DE2843557A1 - Verfahren und system zum steuern eines gleichstrommotors mit fremd-erregung, vorzugsweise fuer einen bandantrieb - Google Patents

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Dipl.-lng. Rudolf Seibert Rechtsanwalt · Patentanwalt

8000 MÖNCHEN 22. 5. Oktober 1978/w Steinsdorfstraße β Telefon (089) 293414 Postscheckkonto: München 143515-801 Bankkonto: Bayer. VereinsbankSOO030

RA u. PA Dlpl.-Infl. Seibert, StelnsdorfstraSe β. 8000 München 22

Anwaltsakte 3344

COMPAGNIE INTERNATIONALE POUR L'INFORMATIQüE CII-HONEYWELL BULL, PARIS/FRANKREICH

Verfahren und System zum Steuern eines Gleichstrommotors mit Fremd-Erregung, vorzugsweise für einen Bandantrieb

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Dipl.-Ing. Rudolf Seibert

Rechtsanwalt · Patentanwalt

8000 MÖNCHEN 22, StelnadorfstraBe S Telefon (089) 293414 Postscheckkonto: München 143515-801 Bankkonto: Bayer. Vereinsbank 900030

Anwaltsakte 3344

Titel: Verfahren und System zum Steuern eines Gleichstrommotors mit Fremd-Erregung, vorzugsweise für einen Bandantrieb.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Gleichstrommotors mit Fremderregung und auf ein Steuersystem (Servosystem) zur Realisierung dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, daß die Umlaufgeschwindigkeit eines Gleichstrommotors mit Fremderregung proportional zu der angelegten Versorgungsspannung ist. Dabei ist die Geschwindigkeit unabhängig von der Belastung, sofern man den internen Spannungsabfall Jn dem Motor, der durch den Motorstrom hervorgerufen wird, als 0 . betrachtet,oder wenn man die Versorgungsspannung des Motors um den internen Spannungsabfall vergrößert.

Die echte Stabilisierung der Drehgeschwinsigkeit eines solchen Motors über die Versorgungsspannung äußerst sich in der Praxis durch eine Veränderung von wenigen Prozent der Geschwindigkeit. Das folgende Beispiel beweist dies. Es sei angenommen, daß es sich um einen Gleichstrommotor mit Fremderregung handelt, dessen Gegen-EMK E = 12 Volt, dessen Widerstand (erwärmt) R = 1 Ohm sei und dessen notwendige Stromstärke im Lauf 0,6 Ampere betrage. Es ist weiter angenommen, daß dieser Motor mit einer Antriebsrolle zum Abwickeln von einem Band, wie beispielsweise einem Magnetband ausgerüstet sei und daß die Antriebsstörungen von diesem Band gleich 50% der nominalen Reibung betrage (diese Störungen wirken sich aus durch eine Änderung des Stromes Δΐ = 0,3 Ampere), dann sind die Änderungen der Gegen-EMKÄE,

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AU -

welche die Änderungen der Geschwindigkeit des Motors bestimmen, gleich:

= 2,50%

Die Stabilität der Gegen-EMK und folglich der Geschwindigkeit ist deshalb ausgezeichnet.

Hinsichtlich der Reibung ist zu bemerken, daß während der geforderten großen Beschleunigungen im Motor der Strom, der diesen durchfließt, wesentlich ist und praktisch nur eine Funktion der elektrischen Charakteristiken des Motors und der vorhandenen Trägheit ist. Die Reibungen wirken sich deshalb nur in einem sehr geringen Wert aus.

Es folgt daraus, daß, wenn die Steuerkette von einem solchen Motor analog arbeitet und wenn diese die Gegen-EMK des Motors auswertet, der "Geschwindigkeitsfühler" der Kette durch die Motorwicklung gebildet wird. Diese Kette setzt sich deshalb im wesentlichen aus einem Leistungsverstärker, welcher den Eingang des Motors versorgt, einen Analogregler und einen Steuersignalgenerator, über den die gewünschte Geschwindigkeit durch den Operateur eingestellt wird, zusammen, wobei das Steuersignal auf den Analogregler für die Erregung des Leistungsverstärkers und zum entsprechenden Steuern des Motors angewendet wird.

Eine solche Steuerkette bringt folgende Vorteile mit sich:

- Wenn die Wicklung des Motors der "Geschwindigkeitsfühler" der Kette ist, entsteht in der Aufnahme der Information hinsichtlich der Geschwindigkeit des Motors keine Verzögerung.

- Sie ist sehr einfach, dem Fachmann allgemein bekannt, sehr zuverlässig und natürlich stabil.

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- Sie vermeidet die Verwendung von Phasenkorrekturkreisen

- Die erhaltene Geschwindigkeit ist gemäß den vorstehenden Erläuterungen stabil.

Trotz all dieser Eigenschaften existiert dennoch hinsichtlich des in diesen Fällen gewünschten Stabilisierungsgrades ein Abfall aufgrund der im wesentlichen nur teilweisen Kompensation des inneren Spannungsabfalls im Läufer und der Steuerung der Konstante der elektromotorischen Kraft zwischen Motor und der Temperatur. Hinsichtlich des durch die teilweise Kompensation verursachten Abfals des Innenwiderstandes wird auf die DP-OS 28 27 019.1 der Anmelderin v. 20.6.1978 verwiesen, welche eine Lösung wiedergibt, die hier abhilft und die dort in einem Ausführungsbeispiel erläutert wird, welches weiter unten als Ansteuersystem entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben wird. Andererseits bedingen andere Ursachen der vorgenannten Abweichungen bei der Herstellung der Motoren und der dazugehörigen Komponenten zufällig auftretende Abweichungen sowie unterschiedliche Betriebsbedingung (Umgebungstemperatur z.B.), daß man zu einer anderen Ansteuerart greifen muß, um die Art der Veränderlichen zu beherrschen.

Eine geeignete Ansteuermöglichkeit, um einen Motor und damit das Element, das er antreibt - beispielsweise ein magnetisches Band - in eine gewünschte Stellung genau zu plazieren, wurde über eine Geschwindigkeitsansteuerung des Motors gefunden, und zwar sowohl im Bereich der Analogtechnik als auch im Bereich der Digitaltechnik.

Die Analogtechnik scheint sich aufzudrängen zur Vervollständigung der vorbeschriebenen einfachen Analogansteuerkette im Versuch zumindest alle seine Vorteile zu erhalten. Jedoch entsprechend der Natur der oben erwähnten Spannungsabfälle ist das

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System sehr kompliziert und die Einstellungen, welche schon bei der Fabrikation eine große Genauigkeit erfordern, und die Schwierigkeiten der Reparatur, belasten deshalb stark die Gesamtkosten.

Die Digitaltechnik hat den Vorteil im voraus genau bestimmbare Ergebnisse zu liefern und Justierungen zu vermeiden. Zum Ersatz einer einfachen Ansteueranalogkette fehlt ihr jedoch eine wesentliche Eigenschaft und bei Berücksichtigung der sehr strengen Anforderungen an ein neues Ansteuersystem würde sie die Anwendung von einer großen Zahl von Komponenten und komplizierten Schaltkreisen benötigen.

Derzeit besitzen diese beiden Ansteuermethoden nicht eine ausreichend genaue Stabilisierungsmöglichkeit, um ein durch den Motor angetriebenes Element so genau zu führen, wie dies der Operateur wünscht. Jedenfalls können für ein Antriebssystem, z.B. für ein Magnetband, die mehr und mehr strenger werdenden Bedingungen für den Einsatz eines solchen Bandes die vorgesehenen Systeme zum augenblicklichen Zeitpunkt nicht verwendet werden, weil die gewünschten Toleranzen nicht mehr eingehalten werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Ansteuersystem für einen Gleichstrommotor mit Fremderregung anzugeben, welches bei einfachem Aufbau eine allen Genauigkeitsforderungen hinsichtlich der Positionierung erfüllt und somit eine Steuerung auch für angetriebene Teile ermöglicht, welche in genau definierten Stellungen angetrieben und abgebremst werden müssen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach der Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird dann

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das Verfahren in einem System mit den Merkmalen des Patentanspruches 8 vorteilhaft realisiert.

Weiterbildungen des Verfahrens und des Ansteuersystems ergeben sich aus den Unteransprüchen,

Die Erfindung betrifft somit ein Ansteuersystem, welches alle betrachteten gewünschten Resultate realisiert, wie sie bei Betrachtung der Anwendung einer einfachen analogen Ansteuerkette aufgezählt wurden. Dabei ist das Ansteuerverfahren nach der Erfindung bei einen Gleichstrommotor mit Fremderregung von einer Art, welche eine analoge Ansteuerung,die auf die Gegen-EMK des Motors reagiert, anwendet. Dabei wird eine numerische Korrektur der Abweichungen von der gewünschten Lage des Motors, welche in der analogen Ansteuerung auftreten, hinsichtlich einer repräsentativen Vergleichsgröße durchgeführt.

Dieses Verfahren unterscheidet sich von früheren Verfahren durch zwei wesentliche, vernüftig miteinander kombinierte Charaktieristiken; Es korregiert die Abweichungen der tatsächlichen Stellung des Motors hinsichtlich der gewünschten Stellung und diese Korrektur wird numerisch (digital) durchgeführt.

Tatsächlich ist, unter Betrachtung der oft unkontrollierbaren, ja sogar zufälligen Gesetzmäßigkeiten der vorstehend aufgezählten Störungsursachen bei der Steuerung von einem Gleichstrommotor mit Fremderregung die Erfindung auf die Erkenntnis gegründet, daß die Geschwindigkeitsstabilisierung, wie sie in der früheren Technik realisiert wurde, ungenügend oder, wie man vorstehend gesehen hat, sie erfordert teure komplexe Weiterbildungen. Zur Vermeidung dieser Nachteile behält die Erfindung die analoge Steuerung und korrigiert diese durch eine Korrektionskette der Positionsabweichungen des Motors (der die gleiche tatsächliche Position wie das angetriebene Element

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hat) hinsichtlich der gewünschten Position. Dank dieser Positionsstabilisierung gemäß der Erfindung wird innerhalb eines gegebenen Zeitabschnittes die vom Motor abgerollte Länge des Bandes, wie streng vorgesehen, eingehalten, und zwar gleichgültig ob dieses eine normale Geschwindigkeit hat oder ob es beim Anlaufen oder beim HAlten des Bandlaufes erfolgt. Mit anderen Worten, die Positionssteuerung endet beim Anhalten in einer sehr definierten Lage, wie sie gewünscht ist. Andererseits erzeugt sie eine insbesondere von den Reibungen unabhängigen Geschwindigkeit und die durch das angetriebene Element und die Charakteristiken des Motors ausgeübten Trägheitskräfte während des Nachlaufens wirken sich nicht auf die Endposition aus; die Geschwindigkeitssteuerung ist eine Funktion der Position. Daraus ergibt sich nur eine mittlere Geschwindigkeitsabweichung des Motors.

Die Vorteile der numerischen Verarbeitung für die Durchführung einer solchen Korrektur ergeben sich klar aus der folgenden Beschreibung.

Entsprechend ist ein Nachlaufsystem nach der Erfindung von einem Typ, der durch einen Gleichstrommotor mit Fremderregung bestimmt ist. Es besitzt voraussetzungsgemäß eine analoge Steuerkette, die einen Generator für ein Steuersignal der gewünchsten Geschwindigkeit des Motors aufweist, einen Analogregler, welcher auf das Geschwindigkeitssteuersignal reagiert, um ein Steuersignal für den Motor zu bilden, und einen Leistungsverstärker, welcher das Steuersignal des Motors erhält, um die Geschwindigkeit des Motors zu steuern. Erfindungsgemäß ist das System dadurch gekennzeichnet, daß es eine numerisch arbeitende Korrektionskette für die Lageabweichung des Motors hinsichtlich der gewünschten Lage enthält mit Kodiermitteln, welche ein erstes Impulssignal liefern, das repräsentativ für die tatsächliche Lage des Motors ist, und

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mit Kompensationsmitteln, um das tatsächliche Vorschubsignal des Motors mit einem gewünschten Vorschubsignal zu überlagern, von dem dann das gewünschte Geschwindigkeitssignal zur Analogregelung eines Abweichsignales abgeleitet wird.

