungszählwert, das bestimmt wird, indem man den Phasenänderungszählwert mit F/(/1 - F/) multipliziert, um einen Steuerzählwert zu erhalten, und diesen dann mit Zählimpulsen, die aus Bezugsimpulsen einer zweiten Frequenz abgeleitet sind, auf Null bringt; dieser Vorgang basiert auf den Beziehungen (3) und (6). Es ist einzusehen, daß die Beziehung Np » F/C/1 - F/). N (G1. 3 und 6) sich zu N = (/1 - F/)Np/F umschreiben läßt und sich dann zeigt, daß das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung auch gilt, wenn man das Phasenintervall für einen Phasenänderungszählwert durch Reduzieren dieses Zählwerts mit Impulsen auf Null zählt, die nan erhält, indem man die Bezugsimpulse einer zweiten Frequenz durch F/(/1 - F/) teilt· Die Fig. 10 zeigt die für diese Durchführung des Verfahrens geltende Schaltung. Sie entspricht der in Fig. 1 gezeigten Schaltung und die dort benutzten Bezugszahlen sind hier für entsprechende Teile verwendet. Der Schaltungsteil der Fig. 1, in dem der Phasenänderungszählwert multipliziert wird, um den Steuerzählwert zu erhalten, ist eliminiert, da der Ausgang des Inverters 40 unmittelbar am Eingang C des Flipflops 31 liegt· Ein Teiler 60, den

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der Ausgangs impuls des Inverters 40 rücksetzt, ist hinzugefügt, und liefert die zum Abwärtszählen des Zählers y\ erforderlichen Impulse. Der Teiler 60 teilt die Bezugsimpulse aus dem Teiler 18 durch P/(/1 - F/). Wie im Fall der Schaltung der Fig. 1 wählt man, wenn der Phasendifferenzzählwert das Voreilen des Ortsmotors vor dem Gegenmotor angibt, den Wert F kleiner als eins (bspw. 8/9), so daß F/(/1 - F/) = 8 wird. Entsprechend wählt man, wenn der Phasendifferenzzählwert das Nacheilen des Orts- hinter dem Gegenmotor angibt, F görßer als eins, bspw. 10/9, so daß F/(/1 - F/) = 10 gilt. Die Fig. 11 ist ein Flußdiagramm der in Fig. 10 gezeigten Schaltung, bei dem der Phasendifferenzzählwert das Ausmaß angibt, in dem der Ortsphasenimpuls dem Gegen-Phasenimpuls voreilt, wobei die geklammerten Teile für den Fall gelten, daß der Phasendifferenzzählwert das Voreilen des Gegen-Phasenimpulses vor dem Ortsphasenimpuls angibt.

Es ist weiterhin ersichtlich, daß, wenn man F bspw· so wählt, daß F/(/1 - F/) ein Bruch wie 7/2 ist, es möglich ist, einen Steuerzählwert zu erzeugen, indem man den Phasenänderungszählwert (N) mit 7 multipliziert und die Bezugsimpulse durch 2 teilt, um die erforderlichen Zählimpulse darzustellen.

Schließlich ist auch einzusehen, daß das in der Fig. 5 gezeigte Flußdiagramm so geändert werden kann, daß man das Phasenintervall aufgrund des Phasenänderungszählwerts als Steuerzählwert bestimmt und Zählimpulse zum Herabzählen des Steuerzählwerts auf Null erzeugt, indem man die Bezugsimpulse der zweiten Frequenz durch

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F/(/1 - F/) teilt.

Die in den Fig. 1 und 10 gezeigten Schaltungen sind beispielhaft; es lassen sich andere gleichwertige Schaltungen verwenden. Wie oben erwähnt, aknn man auch einen Mikroprozessor verwenden, der so programmiert ist, daß er die in den Flußdiagrammen angegebenen Funktionen ausführen kann. Zusätzlich zu den bereits erwähnten Schaltungsteilen sind spezielle handelsübliche Komponenten, die in den Schaltungen der Fig. 1 und 10 einsetzbar sind, unten aufgefürt;

Bauteil

Zähler 34

D-Flipflops 27 bis Teiler 18 und 60 Multiplizierlogik Schieberegister 32 Speicherregister 38

Typ und Hersteller

74-0193	- National Semidon-
	ductor Corp·
7^74	- National Semicon
	ductor Corp.
CD4020	- RCA Corporation
1702 ROM	- Intel Corporation
74C164	- National Semicon
	ductor Corp·
74C174	- National Semicon-

duchtor Corp,

Cl/Mü

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. ³⁹ ·.