Das Wesen der Erfindung wird besser klar durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen. In diesen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 in einer Übersichtsdarstellung ein Beispiel einer Ausführungsform eines Steuersystems gemäß der Erfindung,

Fig. 2A, 2B, 2C und 2D zusammen eine konkrete Schaltungsausführung des Steuersystems, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist,

Fig. 3 ein Prinzipschema eines Steuersignalgenerators zur Steuerung des Motors mit der gewünschten Geschwindigkeit, welcher um den Innenwiderstandsabfall im Läufer des Motors kompensiert wird, wobei dieses Prinzipschema der Grundbeschreibung der entsprechenden Schaltkreise, wie sie in der Fig. 2B dargestellt sind, dient,

Fig. 4 einen Prinzipaufbau des Inkrementengenerators, des Schrittdetektors und des Tachometers, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind,

Fig. 5 Wellen- bzw. Impulszüge, wie sie an verschiedenen Punkten des Steuersystems, wie es in den Fig. 2A bis 2D beschrieben ist, auftreten,

Fig. 6 die zur Darstellung der Arbeitsweise des Detektors nach Fig. 2A notwendigen Impulszüge und

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Fig. 7 zwei Wellenzüge innerhalb des Schnellauf-Steuergenera tors, wie er in der Fig. 2B dargestellt ist.

Die Fig. 1 zeigt in einer Übersichtsform ein Steuersystem 10 gemäß der Erfindung, welches dazu bestimmt ist, den Lauf eines Gleichstrommotors mit Fremderregung 11 zu steuern. Um eine Darstellung der Charakteristiken und Vorteile der Erfindung zu geben,ist unterstellt, daß das Steuersystem 10 bei einer Bandaufwickeleinrichtung für ein Band, wie beispielsweise ein Magnetband,verwendet werden soll, wobei der Motor 11 mit einer nicht dargestellten Bandantriebsrolle versehen ist.

Der Motor 11 liegt mit einem seiner Anschlüsse an Masse. Der andere Anschluß liegt am Ausgang einer analogen Steuerkette 12, welche ihrerseits mit einer numerischen Korrektionskette 13 zus ammenwi rkt.

Die Steuerkette 12 enthält im wesentlichen nach klassischer Art ein Steuerorgan 14, z.B. ein Tastenfeld zur Bedienung durch einen Operateur zum Steuern des Motorlaufs, einen Generator 15, welcher auf die durch den Operateur mit den Steuerorgan 14 gegebenen Daten reagiert, um ein Steuersignal für die gewünschte Geschwindigkeit des Motors abzugeben, wobei dieses Signal die Geschwindigkeit übereinstimmend mit dem empfangenen Befehl ebenso wie Anlauf- und Abschaltzeit des Motors bestimmt. Weiter enthält der Kreis einen Analogregler 16, welchem vom Generator 15 das Steuersignal der gewünschten Geschwindigkeit zugeführt wird, der dieses an die Gegen-EMK des Motors angleicht, um ein Steuersignal für den Motor zu bilden. Weiter ist ein an sich bekannter Leistungsverstärker 17 zu einer derartigen Verstärkung des Steuersignals für den Motor vorgesehen, daß die Geschwindigkeit von diesem entsprechend eingestellt wird.

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Es 1st angenommen, daß der Operateur über das Steuerorgan 14 mittels dreier Druckknöpfe 14a, 14b und 14c den Motor steuern kann, und zwar Vorlauf (AV) und Rücklauf (AR) des Motors und Schnellauf für das Rückaufwickeln des Bandes.

Die dargestellte Steuerkette 12 enthält weiter zusätzliche Elemente, welche in gewissen Fällen die Arbeitsweise des Systems 10 wesentlich verbessern, an sich aber weggelassen werden können. Z.B. wird das Geschwindigkeitssteuersignal, welches vom Generator 15 abgegeben wird, dem Analogregler 16 unter Zwischenschaltung einer Kompensationseinrichtung 18 für den inneren Spannungsabfall im Motor entsprechend der in der vorgenannten Patentanmeldung P 28 27 019.1 beschriebenen Erfindung zugeführt, welche gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil bringt, daß ein Anschluß des Motors 12 direkt an Masse gelegt werden kann. Darüberhinaus ist eine Vergleichsspannungsquelle 19 mit dem Generator 15 verbunden für die Bildung des Geschwindigkeitssteuersignales, während ein Schnellaufsteuersignalgenerator 20 mit dem Steuerorgan 14 und dem Regler 16 parallel zum normalen Geschwindigkeitsweg über den Generator zugeführt wird. Schließlich ist noch das Steuerorgan 14 mit dem normalen GeschwindigkeitsSteuergenerator 15 über eine Steuerlogik 21 verbunden, welche in dem gewählten Ausführungsbeispiel den normalen Geschwindigkeitslauf (also die Punktion des Generators 15) zu Gunsten des Schnellaufes (d.h. des Generators 20) hemmt, wenn der Operateur den Schnellauf des Bandes auslöst. Dies ist vorteilhaft, um irgend eine Doppeldeutigkeit, welche von zwei gleichzeitigen Befehlen kommen könnte, zu vermeiden. Die Steuerlogik 21 ist auch mit einer Einrichtung 22 zur thermischen Simulation des Motors verbunden, welche auf den Befehl des normalen Vorwärts- oder Rückwärtslaufes, die von der Steuerlogik 21 kommen, reagiert, um die Erwärmung des Motors zu simulieren und wenn diese Erwärmung einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, die

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Logik 21 im Sinne der Verzögerung des Befehles des Operateurs zu steuern, und zwar um eine ausreichend bemessene Zeit, für welche der Motor wieder unter normalen Temperaturbedingungen funktionsfähig ist. Die zur thermischen Simulation bestimmte Einrichtung 22 für den Motor, wie sie dargestellt ist in der Fig. 2C, ist Gegenstand einer französischen Anmeldung Nummer 77-27415 v. 14.Juni 1977 mit dem Titel "Einrichtung zur thermischen Simulation eines elektrischen Motors mit konstanter Last".

Die numerische Korrektionskette 13 für die Positionsabweichungen des Motors 11 hinsichtlich der gewünschten vorbestimmten Position bei fester Referenzgeschwindigkeit durch den Generator 15 setzt sich im wesentlichen zusammen aus Kodiermitteln, welche ein Signal der tatsächlichen Stellung des Motors bilden und einem Vergleichsglied zum Vergleichen der tatsächlichen Lage des Motors mit einem Signal der gewünschten Lage, das gebildet wird auf das gewünschte Geschwindigkeitssignal hin zur Zuführung an den Analog-Regler 16 als Abweichsignal und das zur Korrektion der Steuerkette 12 dient.In dem dargestellten Beispiel enthält das Kodierglied einen Kodierer 23, welcher mit der Welle des Motors 11 verbunden ist, und welcher am Ausgang zwei Impulssignale (Impulsfolgen) in Gegenphase bildet, und einen Richtungsdetektor 24, welcher entsprechend der Drehrichtung des Motors 11 Signale abgibt und gleichzeitig einen Frequenzverdoppler bildet. Die beiden Ausgänge des Richtungsdetektors 24 entsprechen dem Vorwärtslauf AV und dem Rückwärtslauf AR des Motors. Weitere Glieder der Korrektionskette 13 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel

ein Inkrementengenerator 25, welcher mit den beiden Ausgängen des Richtungsdetektors 24 verbunden ist und über einen Ausgang 25a ein mit einem der beiden Vorderkanten von jedem Impulszug am Eingang entsprechendes Signal in Form von Im-

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pulsen konstanter Energie (abgeleitet z.B. von der kontinuierlichen Referenzspannungsquelle 19) und mit einer für die Drehrichtung typischen Polarität abcribt. Weiter ist ein Positionsabweichdetektor 26 vorgesehen, welcher den gewünschten Vorlauf des Motors (der Vorlauf sei das Produkt aus der Zeit mit der Geschwindigkeit des Motors im Vorwärts- oder im Rückwärtslauf) abhängig vom Ausgangssignal des Generators 15 mit dem durch den Kodierer 23 abgetasteten und durch den Richtungsdetektor 24 und den Inkrementengenerator 25 gebrachten Impulsform vergleicht, um für den Analogregler 16 ein Fehlersignal zu bilden, das dazu bestimmt ist, alle eventuellen Abweichungen der Position zu korrigieren.

Zusätzlich kann mit dem Inkrementengenerator 25 über eine weitere Ausgangsklemme 25b ein in der .Fig. 1 nicht dargestellter Drehzahlmesser verbunden werden, von welchem ein Prinzipschema in der Fig. 4 gegeben ist.

Schließlich enthält das System 10 noch einen Freigabekreis 27, welcher von der internen Kompensationseinrichtung 18 ein angepaßtes Geschwindigkeitssignal empfängt, um gemäß den Bedingungen, welche im folgenden klar hervorgehoben werden, den Analogregler 16 oder den Inkrementenregler 26 zu steuern. Damit ist die Beschreibung der Fig. 1 beendet.

In den Fig. 2A bis 2D finden sich alle Blöcke wieder, die anhand der Fig. 1 angesprochen wurden, wobei jeder Block durch eine konkrete Schaltungsausführung realisiert ist. Die in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellten Wellenzüge ebenso wie die beiden in den Fig. 3 und 4 dargestellten Prinzipschemen erlauben ein besseres Verständnis der Arbeitsweise des Gesamtsystems 10, wie es im folgenden nun in Verbindung mit der Gesamtheit der Fig. 2A mit 2D beschrieben wird.

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Um die Vielzahl der Details hervortreten zu lassen, wird Aufbau und Funktion der Einheit, die durch die Elemente der Steuerkette 12 gebildet sind, mit Ausnahme des Analogreglers 16 und des Leistungsverstärkers 17 und dann der Aufbau von jedem Block des in der Fig. 1 dargestellten Systems beginnend mit dem Richtungsdetektor 24 der numerischen Korrektionskette 13 erläutert. Tatsächlich kann der Kodierer 23 ein in der Technik allgemein bekannter Kodierer sein, so daß es überflüssig ist, seinen Aufbau und seine Funktion zu erläutern.

Entsprechend mit diesem Erläuterungsplan wird zunächst Bezug genommen auf die Fig. 2B, in welcher sich die wesentlichen Teile der Analogkette 12 finden, nämlich das Steurorgan 14 mit seinen drei Schaltern 14a, 14b und 14c entsprechend dem Druckknopfeingabeorgan 14 in der Fig. 1, der Schnellgeschwindigkeitssignalgenerator 20, die Steuerlogik 21,welche mit der in der Fig. 2C dargestellten thermischen Simulationseinrichtung 22 zusammenarbeitet, wobei die Ausgangsklemme 22c dieser Einrichtung in der Fig.2B gezeigt ist, den Normalgeschwindigkeitssignalgenerator 15, welcher kombiniert ist mit der inneren Spannungsabfallskompensationseinrichtung 18, den Analogregler 16 und die Vergleichsspannungsquelle 19.

Die VergleichsSpannungsquelle 19 gemäß der Fig. 2B besteht im wesentlichen aus einer Zenerdiode 28, zwei Widerständen 29 und 30 und einem Kondensator 31. Diese Spannungsquelle weist zwei Ausgänge 19a und 19b auf. Die Zenerdiode, deren gewählte Zenerspannung in diesem Beispiel 5,1 Volt beträgt, ist in Serie mit dem Widerstand 29 zwischen eine Versorgungsgleichspannungsquelle B¹+ (+15 Volt beispielsweise) und die Masse des Systems 10 geschaltet. Der gemeinsame Punkt der Zenerdiode 28 und des Widerstandes 29 ist einerseits direkt mit der Ausgangsklemme 19b der Spannungsquelle 19 verbunden und andererseits über den Widerstand 30 mit der Ausgangsklemme 19a. Letztere Klemme führt

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außerdem zur Masse über den Kondensator 31. Die Spannung an der Klemme 19a beträgt beispielsweise +4,5 Volt.

Die drei Unterbrecherschalter 14a, 14b und 14c, welche den Befehlen Vorlauf, Rücklauf und Schnellauf entsprechen, sind einerseits mit einer Versorgungsgleichspannungsquelle B+ (+5 Volt) für die Schalter 14a und 14b bzw. mit einem Potentialvergleichspunkt für den Unterbrecherschalter 14c verbunden und andererseits mit den drei Klemmen des Ausganges des Steuerorganes 14.

Die Steuerlogik 21 besitzt vier Eingangsklemmen 21a, 21b, 21c und 21d und zwei Ausgangsklemmen 21e und 21 f. Sie wird gebildet von drei NAND-Schaltungen 32, 33 und 34 (genannt nach den Funktionen NICHT-UND-ODER), einer gesteuerten Verzögerungsschaltung 35 in Form eines monostabilen Multivibrators, aus vier Widerständen 36, 37, 38 und 39, einem Abgleichwiderstand 40, einem Inverter 41 und einer Diode 42.

Die beiden Eingangsklemmen 21a und 21b, welche mit den Schaltern T4a und 14b des Steuerorgans 14 verbunden sind, sind mit je einen Eingang der beiden NAND-Schaltungen 32 und 33 verbunden. Diese beiden Schaltungen haben einen zweiten gemeinsamen Eingang, welcher mit dem Ausgang des monostabilen Multivibrators 35 verbunden ist und über den Widerstand 36 an die Betriebsspannungsquelle B+ geführt ist, während ihr dritter gemeinsamer Eingang über einen Widerstand 38 zu dem Ausgang der NAND-Schaltung 34 und weiter über den Widerstand 39 zu dem Inverter 41 und darauffolgend über die Diode 42 zu der Eingangsklemme 21c der Eingangslogik 21 führt. Der Eingang des Inverters 41 ist mit der Anode der Diode 42 und über den Widerstand 37 mit der Spannungsquelle B+ verbunden. Schließlich sind die Schaltungen 32 und 33 mit ihren Ausgängen an die zwei Ausgangsklemmen 21e und 21f der Steuerlogik 21 geführt ebenso wie zu

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den beiden Eingängen der NAND-Schaltung 34, deren Ausgang verbunden ist mit dem Eingang des monostabilen Multivibrators 35. Dieser Multivibrator weist einen justierbaren Widerstand 40 auf,um die Verzögerungszeit einzustellen, die er erzeugt, und sein Abschalteeingang ist unter Zwischenschaltung der Eingangsklemme 21d mit der Ausgangsklemme 22c des thermischen Simulierblocks 22 verbunden, das in der Fig. 2C dargestellt ist.

Der Normalgeschwindigkeitsgenerator 15 besitzt zwei Eingangsklemmen 15a und 15b, welche mit den Ausgangsklemmen 21e bzw. 21f der Steuerlogik 21 verbunden sind, weiter zwei Ausgangsklemmen 15c und 15d, welche zur Verbindung mit dem Spannungsabfalldetektor 26 und dem Freigabeschaltkreis 27 bestimmt sind, sowie eine Versorgungsklemme 15e, welche mit der Ausgangsklemme 19a (+4,5 Volt) der VergleichsSpannungsquelle 19 verbunden ist. Was die interne Spannungsabfallskompensationseinrichtung 18 betrifft, erkennt man im folgenden, daß diese integrierter Teil des Generators 15 im Sinne der Vereinfachung der Schaltkreise ist, wobei die entsprechende Ausgangsklemme durch 18a bezeichnet ist. Diese Einrichtung 18 ist Gegenstand der vorgenannten französischen Patentanmeldung 77-18874.

Vor Beginn der Beschreibung des Aufbaus des Blockes 15, 18, wie er in der Fig. 2B dargestellt ist, ist darauf hinzuweisen, daß bei Abstraktion in der Steuerlogik 21 die beiden gemeinsamen Eingänge der beiden Schaltungen 32 und 33 wegfallen könnten. Dies wäre möglich in den Fällen, wo eine Verzögerung durch die Einrichtung 35 nicht notwendig ist oder wo eine Verbindung zwischen der Steuerlogik 21 und dem Geschwindigkeitssteuergenerator vermieden werden kann. Diese beiden Schaltungen würden sich dann wie Inverter derart verhalten, daß die jeweils angelegten Signale an den Eingangsklemmen 15a und 15b des Generators 15 nur die inverse Form der durch die Unterbrecherschalter 14a und 14b an den beiden Eingangsklemmen 21a und 21b

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der Logik 21 jeweils angelegten Signale wiedergeben. Nach einer Klarstellung wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, welche ein Prinzipschema des Aufbaus des Generators 15 und der inneren Spannungsabfallskompensationseinrichtung 18 zeigt.

Aus noch zu erläuternden Gründen arbeitet der Block 15, 18 nach Fig. 3 mit einem Befehlsorgan 43 zusammen, das zur Steuerung des Vorwärts- und des Rückwärtslaufes des Motors 11 ausgelegt ist mit Hilfe der beiden Unterbrecherschalter 44 und 44', welche in Serie zwischen zwei Spannungsquellen von entgegengesetzter Polarität B+ und B- geschaltet sind, und zwar jeweils über einen der Widerstände 45 und 45'. Der zwischen den beiden Schaltern 4 4 und 44' gemeinsame Leiter führt zu einer Ausgangsklemme 15c des Generators 15 unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 46. Die andere Seite ist zum Direkteingang (+) eines Differentialverstärkers 47 geführt, dessen inverser Eingang (-) an Masse liegt. Der Ausgang des Differentialverstärkers 4 7 ist über einen Widerstand 48 mit dem inversen Eingang (-) eines Differentialverstärkers 49, dessen Direkteingang (+) an Masse liegt, geführt. Der inverse Eingang des Differentialverstärkers 49 ist außerdem mit dem Ausgang von demselben Verstärker unter Zwischenschaltung eines Kondensators 50 und eines Widerstandes 51 verbunden. Der Punkt 52 bezeichnet den Ausgang des Differentialverstärkers 4 9, welcher zu der Klemme 18a führt, die den Ausgang der Kompensationseinrichtung 18 bildet. Der gemeinsame Zwischenpunkt des Kondensators 50 und des Widerstandes 51 ist mit 53 bezeichnet und führt zum Direkteingang (+) eines weiteren DifferentialVerstärkers 54, dessen inverser Eingang (-) in diesem Fall direkt verbunden ist mit dem Ausgang dieses Verstärkers und gleichzeitig die Ausgangsklemme 15c des Generators 15 bildet.

Die Arbeitsweise dieser Einheit wird in Verbindung mit Fig. 5 verständlich, welche verschiedene Wellenzüge zeigt, die in dem

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System 10 gemäß der Erfindung auftreten. In der Fig. 5 stellt der Wellenzug P das gewünschte Geschwindigkeitssteuersignal dar, welches vom Generator 15 abhängig von den Befehlen (Wellenzüge A und B) abgegeben wird, die durch das Steuerorgan (14 in den Fig. 2 A oder 43 in der Fig. 3) durch Betätigung der Unterbrecherschalter Vorwärtslauf 14a, 44 und Rückwärtslauf 14b, 44' ausgelöst wird. Der Wellenzug K entspricht dem Strom, welcher in dem Motor 11 fließt. Anders ausgedrückt vom Augenblick ti, wo der Vorwärtslauf ausgelöst wird, soll sich die Geschwindigkeit, bis zum Moment t"1 einstellen. Das Intervall t"1-t1 bedeutet eine vorbestimmte Verzögerungszeit. Vom Moment t"1 ist die gewünschte Geschwindigkeit konstant bis zum Zeitpunkt t2, wo das Anhalten des Motors befohlen wird. Von da ab beginnt die Anhaltezeit t2, welche endet im Zeitpunkt t'2. In diesem allgemein dargestellten Fall sind die Anhaltezeit t'2-t2 und die Verzögerungszeit t"1-t1 unterschiedlich. Für den Rücklauf, welcher bei der Darstellung nach der Fig. 5 im Bereich zwischen t3 und t4 erfolgen soll, ist das Geschwindigkeitssteuersignal F umgekehrt als das den Vorlauf bestimmende Signal.

Es ist allgemein bekannt, daß der Steuerstrom eines Gleichstrommotors mit unabhängiger Fremderregung umsoviel größer wird, als die gewünschte Zeit für das Anfahren oder das Abnehmen der Geschwindigkeit verringert wird. Angenommen,daß die Verzögerungszeit geringer gewählt wird als die Anhaltezeit, würde dieser Strom stärker beim Anfahren als beim Halten, wie dargestellt durch den Wellenzug K in der Fig. 5. Aufgrund des inneren Widerstandes R des Motors ist die Gegen-EMK E von diesem nicht gleich mit der Versorgungsspannung U, sondern variiert gemäß dem Gesetz E=U-RI, wobei I der induzierte Strom ist. Das Produkt RI stellt den ohmschen Abfall dar, der auch innerer Spannungsabfall U genannt wird. Wenn sich der Motor mit konstanter Geschwindigkeit dreht, ist der Haltestrom, und entsprechend der ohmsche Abfall vernachlässigbar. Dagegen, wenn

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man die Geschwindigkeit sehr rasch regelt, wird der ohmsche Spannungsabfall abhängig von der Anlauf- und Abbremszeit erheblich und beeinträchtigt das Regeln sehr wesentlich. Der Sinn der Kompensationseinrichtung 18 ist gemäß diesem inneren Spannungsabfall dem Signal der gewünschten Geschwindigkeit (Wellenzug F in der Fig. 5), der repräsentativ für die Versorgungsspannung U des Motors ist, ein Verlustsignal S entsprechend dem ohmschen Spannungsabfall RI in solcher Weise hinzuzufügen, daß die Gegen-EMK wird E=U+S -RI=U. Angenommen, der Generator 15 gibt ein Steuersignal F ab, wie es dargestellt ist in der Fig.5, dann wird die Kompensationseinrichtung 18 das Signal E in derselben Fig. bilden, welches die Summe aus dem Signal F und einer proportionalen Komponente zum Strom I, welcher durch den Wellenzug K in der Fig. 5 dargestellt ist und welcher innerhalb der Intervalle des Anschaltens und AbSchaltens des Motors erzeugt wird.

Die konstante Spannung nach dem Anlauf des Motors wird bei der Ausführung nach Fig. 3 bestimmt durch den Wert der Versorgungsspannungen B+ und B-, die Widerstände 4 5 und 45" und den Widerstand 46. Die Anlauf- und Anhaltezeit des Motors ist durch die Parallelschaltung (47 bis 54) zu dem Widerstand 46 gegeben. In dieser Parallelschaltung spielt der Differentialverstärker 47 die Pufferrolle, während der Differentialverstarker 4 9 als Integrators dank dem Kondenstor 50 zusammen mit dem Widerstand 48 wirkt. Folglich ist die Steigung der Signale F und G in den Intervallen des Einschaltens und Stillsetzens bestimmt durch die Größen des Widerstandes 48 und des Kondensators 50. In dem allgemein gewählten Fall, wo die Einschalt- und Abschaltintervalle unterschiedlich sind, muß folglich diese Integrationskonstante geändert werden. In dem dargestellten Beispiel, wo das Einschaltintervall kürzer ist als das Stillsetzintervall ist die Konstante für das Anhalten bestimmt durch den Widerstand 48 und den Kondensator 50, während die kürzere

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Konstante für das Einschalten erhalten wird durch Vermindern des Widerstandes 48 durch überbrückung mit einem zusätzlichen Widerstand 48'. Folglich gibt der Punkt 53, welcher direkt mit dem Eingang des DifferentialVerstärkers 54 verbunden ist, an der Klemme 15c das gewünschte Steuersignal F des Motors ab, da andererseits die Spannung des Steuersignals nach dem Einschalten festgesetzt wird durch den Widerstand 46, wie vorstehend erläutert wurde. Die Realisation der Kompensationseinrichtung 18 in der Fig. 3 wird sehr einfach durch die Einschaltung des Widerstandes 51 zwischen die Punkte 52 und 53 erhalten. Wenn der interne Spannungsabfall in dem Motor proportional zum Strom ist, der ihn durchließt und wenn dieser umgekehrt proportional der erfoderlichen Einschaltzeit oder Anhaltzeit, also zur Integrationskonstante des Differentialverstärkers 4,9 ist, und da der Strom in dem Widerstand 48 (welcher die Konstante der Anhaltezeit bestimmt) oder in den Widerständen 48 und 48' (welcher die Konstante der Einschaltzeit bestimmen) derselbe ist wie derjenige, der den Widerstand 51 durchfließt, hat man demnach zwischen den Punkten 52 und 53 eine Spannung proportional zum Strom, welcher im Motor fließen soll. Zum Regeln des Wertes von diesem Widerstand wird dies so eingerichtet, daß die Spannung zwischen den Punkten 52 und 53 gleich mit dem internen Spannungsabfall RI in dem Motor ist, wodurch man dessen inneren Spannungsabfall simuliert. Man sieht darüberhinaus in der Fig. 3, daß die Spannung zwischen den Punkten 52 und 53, welche den internen Spannungsabfall in dem Motor darstellt, zu der Integrationsspannung, die den Anstieg des Signales F während der Einschalt- und Abschaltintervalle überträgt, derart hinzutritt, daß an Klemme 18a eine Spannung auftritt, welche durch den Wellenzug G in der Fig. 5 dargestellt wird.