Leerseite

Claims

Dr. RUSCHKE & PARTNER 2757160 1 BERLIN 33 PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 80 ESl^^pSaZ BERLIN - MÖNCHEN oSiftlidSi¹ ""■ Hut E. Rutchke Telefon:030/ J"H W Telefon: 089 / 9J₇₂₅₈
089/849 26 OS Telegramm-Adre««e: Quadratur Berlin Telegramm-Adresse: TELEX: 183788 Quadratur Manchen TELEX: 522787 M 3877

Fat ent anspräche

1.^Verfahren zum Andern des Phasenunterschieds zwischen zwei Motoren, bei dem ein erstes Signal, das die Winkellage eines der Motoren bei der Drehung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit angibt, und ein zweites Signal vorliegen, das die Winkellage des anderen Motors beim Drehen mit der vorbestimmten Geschwindigkeit angibt, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) als einen der Motore einen Schrittmotor vorsieht,

(b) Bezugsimpulse einer ersten Frequenz vorsieht,

(c) Antriebsimpulse einer Frequenz erzeugt und an den Schrittmotor legt, die in direktem Zusammenhang mit der ersten Frequenz steht, um den Schrittmotor mit der vorbestimmten Geschwindigkeit anzutreiben,

(d) den Phasenunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Signal in Form eines Zählwerts der Bezugsimpulse der ersten Frequenz zwischen dem Auftreten des ersten oder des zweiten Signals und dem nachfolgenden Auftreten

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des jeweils anderen der beiden Signale angibt,

(e) einen Phasenänderungszählwert aus diesem Zählwert ableitet, der das Ausmaß angibt, in dem die Phasendifferenz geändert werden muß,

(f) Bezugsimpulse einer zweiten Frequenz erzeugt,

(g) Antriebsimpulse erzeugt und an den Schrittmotor legt, deren Frequenz in direktem Zusammenhang zu den Bezugsimpulsen der zweiten Frequenz steht, und

(h) den Phasenänderungszählwert und die Bezugsimpulse der zweiten Frequmnz benutzt, um den Schrittmotor ansprechend auf die letzerwähnten Antriebsimpulse für die Dauer eines ZeitIntervalls zu betreiben, während dessen die Differenz zwischen der Anzahl der Bezugsimpulse der ersten Frequenz die mit der ersten Frequenz während des Intervalls erzeugt hätte werden können, und der Anzahl der während des Intervalls erzeugten Bezugsimpulse der zweiten Frequenz gleich dem Phasenänderungszählwert ist·

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenänderungszählwert mindestens ein Teil des Zählwerts gemäß Schritt (d) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der

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Phasenanderungszahlwert mindestens ein Teil des jeweils kleineren des Zählwerts gemäß Schritt (d) einerseits und andererseits des Differenzwerts zwischen der Anzahl der innerhalb einer Umdrehung des Schrittmotors bei Ansteuerung mit den ersterwähnten Antriebeimpulsen erzeugten Impulse und dem Zählwert gemäß Schritt (d) ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3« dadurch gekennzeichnet . daß das erste Signal die Winkellage des Schrittmotors angibt, die zweite Frequenz das F-fache der ersten Frequenz beträgt, wobei F kleiner als eins ist, wenn die Zählung zwischen dem Auftreten des ersten Signals und dem nachfolgenden Auftreten des zweiten Signals stattfindet, und F größer als eine ist, wenn die Zählung zwischen dem Auftreten des zweiten Signals und dem nachfolgenden Auftreten des ersten Signals stattfindet, und daß man im Schritt (h)

(1) den Phasenanderungszahlwert mit F/(/F - 1/) multipliziert und

(2) den Schrittmotor arbeiten läßt, bis die Anzahl der mit der zweiten Frequenz erzeugten Bezugsimpulse gleich dem im Schritt (1) erhaltenen Ergebnis ist, so daß man das Zeitintervall erhält.

5. Verfahren nach einem der Anspreche 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet . daß das erste Signal die Winkellage des Schrittmo-

tors angibt, die zweite Frequenz das F-fache der ersten Frequenz beträgt und F kleiner ale eins ist, wenn die Zählung zwischen dem Auftreten des ersten Signals und dem nachfolgenden Auftreten des zweiten Signals erfolgt, und F größer als eins ist, wenn die Zählung zwischen dem Auftreten des zweiten Signals und dem nachfolgenden Auftreten des ersten Signals erfolgt, und man im Schritt (h)

(1) die Zählimpulse durch Teilen der Bezugsimpulse der zweiten Frequenz durch F/(/F - 1/) darstellt und

(2) den Schrittmotor betreibt, bis die Anzahl der Zählimpulse gleich dem Fhasenanderungszahlwert ist, so daß man das Zeitintervall erhält.