Der Block 15, 18 in Fig. 2B zeigt einen konkret ausgebildeten Schaltkreis aufgrund des Prinzipschemas, wie es in Fig. 3 ge-

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geben wurde. Dabei sind in der Fig. 2B die entsprechenden Schaltkreise mit denselben Bezugszeichen versehen wie in der Fig. 3. Zwei grundsätzliche Unterschiede bestehen im Einfügen eines Entkopplungskondensators 50', welcher parallel mit dem Simulationswiderstand des inneren Spannungsabfalles 51 angeordnet ist, und in einer Kommutatoreinrichtung 55, welche zur Zuschaltung oder Abschaltung des Widerstandes 48' gemäß den entsprechenden Einschalt- oder Stillsetzintervallen des Motors bestimmt ist. Darüberhinaus ist aus Fig. 3 zu ersehen, daß der Block 15, 18 gesteuert wird durch ein Befehlsorgan 43, das ein positives oder negatives Signal erzeugt abhängig davon, ob ein Vorwärtslauf oder ein Rückwärtslauf des Motors gewünscht wird. Folglich werden, wenn bei der Darstellung in Fig. 2B an den Eingangsklemmen 15a und 15b des Blockes 15, 18 Signale anliegen (Wellenzüge D und E in Fig. 5), Befehlssignale (AB in Fig. 5) von dem Organ 14 von derselben Form erzeugt. Der Block 15, 18 enthält einen Eingangsschaltkreis, welcher im wesentlichen bestimmt ist die für das Steuern der Geschwindigkeit zum Vorwärts- und Rückwärtslauf gewünschte positive und negative Spannung zu erzeugen durch direkte Einschaltung der Widerstände 46, 48, 48'.

Die Kommutatoreinrichtung 55 ist in einfacher Weise aufgebaut. Das Ausgangssignal an der Klemme 15c wird an den direkten Eingang (+) eines Differentialverstärkers 57 angelegt, dessen inverser Eingang (-) einerseits mit der Masse unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 58 und andererseits mit seinem Ausgang unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 59 verbunden ist. Sein Ausgang ist auch verbunden mit der Ausgangsklemme 15d und mit zwei für die Polarisation der zwei FeIdeffektransistören 60 und 61 entgegengesetzter Polarität vorgesehenen Schaltkreisen . Die beiden Polarisationsschaltkreise enthalten zwei Dioden 62 bzw. 63, welche in Serie mit zwei Widerständen 64 und 65 gegen Masse geführt sind in

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einer Art, wie es in Fig. 2B dargestellt ist. Die Transistorschaltungen 60 und 61 sind jeweils mit den gemeinsamen Punkten zwischen den Dioden 62 bzw. 63 und den Widerständen 64 bzw. verbunden. Die Quellen dieser Transistoren sind mit dem inversen Eingang (-) des Differentialverstärkers 49 verbunden und die Senke führt zu einem Ende des Widerstandes 48' unter Zwischenfügung der beiden polarisierten Dioden 66 und 67, um den Strom in dem jeweiligen Sinn durch den entsprechenden Transistor zu leiten.

In dem Eingangsschaltkreis 56 wird die Referenzspannung der Versorgungsklemme 15e des Blockes 15, 18 entnommen. Diese Klemme ist mit dem Ausgang 19a (+4,5 Volt) der Referenzgleichspannungsquelle 19 verbunden. Ein Widerstandsanpaßelement 68 erzeugt an seinem Ausgang eine positive Referenzspannung (+4,5 Volt). Das dargestellte Anpaßelement 68 ist ein Differentialverstärker, welcher mit seinem Direktanschluß (+) mit der Versorgungsspannung 15e und mit seinem inversen Eingang (-) direkt mit seinem Ausgang verbunden ist. Ein anderes Anpaßelement 69 formt die positive Referenzspannung an der Klemme 15e in eine negative Spannung von demselben Wert (-4,5 Volt) um. Das dargestellte Anpaßelement 6 9 ist ebenfalls ein Differentialverstärker, dessen direkter Eingang an Masse über einen Widerstand 70 liegt und dessen inverser Eingang einmal mit der Klemme 15e über einen Widerstand 71 und andererseits mit seinem Ausgang über den Widerstand 72 verbunden ist. Der Eingangskreis 56 enthält zwei Feldeffekttransistoren 73 und desselben Typs,deren Tore verbunden sind mit den Eingangsklemmen 15a und 15b. Die Senken von diesen Transitoren sind jeweils verbunden über zwei Widerstände 75 bzw. 76 mit den Ausgängen der zwei Anpaßelemente 68 und 69, während ihre Quellen sich in einem gemeinsamen Punkt vereinigen, welcher mit dem Widerstand 46 und andererseits mit dem direkten Eingang von einem Differentialverstärker 77 verbunden sind,

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dessen Direkteingang mit der Masse über zwei Dioden 78 und 79 in Gegentaktschaltung verbunden ist. Der inverse Eingang des
Differentialverstärkers 77 ist gegen Masse geführt über einen Widerstand 80 und zurückgekoppelt zu seinem Ausgang über einen Widerstand 81. Schließlich verbinden die beiden Dioden 82
und 83 die Senken der Transistoren 73 und 74 mit Masse ,während zwei andere Dioden 84 und 85 die Ausgänge der Anpaßelemente und 69 zum Verbindungspunkt der Widerstände 48 und 48' führen sowie zum Ausgang des DifferentialVerstärkers 77 über einen
Widerstand 86. Die beiden Dioden 84 und 85 dienen zur Begrenzung der an den Widerständen 48 und 48' maximal anliegenden
Spannung.

Auf diese Art, wenn z.B. die an der Klemme 15b anliegende
Spannung einen Wert Null für die Steuerung (Wellenzug E in Fig. 5) des Rücklaufes durchläuft, verwandelt sich die Spannung an der Ausgangsklemme 18a als Funktion des Wertes der Differenzspannung zu der Klemme 15e und der Widerstände 76 und 46. Durch diesen Befehl wird der gemeinsame Punkt zwischen den Quellen
der Transistoren 73 und 74 auf ein negatives Potential
gebracht, welches durch den Wert der Durchbruchspannung der
Dioden 78 begrenzt wird. Auf diese Weise steuert die Kommutatoreinrichtung 55 während des Einschaltens den Transistor leitend. Der Differentialverstärker 49 hat eine übertragungsfunktion, welche der durch den Kondensator 50 und der Paralleschaltung der Widerstände 48 und 48' vorbestimmten
Integrationskonstante folgt. Wenn das Ausgangsniveau erreicht wird, wird das Potential am Verbindungspunkt der Quellen der
Transistoren 73 bis 74 wiederum Null. Der Aufbau und die
Funktion des Blockes 15, 18 in der Fig. 2B wurde schon
beschrieben.

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Der Aufbau der Steuerlogik 21 wurde bereits beschrieben; seine Funktion wird erläutert in Verbindung mit dem SchnellaufSteuersignalgenerator 20 (Fig. 2B) und dem thermischen Simulationsblock 22 (Fig. 2C).

Der Generator 20 hat eine Eingangsklemme 20a und zwei Ausgangsklemmen 20b und 20c. Die Eingangsklemme 20a ist verbunden mit dem Unterbrecherschalter 14c des Steuerorgans 14. In dem Generator 20 ist diese Eingangsklemme an den Direkteingang (+) eines Differentialverstärkers 87 geführt und darüberhinaus zu der Versorgungsspannungsquelle B+ über einen Widerstand 88. Der inverse Eingang (-) ist mit dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände 89 und 90 verbunden, welche in Serie zwischen die Spannungsquelle B+ und Masse geschaltet sind. Der Ausgang von diesem Verstärker ist über einen Widerstand 91 mit dem inversen Eingang (-) von einem zweiten Differentialverstärker 92 verbunden. Der Verstärker 92 wirkt als Halbintegrator aufgrund einer Rückkopplungsschleife, welche zwischen seinem inversen Eingang und seinem Ausgang eingefügt ist und einen Kondensator 93, drei Widerstände 94, 95 und 96 und eine Diode 97 enthält. Die Widerstände 95 und 96 verbinden den Ausgang des Verstärkers 92 mit Masse, wobei ihr Verbindungspunkt zu dem inversen Eingang des Verstärkers 92 über den Kondensator 93 führt. Die Diode 97 überbrückt den Widerstand 94, wobei alle beide zwischen den inversen Eingang und den Ausgang des Verstärkers geschaltet sind. Der Ausgang von diesem Verstärker ist über einen Widerstand 89 mit der Ausgangsklemme 20b sowie direkt mit der Ausgangsklemme 20c des Generators 20 verbunden.Schließlich ist der Direkteingang (+) des Verstärkers 92 verbunden mit dem Verbindungspunkt von einem Widerstand 99 und einem Kondensator 100, welcher durch eine Diode 101 überbrückt ist. Diese Elemente sind eingeschaltet zwischen die Spannungsquelle B+ (+15 Volt) und Masse.

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Der Generator 20 ist üblicherweise bestimmt, um an den Analogregler 16 ein Steuersignal für einen schnellen WLederaufspulvorgang des durch den Motor 11 getriebenen Bandes zu liefern.

Die Fig. 7 zeigt mit dem Wellenzug A das an der Klemme 20a des Generators 20 anliegende Eingangssignal und mit dem Wellenzug B das Ausgangssignal von diesem Generator an der Klemme 20b. Das Signal an der Klemme 20c ist identisch mit dem Wellenzug B, jedoch um eine Größenordnung verschieden.

Der inverse Eingang des Differentialverstärkers 87 bestimmt die Referenzspannung für die Arbeitsweise von diesem Verstärker. Üblicherweise,wenn der Unterbrecherschalter 14c des Steuerorgans geöffnet ist, versorgt der Widerstand 88 allein den direkten Eingang des DifferentialVerstärkers 87. Diese stabile Versorgung wird in eine feste Spannung umgesetzt und als Nullreferenz an dem Ausgang des Differentialverstärkers 92 verwendet, welcher als Halbintegrator geschaltet ist, dessen Integrationskonstante durch Justieren des Widerstandswertes des Widerstandes 96 eingestellt werden kann. Wenn der Operateur zu einem Zeitpunkt tO den Unterbrecherschalter 14c betätigt, „um ein schnelles Wiederaufwickeln des Bandes mit dem Motor 11 auszulösen, fällt die Spannung an der Eingangsklemme 20a auf Null, wie in der Fig. 7 angezeigt. Die Leitreaktion des Differentialverstärkers 87 wird übertragen durch den Halbintegrator 92 in ein Signal, welches sich entwickelt wie dargestellt durch den Wellenzug B in der Fig. 7, dessen zeitlicher Verlauf sich als Funktion von der Integrationskonstanten f entwickelt, welche über den Widerstand 96 justiert werden kann. Der Widerstand 98 bestimmt die Maximalspannung V (Fig. 7), welche der schnellen Nominalgeschwindigkeit des Wiederaufwickelns entspricht. Wenn zum Zeitpunkt t'O, der Operateur das Ende des schnellen Wiederauf-

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spulens auslöst, steigt die Spannung an der Klemme 20a wieder an dank dem Widerstand 88 und die positive Ausgangsspannung, welche zurückgeworfen wird durch den Differentialverstärker und den halbintegrierten Verstärker 92 in einen Spannungsabfall, dessen Verlauf begrenzt wird, wird durch die Diode 101, welche die Tätigkeit der Diode 97 kompensiert, begrenzt.

Die Rückwirkung des durch den Generator 20 erzeugten Signals auf die Steuerlogik 21 ist wie folgt. Diese Logik erzeugt über ihre Eingangsklemme 21c das direkte Ausgangssignal des Halbintegrierverstärkers 92 des Generators 20 über seine Ausgangsklemme 20c. Nach dem Zeitpunkt tO der Schnellaufspulung haben die NAND-Schaltungen 32 und 33 an ihren gemeinsamen Eingängen einen Wert, welcher mit der Klemme 21c durch die Einheit der Elemente 37, 38, 39, 41 und 42 verbunden ist, polarisiert, um das Leiten dieser Torschaltungen zu ermöglichen. Dieser gemeinsame Eingangswert wird dem logischen Wert 1 gleichgesetzt. Wenn das an der Ausgangsklemme 20c des Generators 20 dargestellte Signal sich entwickelt,wie als Wellenzug B in der Fig. 7 gezeigt, führt die Reaktion der Diode 42 und des Inverters 41 mit der positiven Entwicklung des anliegenden Signals an der Klemme 21 gegen das logische Niveau Null an dem gemeinsamen Eingang der Torschaltungen 32 und 33, welche mit den Widerständen 38 und 39 verbunden sind,und diese Torschaltungen werden dabei gesperrt. Zur selben Zeit ist der Eingang des Signals der Verzögerungseinrichtung 35 auf diesem selben logischen Niveau Null gehalten, welches der Normalwert an diesem Eingang ist, wenn die Steuerlogik 21 im Ruhezustand ist.

Die Tätigkeit der Verzögerungseinrichtung 35 besteht im einzelnen in der Erzeugung seines Steuersignals, welches über die Klemme 21d von dem Ausgang 22c des thermischen Simulationsblockes 22 in Fig. 2C empfangen wird. Eine komplettere Darstel-

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lung von einem solchen Block ist in der vorerwähnten französischen Patentanmeldung der Anmelderin v. 19.August 1977 unter der Nr. 77-25415 gegeben.

Der Block 22 (Fig. 2C) hat zwei Eingangsklemmen 22a und 22b, die mit den zwei Ausgangsklemmen 21e und 21f der Steuerlogik

21 verbunden sind, sowie eine Ausgangsklemme 22c. Der Block

22 enthält eine thermischen Simulationseinrichtung 102, welche an die zwei Eingangsklemmen 22a und 22b angeschlossen
ist, und einen Schwellwertkreis 103, dessen Eingang mit dem
Ausgang 102a der thermischen Simulationseinrichtung 102 verbunden ist und welcher am Ausgang die Klemme 22c speist.

Die thermische Simulationseinrichtung 102 enthält im wesentlichen einen einstellbaren Kondensator 104 mit einem Ladekreis aus einem Widerstand 105 und einer Diode 106, welche
in Serie zwischen die Arbeitsspannungsquelle B¹+ (+ 15 Volt) und Masse geschaltet sind. Der gemeinsame Punkt zwischen Widerstand 105 und Kondensator 104 ist mit der Stromquelle B+ {+5 Volt) unter Zwischenfügung einer Diode 107 verbunden und liegt am Ausgang einer NAND-Schaltung 108, deren zwei Eingänge von den Eingangsklemmen 22a und 22b des Blockes 22 über zwei
Impulssteuergeneratorkreisen 109 und 109' gespeist werden.
Jeder Generatorkreis 109 und 109' wird von der Spannungsquelle B+ gespeist und setzt sich zusammen aus einem Kondensator bzw. 110', aus zwei Widerständen 111, 112 bzw. 111' und 112' und aus einer Diode 113 bzw. 113'. Die Kondensatoren 110 und 110' liegen zwischen den Eingangsklemmen 22a bzw. 22b und
den zwei Eingängen der NAND-Schaltung 108. Ihre Anschlüsse
sind mit den beiden Widerständen 111, 112 bzw. 111' und 112' verbunden, deren anderen Enden zusammengeführt sind zu der
Stromquelle B+. Die Dioden 113 und 113' liegen parallel zu
den Widerständen 112 und 112', um die Spannung an jedem Eingang der NAND-Schaltung 108 zu begrenzen.

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Der Verbindungspunkt zwischen Diode 106 und Kondensator 104 führt zu der Ausgangsklemme 102a der thermischen Simulationseinrichtung 102 unter Zwischenschaltung eines halbintegrierenden Verstärkers 114. Im einzelnen ist dieser Verbindungspunkt mit der Kathode einer Diode 115 verbunden, deren Anode an der Klemme des inversen Eingangs eines Differentialverstärkers liegt, welcher mit seinem Direkteingang an Masse liegt und welcher das wesentliche Element des halbintegrierenden Verstärkers 114 bildet. Die Ausgangsklemme des Differentialverstärkers 116 ist verbunden mit der Ausgangsklemme 102a, während sie andererseits zurückgeführt ist zu dem inversen Eingang von diesen Verstärker über einen Kondensator 117 und mit Masse über einen justierbaren Widerstand 118 und einen festen Widerstand 119 verbunden ist. Der gemeinsame Punkt zwischen diesen Widerständen 118 und 119 führt zum inversen Eingang des Differentialverstärkers 116 über die Parallelschaltung von einem Kondensator 120 und einem Widerstand 121. In dem halbintegrierenden Verstärker 114 spielt der Kondensator 117 nur die Rolle des Unterdrückens von parasitären Schwingungen an diesem Verstärker.

Die zwei wesentlichsten Eigenschaften der Simulationseinrichtung 102 bestehen in der Veränderung der Ladung des Kondensators 104 in Abhängigkeit von jedem der Steuerimpulse, welche von der Steuerlogik 21 kommen,,proportional mit dem Quadrat der Drehgeschwindigkeit und umgekehrt von der Anlaufzeit t, und/oder der Anhaltezeit t , und in der Beeinflussung des

halbintegrierenden Verstärkers 114 als Funktion der elektrischen, thermischen und mechanischen Charakteristiken des Motors 11, um am Ausgang 102 die thermische Simulationsgleichspannung des Motors abzugeben.

Die Erwärmung W des Motors 11, welche im Betrieb weitgehend konstant auftritt, ist gegeben durch die folgende Formel:

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^C2 ^Rm ^Rt Ζ7Σ ^KT

wobei F die Rücklauffrequenz (Recursionsfrequenz) des Motors darstellt; C1 und C2 sind Konstante; Rm und Rt sind der elektrische und der thermische Widerstand des Motors; J ist die Trägheit des Motors und der angetriebenen Teile und K die Kopplungskonstante des Motors. In dem in Fig. 2C dargestellten Simulationsblock ist ein Kondensator 104 mit einer Kapazität proportional zum ersten Ausdruck in der eckigen Klammer der vorstehenden Gleichung eingefügt und der halbintegrierende Verstärker 114 realisiert den zweiten Klammerausdruck der genannten Gleichung. Der Kondensator 120 und der Widerstand 121 erzeugen eine Verzögerung entsprechend der thermischen Zeitkonstante des Motors, die umso geringer je größer die Ventilation des Motors ist.

Der Schwellwertkreis 103 im Block 22 setzt sich aus einem Differentialverstärker 123 zusammen, welcher mit seinem inversen Eingang direkt mit der Ausgangsklemme 102a der thermischen Simulationseinrichtung 102 verbunden ist und dessen Direkteingang am gemeinsamen Punkt von zwei Widerständen 124 und 125 liegt, welche in Serie zwischen die Versorgungsspannungsquelle B¹+ und Masse geschaltet sind. Der gemeinsame Punkt von diesen zwei Widerständen ist außerdem mit dem Ausgang des Differentialverstärkers 123 über einen Widerstand 126 verbunden. Der Ausgang von diesem Verstärker führt außerdem zu einer anderen Versorgungsspannungsquelle B¹- über eine Diode 127 und zwei Widerstände 128 und 129, deren gemeinsamer Verbindungspunkt mit der Ausgangsklemme 22c des Blockes 22 verbunden ist.

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Damit ist die Beschreibung des Aufbaus des in der Fig. 2C beschriebenen Blockes beendet. Seine Funktion und die von der Steuerlogik 21 wird durch die folgenden Erläuterungen ersichtlich.

Zunächst sind die beiden Unterbrecherschalter 14a und 14b des Befehlsorgans 14 geöffnet, so daß die Eingangsklemmen 21e und 21f der Steuerlogik 21 auf das Niveau 1 angehoben sind. Dadurch geben die Generatorschaltkreise 109 und 109' der Simulationseinrichtung 102 über ihren Widerstand 112 bzw. 112' einen Wert 1 an jeden Eingang der NAND-Schaltung 108. In diesem Fall wird die Spannung am Ausgang von dieser Torschaltung bestimmt durch den Widerstand 105, die Diode 107, welche mit zwei VersorgungsSpannungsquellen B+ und B¹+ derart verbunden sind, daß der Kondensator 104 in vorbestimmter Weise auf den Ausgangswert geladen wird.

Zum Zeitpunkt ti (Fig. 5) schließt vorausgesetzungsgemäß der Operateur den Auslöseschalter 14a für den Vorwärtslauf. Eine logische 1 wird dadurch an der Eingangsklemme der NAND-Schaltung 32 wirksam und der Ausgang von dieser Torschaltung fällt auf das Niveau Null· Dieser Spannungsabfall wird durch den Steuerimpulsgeneratorkreis 110 unterschieden, so daß er sich als logische Null auf einen Eingang der NAND-Schaltung 108 auswirkt. Dies wirkt sich weiter auf ein Umschalten von Null nach 1 am Ausgang dieser NAND-Schaltung aus und entsprechend auf die Umladung des Kondensators 104. Die Diode 115 überträgt diese Umladung auf den halbintegrierenden Verstärker 114, um zunächst den Kondensator 120 umzuladen, der, wie erwähnt, die thermische Zeitkonstante des Motors darstellt. Am Ausgang 102a von diesem Verstärker ändert sich damit tatsächlich die Spannung als Funktion von zwei Größen der vorbeschriebenen Gleichung, d.h. als Funktion der dem Motor 11 eigenen elektrischen, thermischen und mechanischen Charak-

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teristiken und der Elemente, welche er antreibt. Auf diese Weise verläuft die Spannung am Ausgang 102a der Simulationseinrichtung 102 entsprechend der Temperatur des Motors in Übereinstimmung mit der vorgenannten Gleichung.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Generatorkreis 110 des Steuersignals der Schaltung 108 ausgelegt um relativ schnell den Eingang von dieser Torschaltung auf den logischen Ausgangswert 1 zurückzuführen. Infolgedessen kehrt der Ausgangswert von dieser Torschaltung auf den lgosichen Wert 0 zurück, wodurch ein Laden des Kondensators 104 über den Widerstand 105 und die Diode 106 auf ein durch den Widerstand 105 und die Diode 107 vorbestimmten Wert ausgelöst wird.

Es sei auch erwähnt, daß, wenn der Operateur von neuem den Lauf des Motors steuert, sofern der Kondensator 104 noch nicht auf seine Ausgangsladung zurückgekommen ist, die Entladung von diesem Kondensator erhalten bleibt und in der Folge die Ladung umso schneller anwächst und entsprechend wächst auch die der Simulation an der Ausgangsklemme 102a entsprechenden Spannung. Auch wenn die Befehle des Operateurs sich auf zu schnell aufeinander folgen, entspricht die an der Klemme 102a auftretende Simulationsspannung mit ihrem Niveau dem vorbestimmten Temperaturverlauf und wird gemäß Fig. 2C durch die Widerstände 124 und 125 des Schwellwertkreises 103 bestimmt. Dieser Kreis gibt damit einem abgeänderten Ausgangswert, welcher das Auslösen der Verzögerungseinrichtung 35 bestimmt. Diese besteht z.B. aus einem monostabilen Multivibrator, dessen Ausgang die NAND-Schaltungen 32 und 33 der Steuerlogik 21 während einer durch den justierbaren Widerstand 40 vorbestimmten Zeitperiode sperrt, damit die Temperatur des Motors abnimmt bis zu einem zugelassenen Wert.

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Das Sperren vollzieht sich durch Anlegen einer logischen 0 auf einen Eingang von beiden Torschaltungen. Diese Eingänge sind normalerweise auf dem logischen Niveau 1 gehalten aufgrund der Verbindung des Widerstandes 36 mit der Spannungsquelle B+.