6. System zum Ändern der Phasendifferenz zwischen zwei Motoren, bei dem ein erstes Signal, das die Winkellage eines der Moto— re bei der Drehung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit angibt, sowie ein zweites Signal erzeugt werden, das die Winkellage des anderen Motors bei der Drehung mit der vorbestimmten Geschwindigkeit angifet, gekennzeichnet durch

(a) einen Schrittmotor, der als einer der Motoren vorliegt,

(b) eine Impulse erzeugende Einrichtung, die wahlweise Bezugsimpulse einer ersten und mindestens einer weiteren Frequenz erzeugen kann,

(c) eine an die Impulse erzeugende Einrichtung und an den Schrittmotor angeschlossene Einrichtung, die Antriebsimpulse eine Frequenz liefert, die in direktem Zusammenhang mit der Frequenz der von den Impulsen erzeugenden Einrichtung gelieferten Bezugsimpulse steht, wobei die Antriebsimpulse einen Betrieb des Schrittmotors mit der Yorbestimmten Geschwindigkeit bewirken, wenn die Impulse erzeugende Einrichtung Bezugsimpulse der ersten Frequenz abgibt, und

(d) eine Steuereinrichtung, die so angeschlossen ist, daß sie die Impulse erzeugende Einrichtung wahlweise so steuern kann, daß diese Bezugsimpulse mit der ersten Frequenz erzeugt, und das erste und das zweite Signal plus die Bezugsimpulse der ersten Frequenz aufnimmt, um die Bezugsimpulse der ersten Frequenz zwischen dem Auftreten eines ersten oder zweiten Signals und dem nachfolgenden Auftreten des jeweils anderen Signals abzuwählen, wobei die Steuereinrichtung einen Fhasenänderungszählwert aufgrund dieser Zählung liefert und diesem entsprechend die Impulse erzeugende Einrichtung wahlweise innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls so ansteuert, daß Bezugsimpulse mit einer anderen als der ersten Frequenz erzeugt werden, so daß die Differenz zwischen der Anzahl der Bezugsimpulse der ersten Frequenz, die während des ZeitIntervalls hätten erzeugt werden können, und der Anzahl der während des Intervalls erzeugten Bezugsimpulse gleich dem Fhasenänderungszählwert s ist.

7· System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenänderungszählwert mindestens ein Teil des Zählwerts ist.

8. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die Fhasenänderungszählwerte als mindestens einen Teil des kleineren des erwähnten Zählwerts einerseits und andererseits der Differenz zwischen der Anzahl der Impulse der Frequenz, die für eine Umdrehung des Schrittmotors erforderlich sind, und dem Zählwert liefert.

9. System zum Ändern der Phasendifferenz zwischen zwei Motoren nach einem der Ansprüche 6,7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signal die Winkellage des Schrittmotors angibt, die Steuereinrichtung eine Einrichtung enthält, die den Fhasen-

änderungszählwert mit F/(/F - V) multipliziert, wobei P kleiner als eins ist, wenn die Zählung zwischen dem Auftreten des ersten Signals und dem nachfolgenden Auftreten des zweiten Signals erfolgt, und F größer als eins ist, wenn die Zählung zwischen dem Auftreten des zweiten Signals und dem nachfolgenden Auftreten des ersten Signals erfolgt, und die Steuerung eine Einrichtung enthält, die den Phasenänderungszählwert mit F/(/F - 1/) multipliziert, wobei F größer als eins ist, und die Steuereinrichtung nach Beendigung der Zählung zum Ermitteln des Phasenänderungszählwerts wahlweise die Funktion der Impulse erzeugenden Einrichtung so bestimmt, daß diese die Bezugsimpulse mit dem F-fachen der ersten Frequenz abgibt^ bis die Anzahl der so erzeugten Impulse gleich dem Fhasenände-

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rungszählwert, multipliziert mit F/(/F - 1/) ist, so daß man das Zeitintervall erhält.

10. System zur Phasensteuerung von zwei Motoren nach einem der Ansprüche 6,7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signal die Winkellage des Schrittmotors darstellt und die Steuereinrichtung Mittel aufweist, um Zählimpulse darzustellen, indem sie Bezugsimpulse mit der 7-fachen der ersten Frequenz durch F/(/1 - F/) geteilt werden, wobei F kleiner als eins ist, wenn die Zählung zwischen dem Auftreten des ersten Signals und dem nachfolgenden Auftreten des zweiten Signals erfolgt, und F größer als eins ist, wenn die Zählung zwischen dem Auftreten des zweiten Signals und dem nachfolgenden Auftreten des ersten Signals erfolgt, und die Steuereinrichtung nach Beendigung des Zählvorgangs zum Ermitteln des Fhasenänderungszählwerts wahlweise die Funktion der Impulse erzeugenden Einrichtung so steuert, daß diese Bezugsimpulse eine Frequenz liefert, die das F-fache der ersten Frequenz ist, bis die Anzahl der Zählimpulse gleich dem Fhasenänderungszählwert ist, so daß man das Zeitintervall erhält.

11. System nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzβlehnet, daß es sich bei der Steuereinrichtung um einen programmierten Mikroprozessor handelt.

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