In der Fig. 5 zeigen die stark ausgezogenen Wellenzüge D und E die Form der an den Ausgangsklemmen 21e bzw. 21f der Steuerlogik 21 auftretenden Signale, und zwar abhängig von den Vorlauf- und Rücklaufeinschaltbefehlen, welche durch den Operateur durch Betätigung der Unterbrecherschalter 14a bzw. 14b gegeben werden. Die Signale A und B sind diejenigen, welche an den Klemmen 21a und 21b der Logik 21 auftreten. Durch eine punktierte Linie bei den Wellen D und E in Fig. 5 ist der Effekt der Erwärmung dargestellt, wie er durch die Einrichtung 35 der Steuerlogik 21 hervorgerufen wird. Diese gestrichelten Linien spiegeln die Verzögerungen des Anlaufes des Motors bei Vorlaufbefehl (zum Zeitpunkt ti) oder beim Rücklaufbefehl (zum Zeitpunkt t3) wieder, die die gleiche Dauer haben.

Entsprechend dem Aufbau der vorstehend festgelegten Beschreibung wird nunmehr die numerische Korrektionskette 13 im einzelnen erläutert. Von dieser Kette zeigt die Fig. 2A den Richtungsdetektor 24 und den Inkrementengenerator 25 und die Fig.2B zeigt den Aufbau des Anzeigedetektors 26. In den Fig. 2A bis 2D wurde der Kodierer 23 nicht dargestellt; da sein Aufbau für den Fachmann allgemein bekannt ist. Es wird vorausgesetzt, daß dieser Meßwertgeber mit zwei Eingängen 24a und 24b des Richtungsdetektors 24 verbunden ist, wie in Fig. 2A dargestellt und Signale führt,-welche als Wellenzüge A und B bzw. A' und B¹ in der Fig.6 dargestellt sind. Die dargestellten Signale sind Halbwellen bzw. halbe Rechteckimpulse. Es wird angenommen, daß eine Vorwärtsdrehung das Signal A mit einer vorlaufenden Phase zum Signal B setzt und daß umgekehrt, wenn die Wellenzüge A¹ und B¹ angezeigt werden für einen Rücklauf das Signal A verzögert ist gegenüber der Phase des Signals B.

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Der Richtungsdetektor 24 dient auch dazu eine Verdoppelung der Impulsfolge zu bilden. Er besteht aus 14 NAND-Schaltungen 130 bis 143 und zwei Kondensatoren 144 und 145. Die Eingangsklemme 24a ist mit einem Eingang der Torschaltungen 134, 139 und 133 sowie mit zwei Eingängen der Torschaltung 130 verbunden, welche die Rolle eines Inverters bildet. Ebenso ist die Klemme 24b mit einem Eingang der zwei Torschaltungen 137 und 142 sowie mit dem zweiten Eingang der Torschaltung 133 und mit den beiden Eingängen der Torschaltung 132 verbunden, welche ebenfalls die Rolle eines Inverters hat. Die Ausgänge der beiden Inverter 130 und 132 sind jeweils mit einem zweiten Eingang der beiden Torschaltungen 137 und 142 einerseits und 139 und 134 andererseits verbunden. Außerdem liegen die Ausgangswerte an den beiden Eingängen der Torschaltung 131, deren Ausgang seinerseits verbunden ist mit Masse über den Kondensator 144 und auf je einen Eingang der Torschaltung 135 und 141 wirkt. Der Ausgang der Torschaltung 133 ist mit Masse über den Kondensator 145 verbunden. Ihre Ausgangsspannung liegt an einem ersten Eingang der Torschaltungen 136 und 140. Der dritte Eingang der Torschaltung 134 und 142 wird gebildet durch den Ausgang der Torschaltungen 135 und 141, deren zweiter Eingang zurückgeführt ist zu dem Ausgang der Torschaltungen 134 und 142 und der auf einen Eingang der Torschaltung 138 und 143 wirkt. Andererseits wird der dritte Eingangsweft der Torschaltung 137 und 139 durch die Ausgangswerte der Torschaltungen 136 und 140 gebildet, deren zweiter Eingang zurückgeführt ist auf den Ausgang der Torschaltungen 137 und 139 und deren Ausgang mit dem zweiten Eingang der Torschaltungen 128 und 143 verbunden sind. Der Ausgang von diesen letztgenannten Torschaltungen bilden die Ausgänge 24c und 24d des Richtungsdetektors 24.

Auf diese Weise entsteht, wenn die Eingangsklemmen 24a und 24b die Signale A und B nach Fig. 6 entsprechend einem Vor-

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wärtslauf empfangen, an den Ausgangsklemmen 24c ein Signal, wie es als Wellenzug C in der Fig. 6 dargestellt ist, während an der Klemme 24d kein Signal auftritt, wie es durch den Wellenzug D in der Fig. 6 angezeigt ist. Man erkennt, daß die ansteigenden und abfallenden Kanten des Signales C den Kanten der Signale A und B entsprechen, so daß eine Verdopplung der Frequenz des Kodierers entsteht. Umgekehrt wird der Rücklauf charakterisiert durch die Abwesenheit eines Signals an der Klemme 24c und die Anwesenheit von einem Signal D^! an der Klemme 24d, wobei das Signal D¹ analog zum Signal C ist wie es dargestellt ist in der Fig. 6.

Es ist weiter ersichtlich, daß dieser Aufbau keine Multivibratoren und insbesondere keine monostabile Multivibratoren benötigt, so daß die Funktion unabhängig ist von der Frequenz des Kodierers. Der andere Vorteil des Richtungsdetektors 24 liegt in der Signalbildung mit doppelter Frequenz gegenüber der Frequenz des Kodierers für jede Drehrichtung, was die Probennahme verbessert und der Steuerung 10 gemäß der Erfindung eine bessere Reaktionszeit und eine größere Präzision verleiht.

Ehe der Aufbau und die Arbeitsweise des Inkrementengenerators 25 und des Abstanddetektors 26, welche in den Fig. 2a und 2b dargestellt sind, beschrieben wird, wird auf Fig. 4 verwiesen, um Aufbau und Funktion dieser Elemente im Prinzip zu erläutern.

Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist angenommen, daß der Inkrementengenerator 25 nur ausgelegt ist für den Vorwärtslauf. Sein Eingang 25a ist deshalb bestimmt für eine Verbindung mit dem Ausgang 24c des Richtungsdetektors 24. Der Block 25 in der Fig. 2A trägt deshalb einen zweiten Eingang 25b zur Aufnahme der Rücklaufsignale über die Klemme 24d (D¹ in der Fig. 6)·

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In Fig. 4 hat der Block 25 zwei Ausgangsklemmen 25c und 25d. Die Klemmen 25a und 25c sind über zwei Wege miteinander verbunden; der erste enthält einen Kondensator 146, welcher in Serie mit einer Diode 147 geschaltet ist, und der zweite Weg enthält einen Invertrer 148, einen Kondensator 149 und eine Diode 150, welche alle in Serie geschaltet sind. Die gemeinsamen Punkte zwischen Kondensator 146 und 149 mit den jeweiligen Dioden 147 bzw. 150 sind mit der Ausgangsklemme 25d über zwei Dioden 151 bzw. 152 mit umgekehrter Durchlaßrichtung zu den Dioden 147 und 150 verbunden. In dem ersten Verbindungsweg ist die Klemme 25a mit dem Verbindungspunkt von einem Widerstand 153 mit einer Diode 154, welche in Serie zwischen der Betriebsspannungsquelle B¹+ und einer Vergleichsspannungsquelle VO geschaltet sind. Ebenso ist im zweiten Verbindungsweg der gemeinsaire Punkt von Inverter 148 und Kondensator gemeinsam mit einem Verbindungspunkt eines Widerstandes 155 und einer Diode 156, welche in Serie zwischen den Spannungsquellen B¹+ und VO geschaltet sind.

Der Abweichdetektor 26, wie er schematisch in der Fig. 4 dargestellt ist, hat zwei Eingangsklemmen 26a und 26b und eine Ausgangsklemme 26c. Er ist im wesentlichen aus einem Differentialverstärker 157 aufgebaut, dessen Direktanschluß an Masse liegt und dessen inverser Anschluß verbunden ist mit der Eingangsklemme 26a und zurückgeführt ist auf den Ausgang unter Zwischenschaltung eines Kondensators 158. Die Eingangsklemme 26a führt zum Ausgang 25c des Inkrementengenerators 25 während die Eingangsklemme 26b verbunden ist mit der Ausgangsklemme 15c des Normalgeschwindigkeitssteuersignalgenerators 15 und führt zur inversen Eingangsklemme des Differentialverstärkers 157 über einen Widerstand 159. Der Ausgang von diesem Verstärker bildet die Ausgangsklemme 26c des Toleranzdetektors 26.

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Schließlich wird, um eine vorteilhafte Ergänzung des Steuersystems 10 nach Fig. 2 zu erläutern, schematisch ein Tachometer 160 beschrieben, welcher an der Klemme 25d des Inkrementengenerators 25 angeschaltet ist und zur Darstellung der Arbeitsweise von diesem letzteren. Der Tachometer 160 hat eine Eingangsklemme 160a, welche mit der Ausgangsklemme 25d des Inkrementengenerator s 25 verbunden ist, sowie eine Ausgangsklemme 160b, welche eine für die Drehgeschwindigkeit des Motors repräsentative Spannung führt. Der Tachometer ist im wesentlichen durch einen Differentialverstärker 161 gebildet, dessen Ausgang mit der Ausgangsklemme 160b verbunden ist, während der direkte Eingang des Verstärkers an Masse liegt und der inverse Eingang mit der Eingangsklemme 160a und mit dem Ausgang über einen mit einem Kondensator 163 überbrückenden Widerstand verbunden ist.

Die Arbeitsweise von der In Fig. 4 dargestellten Einheit ist wie folgt:

Es sei zunächst daran erinnert, daß der Inkrementengenerator 25 dem Toleranzgenerator 26 und den Tachometer 160 konstante Energieimpulse liefern soll abhängig von mindestens einer der zwei Fronten von jeden an den Eingangsklemmen 25a oder 25b auftretenden Impulse. Andererseits soll, da zwei Drehrichtungen möglich sind, die Polarität der durch den Inkrementengenerator gelieferten Impulse repräsentativ für die Drehrichtung sein.

Das "Obere" Niveau der Inkremente, welche durch den Generator 25 gebildet werden, wird durch die Vergleichsspannung VO bestimmt (z.B. zugeführt von der Klemme 19b von der Vergleichsspannungsquelle 19), zu welcher der Spannungsabfall in der Diode 154 im ersten Verbindungsweg hinzutritt, und der der Diode 156 für den zweiten Weg. Die Widerstände 153 und 155 sichern einen Energierückfluß gegen das Niveau, während des jeweiligen Umladens der Kondensatoren 146 und 147.

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Während das Signal C in Fig. 6 an der Klemme 25a einen positiven Sprung macht, lädt sich der Kondensator 146 über Widerstand 153, Diode 147 und Kondensator 158 des Toleranzgenerators 26, wobei dieser zuletzt genannte Kondensator in Verbindung mit dem Differentialverstärker 157 eine Integrationswirkung liefert. Die Ladung des Kondensators 146 ist gleich mit der in den Kondensator 158 übertragenen Ladung.

Beim Auftreten eines negativen Wechsels an der Klemme 25a beginnt der Kondensator 146 sich zu entladen über den Widerstand 162, die Diode 151 und die Klemme 25a. Jedoch aufgrund der Anwesenheit des Invertrers 148 lädt der Kondensator 149 den Kondensator 158 über die Diode 150. Es sei darauf hingewiesen, daß jede Signalfront vom Eingang des Inkrementengenerators 25 wirksam wird und gehalten wird als die tatsächliche Verdopplung der Frequenz des Kodierers durch den Richtungsdetektor 24, wobei der Kondensator 158 viermal geladen wird durch Kodierschritte, welche einen gleichen Wert haben mit der Rückkehrfrequenz der Impulse der an den Klemmen 24a und 24b des Richtungsdetektors anliegenden Signale (Signal A und B bzw. A¹ und B¹). Ebenso wird der Widerstand 162 des Tachometers 160 bei jedem Kodierschritt mit einem Strom durchlaufen, welcher kontrolliert ist durch den Kondensator 163 proportional mit der auftretenden Frequenz der Fronten an der Eingangsklemme 25a. Der Tachometer gibt auch ain seinem Ausgang 160b eine analoge Spannung ab, welche proportional mit der Drehgeschwindigkeit des Motors ist. Es ist auch zu ersehen, daß der Tachometer 160 ein Ausgangssignal erzeugen kann, dessen Polarität repräsentativ für die Richtung des Motorlaufs ist, sofern er mit einem Inkrementengenerator des Typs verbunden ist, wie anhand der Fig. 2A beschrieben.

Die Tatsache, daß die Vorder- und Rückfronten aufeinanderfolgt an der Eingangsklemme 25a aufeinanderfolgen, überträgt die

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Drehrichtung des Kodierers und der durch den Motor angetriebenen Teile entsprechend dem Steuersignal, wie es vom Generator 15 ausgesendet wird. Mit anderen Worten läuft das Steuersignal nal gleichzeitig mit dem Auftreten der Fronten an der Klemme 25a. Folglich entlädt der Generator 15 den Kondensator 158 über den Widerstand 159, welcher mit dem Ausgang 15c verbunden ist, mit einem Strom entsprechend dem Steuersignal (Welle F in der Fig. 5 z.B.). Dieser Strom, welcher die theoretische Geschwindigkeit des Motors definiert, entspricht auch dem gewünschten Antriebsstrom des Motors, d.h. der Zahl der Schritte des Kodierers 23 in der Zeiteinheit, welche der Motor nehmen soll. Folglich drückt der Strom, welcher den Kondensator 158 über die Querverbindung der Kondensatoren 146 und 149 und die Dioden 147 und 150 speist, den reellen Vorlauf des Motors aus. Die Identität der tatsächlichen und theoretischen Lage des Motors äußert sich deshalb durch einen Stromanteil im Kondensator 158, welcher gleich ist mit der Subtraktion des Stromes von diesem Kondensator durch den Generator 15 derart, daß der Mittelwert des Ausgangssignales des Differenzverstärkers 26 gleichbleibt. Andererseits kompensiert die Subtraktion, wenn die tatsächliche Lage abweicht von der theoretischen Lage, nicht mehr den Beitrag und erzeugt damit einen Rest, welcher mit seiner Form den Differentialverstärker 157 an seinem Ausgang 26 zurückbringt. Z.B. liegt, wenn die reelle Lage diesseits von der theoretischen Lage ist, die Zugabe des Stromes am Kondensator 158 unterhalb von der durch den Generator 15 durchgeführten Subtraktion derart, daß das Signal am Ausgang 26c von diesem Detektor positiv wird entsprechend der Winkelabweichung der Position.

In Fig. 2A ist der Inkrementengenerator 25 für den Vorlauf und für den Rücklauf ausgebildet und enthält somit zwei im wesentlichen mit dem Kreis 25 der Fig. 4 identische Kreise. Dies ist der Grund, warum die Komponenten mit denselben Funktionen

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in dem in Fig. 2A und in Fig. 4 gezeigten Generatoren 25 dieselben Bezugszeichen tragen, wobei die zur Verarbeitung des Rücklaufes benötigten Komponenten ein Bezugszeichen mit einem ¹¹¹ " aufweisen.

Der einzige Unterschied, welcher zwischen den Vorlaufverarbeitungskreis und dem RücklaufVerarbeitungskreis existiert, besteht in der Umkehrung der Durchlaßrichtung der Dioden 147, 150, 151 und 152, welche ebenso wie der Inkrementengenerator zur Versorgung des Abweichdetektors 26 und des Tachometers bestimmt sind unter Zwischenschaltung der Ausgangsklemmen 25c und 25d, an welchen Impulse mit einer Polarität auftreten, welche der Laufrichtung entspricht.

In der in der Fig. 2A tatsächlich gewählten Ausführungsform wird die in Fig. 4 erwähnte Spannung VO abgenommen von der Ausgangsklemme 19b (+5,1 Volt) der Vergleichsspannungsquelle (Fig. 2B). Aus diesem Grund polarisiert, wie zu ersehen, die Spannung an der Ausgangsklemme 19b der Spannungsquelle 19 die Basen der beiden Transistoren 164 und 164' über einen Spannungsteiler, welche aus zwei Widerständen 165, 166 bzw. 165' und 166' gebildet sind und welche in Serie zwischen der Eingangsklemmen 19b und Masse geschaltet sind. Die Widerständen 166 und 166' sind über einen Kondensator 167 bzw. 167¹ entkoppelt. Die Kollektoren der Transistoren 164 und 164' liegen an Masse, während ihre Emitter mit den Kathoden von Dioden 154 und 156 einerseits und 154¹ und 156" andererseits verbunden sind.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Widerstände 165 und 165' justierbar sind, um eine Anpassung der Spannung 0 für jede Laufrichtung im Sinne einer Kompensation der Auflösung der Komponenten des Inkrementengenerators 25 zu ermöglichen, der den Kondensator 158 des Differenzdetektors 26 sowie die Kondensatoren 146 und 149 bzw. 146' und 149' versorgt. Zur Verbesserung

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der Präzision werden diese Kondensatoren vorteilhafterweise hinsichtlich eines guten Temperaturverlaufes ausgewählt. Andererseits sei darauf hingewiesen, daß z.B. die Basis-Emitter- Spannung des Transistors 164 addiert mit der Durchlaßspannung der Diode 154 die Durchlaßspannungen der Dioden 147 und 151 kompensieren kann. Dasselbe gilt für die übrigen Dioden (150 und 152 unter Zwischenschaltung der Dioden 156; 147' und 151' durch Zwischenschaltung der Diode 154' und 150' und 152' unter Zwischenschaltung der Diode 156').

Man findet auch bei dem Abweichdetektor 26, wie er in der Fig. 2B dargestellt ist, unter denselben Bezeichnungen die wesentlichen Elemente, aus welchen dieser aufgebaut ist und welche hervorgehoben wurden in der Fig. 4. Der Differentialverstärker 157 ist mit einem Kondensator 158 und einem Subtraktionswiderstand 159 verbunden, welcher mit einem Widerstand 159" und mit einem Kondensator 168, der als Filter dient, in Reihe liegt. Darüberhinaus ist der Kondensator 158 innerhalb des Differenzdetektors 26 der Fig. 2B einerseits überbrückt durch zwei Zenerdioden 169 und 170, welche in Serie geschaltet sind, wobei die Kathoden miteinander verbunden sind, und andererseits durch den Senke-Quelle-Kreis eines Feldeffekttransistors 171, dessen Tor über einen Widerstand 172 an der Eingangsklemme 26d des Differenzdetektors 26 liegt. Die Eingangsklemme 26d ist mit der Ausgangsklemme 27b des Freigabeblockes 27 verbunden. Der Ausgang des Differenzverstärkers 157 ist mit der Ausgangsklemme 26c des Differenzdetektors über ein Filternetzwerk verbunden, welches aus einer Reihenschaltung bestehend aus einem Widerstand 173 in Serie mit einem Kondensator 174, der einseitig an Masse gelegt ist, besteht. Der Verbindungspunkt des Widerstandes 173 und des Kondensators 174 bilden die Ausgangsklemme 26c des Differenzdetektors 26.

Die Zenerdioden 169 und 170 dienen zur Begrenzung der posi-

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tiven und negativen Polaritätssprünge des Ausgangssignals des Differenzverstärkers 157 auf einen vorbestimmten Spannungswert durch die Zenerspannungen der einen um den direkten Spannungsabfall in der anderen vergrößert. Angenommen, daß diese zwei Dioden Siliziumdioden sind und daß ihre Zenerspannung 5,1 Volt beträgt, wird der Hub begrenzt auf etwa -5,7 Volt.

In dem dargestellten Beispiel dient der Transistor 171 zur Beseitigung der Spannung am Ausgang des Differenzverstärkers 26 in folgenden Fällen: nach dem theoretischen Anhalten der Antriebsrolle aufgrund eines durch den Generator 15 abgegebenen Signals beseitigt dieser den Ausgangswert des Differenzdetektors 157 nach einer gewissen Zeitverzögerung, welche eine Stabilisierung mit dem Band erlaubt derart, daß diese nicht mehr zu Rotationszusammendrängungen gezwungen wird. Die Lagesteuervorrichtung kann dann unterdrückt werden. An zweiter Stelle sichert er eine kurze Verzögerung der Wirkungsweise des Differenzdetektors 26 nach einem Anhaltebefehl des Motors, da die erste erteilte Information des Richtungsdetektors 24 fehlerhaft sein kann. Tatsächlich kann beim Starten dieser Richtungsdetektor (der ein sequentioneller logischer Schaltkreis ist) nur gewünschte Signale liefern, welche nach Analyse der Informationen von mindestens einem der Dekodierer kommen. Schließlich als dritter Zweck verhindert der Transistor 171 das Arbeiten des Differenzdetektors 26 zur Zeit eines Schnelllaufes. Der Transistor 171 wird abhängig von dem Freigabeblock 27 gesteuert, wie später beschrieben wird.

Außer der Wirkungsweise des Transistors 171, durch welche der Differenzdetektor 26 gesperrt wird, wird die Lagedifferenzinformation immer, wenn sich der Motor mit normaler Geschwindigkeit dreht, gefiltert durch das Netzwerk 173, 174 vor dem Anlegen an die Ausgangsklemme 26c des Differenzdetektors.

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Es sei auch auf einen besonders wichtigen Punkt der Konzeption des Inkrementengenerators 25 und des Abweichdetektors 26 wie sie in den Fig. 2A und 2B dargestellt sind hingewiesen. Dieser Punkt liegt in der Tatsache, daß die tatsächliche Geschwindigkeit des Motors bei normalem Lauf nicht abhängt von der vorgegebenen Referenzspannung an der Klemme 19b der Quelle 19, sondern allein an der Arbeitsweise besonders stabiler passiver Schaltelemente, welche nur Kondensatoren und Widerstände (146, 149; 159 z.B.) einschließen. Bei dem in der Fig. 4 dargestellten Prinzipschema kann von vornherein die Intensität des Stromes, welcher den Kondensator 158 auflädt, und welcher die tatsächliche Geschwindigkeit des Motors darstellt, eliminiert und durch die Formel 1=4. F.C.VO ausgedrückt werden, wobei I die Intensität dieses Stromes abhängig von einer Rücklaufperiode des Kodierers darstellt, F die Frequenz der Ausgangssignale des Kodierers, C die Kapazität des Kondensators 146 oder 159 (diese Kondensatoren sollen eine im wesentlichen identische Kapazität aufweisen) und VO die betrachtete Referenzspannung in der Fig. 4. Die Ziff. 4 der Formel zeigt nur, daß in einer Rücklaufperiode des Signals des Kodierers der Kondensator 158 viermal gespeist wird, wobei vorausgesetzt ist, daß der Richtungsdetektor 24 als Frequenzverdoppler wirkt und daß der Inkrementengenerator 25 auf jede Front der durch den Richtungsdetektor ausgesendeten Signale reagiert. Von der Fig. 4 kann auch abgeleitet werden, daß die Intensität I. des Stromes, welcher dem Kondensator 158 vom Generator 15 zugeführt ist und der die gewünschte theoretische Geschwindigkeit des Motors darstellt, der Formel I. = K.VO/R genügt, wobei R den Wert des Widerstandes 159 bezeichnet und K eine Konstante wiedergibt, die durch den Generator 15 gemäß der gewünschten Geschwindigkeit gegeben ist. Wenn die reelle Geschwindigkeit und die theoretische Geschwindigkeit übereinstimmen, hat man I = I., woraus resultiert, daß F = K/4C.R ist.

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Im folgenden wird nun der Analogregler 16 beschrieben. Er besitzt vier Eingangskleitfflien 16a bis 16d und drei Ausgangsklemmen 16e, 16f und 16g. Die Eingangsklemme 16a erhält von der Klemme 18a der Kompensationseinrichtung 18 für den inneren Spannungsabfall das kompensierte Steuersignal (G in Fig. 5). Die Eingangsklemme 16b ist bestimmt zur Aufnahme des Schnellaufsteuersignals, welches an der Klemme 20b des Generators 20 erzeugt wird. Die Eingangsklemme 16c ist mit der Ausgangsklemme 26c des Differenzdetektors 26 verbunden, während die Eingangsklemme 16d verbunden ist mit einer zweiten Ausgangsklemme 27c des Freigabeblockes 27. Die drei Ausgangsklemmen 16e, 16f und 16g sind jeweils bestimmt für drei Eingangsklemmen 17a, 17b und 17c des Leistungsverstärkers 17 wie er in der Fig. 2D dargestellt ist.

Der Analogregler 16 enthält einen Differentialverstärker 175, welcher mit seinem direkten Eingang an Masse über einen Widerstand 176 liegt und mit der Eingangsklemme 16c über einen Widerstand 177 verbunden ist, der seinerseits durch eine Serienschaltung eines Widerstandes 178 mit einem Kondensator 179 überbrückt ist. Der gemeinsame Punkt von Widerstand 178 und Kondensator 179 ist mit der Senke von einem Feldeffektransistor 180 über einen Kondensator 181 verbunden, der durch einen Widerstand 182 überbrückt ist. Die Quelle des Transitors 180 ist mit Masse verbunden und sein Tor ist mit der Eingangsklemme T6d über einen Widerstand 183 verbunden.

Auf der anderen Seite ist der inverse Eingang des Differenzverstärkers 175 einmal mit der Eingangsklemme 16a über einen Widerstand 184 und einmal mit der Eingangsklemme 16b über einen Widerstand 185 und eine Diode 186 und schließlich über einen Widerstand 187 mit dem Verbindungspunkt von einem Widerstand 188 mit einem Kondensator 189, welcher an Masse über

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zu einem Widerstand 190 liegt, verbunden. Der Widerstand liegt an der Ausgangskiemme 16f des Analogreglers 16. Mit dem Ausgangswert des Differenzverstärkers 175 wird der Eingang von einem Vorverstärker gespeist, welcher aus zwei bipolaren gegeneinander geschalteten Transistoren 191 und 192 gebildet ist. Die Emitter von diesen Transitoren sind zu einem gemeinsamen Punkt mit einem Widerstand 193 verbunden, welcher gegen Masse geführt und weiter mit einem Widerstand 194, welcher zur Ausgangsklemme 16f führt. Die Kollektoren dieser Transitoren 191 und 192 sind direkt mit den Ausgangsklemmen 16e und 16g verbunden. Die Basen liegen jeweils unter Zwischenschaltung der beiden Widerstände 195 und 196 an Masse und sind andererseits verbunden mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 175 über zwei weitere Widerstände 197 und 198.

Die Analogregelfunktion, wie sie für einen Gleichstrommotor mit Fremderregung vorgesehen ist, liegt im Anpassen des gewünschten Geschwindigkeitssteuersignals an die Gegen-EMK des Motors. Es vervielfältigt daher das gewünschte, durch die Generatoren 15 oder 20 erzeugte Geschwindigkeitssignal durch einen Koeffizienten, welcher an die Gegen-EMK des verwendeten Motors angepaßt ist. Dieser Koeffizient wird eingeführt durch Regeln des Widerstandswertes des Widerstandes 187, welcher folglich justierbar ausgeführt ist, wie dargestellt. Die Widerstände 188 und 190 und der Kondensator 189 sind vorzugsweise justierbar. Sie dienen zur Neutralisation des Drosseleffektes des Motors, welcher auftritt bei den Spannungswechseln .

Außerdem empfängt der Differenzverstärker 175 an seinem Direkteingang das Korrektursignal, welches von dem Differenzdetektor 26 der numerischen Korrektionskette 13 stammt. Die Spannung, welche den Differenzdetektor 26 verläßt, wird dem Widerstand 177 zugeführt, um das fortlaufende Zusammensetzen des Differenz-

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signales zu ermöglichen, während sie auch dem Kondensator 179 und dem Widerstand 178 zugeführt wird, um mit der Alternativkomponente des Differenzsignals zu reagieren. Jedoch wird im Interesse des Stabilisierens der Funktionsweise des Differenzverstärkers 175 während des Anhaltens des Motors der Transistor 180 durch den Freigabekreis 27 gesteuert, um die Alternativkomponente des Differenzsignals zu leiten, welche in den Kondensator 179 und den Widerstand 178 läuft und welche normalerweise bestimmt ist zum direkten Eingang des Differenzverstärkers 175. Mit anderen Worten, die Aufgabe des Transistors 180 besteht in der Vermischung des dynamischen Verschiebens des Differenzversträkers 175 während der Anhaltezeit des Motors, um alle parasitären Schwingungen zu vermeiden. Dieser Verstärker hat somit zwei verschiedene Funktionen, wenn der Motor angelassen wird und sich mit konstanter Geschwindigkeit dreht und wenn er angehalten wird. Aus der vorstehenden Beschreibung geht schon gut der Zweck des Freigabeblockes 27 hervor. Es wurde schon gezeigt, daß er eine Eingangsklemme 27a und zwei Ausgangsklemmen 27b und 27c aufweist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Klemme 27a mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 57 des Generators 15 verbunden, welcher somit ein Signal entsprechend des in Fig. 5 gezeigten Wellenzuges F erhält. Der Freigabeblock setzt sich aus zwei Differentialverstärkern 199 und 200 zusammen. Die beiden Eingänge des Differentialverstärkers 199 sind mit der Eingangsklemme 27a unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 201 und von zwei gegeneinandergeschalteten Dioden 202 und 203 verbunden. Der Direkteingang des Verstärkers 199 wird über einen Widerstand 204 zur Masse und im Rückkopplungsweg über einen Widerstand 205 geführt. Sein inverser Eingang ist mit einem Spannungsteiler, welcher aus zwei Widerständen 206 und 2 07 gebildet ist, die in Serie zwischen die Masse und einer Betriebsspannungsquelle B¹- geschaltet sind, verbunden. Der Ausgang des Verstärkers ist einerseits mit der Ausgangs-

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klemme 27c über eine Diode 208, deren Anode an Masse über einen Widerstand 209 führt, und mit einem Widerstand 210 verbunden.

Der Ausgang des Differentialverstärkers 199 steuert darüberhinaus den inversen Eingang des Differentialverstärkers 200 über einen Kondensator 211 und dessen Direkteingamg über eine Diode 212 und einen Widerstand 213, deren gemeinsamer Punkt über einen Kondensator 214 an Masse geschaltet ist. Dieser direkte Eingang ist ebenfalls mit Masse über einen Widerstand 215 verbunden, während die Rückkopplung zum Ausgang des Verstärkers über einen Widerstand 216 geführt ist. Der Ausgang von diesem Verstärker verbindet über eine Diode 217 den gemeinsamen Punkt von zwei als Spannungsteiler zwischen Masse und der Ausgangsklemme 27b geschalteten Widerständen 218 und 219. Außerdem ist der inverse Eingang des Verstärkers 200 mit Masse über eine Diode 220 verbunden sowie außerdem mit einem aus den beiden Widerständen 221 und 222 gebildeten Spannungsteiler, welcher in Serie zwischen Masse und der Spannungsquelle B¹-geschaltet ist, wobei der Widerstand 222 durch eine Diode 223 überbrückt ist.

Um den Transistor 180 des Analogreglers 16 während der Anhaltezeit des Motors leitend zu halten, wird der Differntialverstärker 199 derart geschaltet, daß das von der Eingangsklemme 27a abgegebene Signal des Freigabeblockes 27, d.h. das Steuersignal der gewünschten Geschwindigkeit gegeben ist, wie es verstärkt wurde durch den Differentialverstärker 57.

Schließlich sichert für die Steuerung des Transisotrs 171 des Abweichdetektors 26 der Differentialverstärker 200 die Verzögerung jedes Anhaltens des Motors aufgrund der Anwesenheit des Kondensators 211 und des Widerstandes 221 sowie die Halteverzögerung der Arbeitsweise des Differenzdetektors hinsichtlich des durch das von dem Genera-

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.»"is-

tor 15 erzeugte Signal gesteuerten Anhaltens aufgrund der Wirkung des Kondensators 214 und der mit ihm verbundenen Widerständen 213 und 215.

Die Arbeitsweise des Freigabeblocks 27 wird noch klarer durch die globale Funktionsbeschreibung des Systems 10 gemäß der Erfindung, wie sie dargestellt wird im folgenden in Verbindung mit der Fig. 5.

Vorweg wird jedoch die Beschreibung des in der Fig. 2D dargestellten Leistungsverstärkers 17 gegeben. Dieser Verstärker hat drei Eingangsklemmen 17a, 17b und 17c und eine Ausgangsklemme 17d, welche mit einer Anschlußklemme.des Motors verbunden ist, dessen anderer Anschluß an Masse liegt. Die Klemmen 17a 17b und 17c sind mit den Ausgangsklemmen 16e, 16f und 16g des Analogreglers 16 verbunden. Der Leistungsverstärker wird über zwei Arbeitsspannungsquellen B"+ und B"- versorgt, wobei B" einen relativ erhöhten Wert für die Steuerung des Motors darstellt, z.B. zwischen 50 und 100 Volt. Dieser Verstärker ist im einzelnen in einer französischen Patentanmeldung Nr. 77-18440 beschrieben, welche am 16. Juni 1977 hinterlegt wurde und den Titel trägt "Amplificateur de puissance a" transistors".

Dieser Verstärker ist symmetrisch aufgebaut zur Bildung eines positiven oder negativen Signals gemäß der Drehrichtung des Motors nach vorwärts oder rückwärts. Die Vorwärtssteuerung wird durchgeführt mit Hilfe von zwei Verstärkereinrichtungen 224 und 2 25, welche einen Stromweg in Serie zwischen der Ausgangsklemme 17d und der Spannungsquelle B"+ bilden. Die Verstärkereinrichtungen 224 und 225 sind in dem dargestellten Beispiel nach Form einer Darlington-Schaltung in bekannter Weise aus zwei Transistoren 226 und 227 gebildet. Die Steuerklemme der Darlington-Schaltung 224 ist direkt mit der Eingangsklemme

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17a verbunden, während die Steuerklemme der Schaltung 225 verbunden ist mit dem Emitter von einem PNP-Transistor 228, dessen Kollektor verbunden ist mit der Klemme 17d. Die Basis des Transistors 228 ist polarisiert und verbunden mit einem Spannungsteiler, welcher aus zwei Widerständen 229 und 230 gebildet ist, die in Serie zwischen die Spannungsquelle B"+ und die Klemme 17d geschaltet sind. Ein Kondensator 231 liegt parallel zum Widerstand 230. Die Eingangsklemme 17b führt direkt zur Ausgangsklemme 17d des Leistungsverstärkers 17. Die Verstärkungsstufe für den Vorwärtslauf hat darüberhinaus eine Sicherungseinrichtung bestehend aus einem Widerstand von sehr geringen Wert 232, welcher in Serie mit den Verstärkereinrichtungen 224 und 225 geschaltet ist. Der Widerstand ist mit dem Emitter und der Basis eines bipolaren PNP-Transistors 233 verbunden, dessen Kollektor an der Eingangsklemme 17a des Leistungsverstärkers 17 liegt.

Es ist zu bemerken, daß die Leistungsstufe für den Rückwärtslauf analog aufgebaut ist, wie vorstehend beschrieben mit der Ausnahme, daß ein komplementärer Transistor (hier NPN) verwendet wird im Gegensatz zum Vorwärtslaufverstärker. Dies ist der Grund warum die Elemente mit gleicher Funktion mit denselben Bezugszeichen lediglich mit dem Zusatz "'" bezeichnet sind.

Die Serienschaltung der Verstärkereinrichtungen 224 und 225 erlaubt eine bessere Ausnutzung der Charakterisitiken der Verstärkereinrichtungen bei erhöhter Funktionsspannung B¹¹ gegenüber eine Parallelschaltung dieser Einrichtungen in früherer Technik. Tatsächlich sind die Leistungstransitoren oder analoge Verstärkereinrichtungen in bekannter Technik, welcher unter erhöhten Spannungen arbeiten könnten, teuer. Für eine gegebene Leistung existiert ein großer Preissprung zwischen Verstärkereinrichtungen, welche unter erhöhter Spannung

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und mit schwachem Strom arbeiten und denjenigen, welche unter einer halb so schwachen Spannung aber mit doppeltem Strom arbeiten. Darüberhinaus existieren Unterschiede zwischen den Charakteristiken dieser Typen. Wenn man z.B. die Charakteristik einer Verstärkereinrichtung betrachtet, welche unter erhöhter Spannung arbeiten kann z.B. welche hergestellt wird durch die R.T.C. unter der Bezeichnung BDX 67 B, hat der Hersteller angezeigt, daß diese Einrichtung tolerieren kann um einen Strom von 5 Ampere unter eine Spannung von 100 Volt bei über 300 MikroSekunden und um einen Strom von 10 Ampere bei einer Spannung von 50 Volt über 800 MikroSekunden. Folglich durchläuft die Toleranzperiode für dieselbe Leistung (500 Watt) vom Einfachen zum Dreifachen. Ein anderer Nachteil der Parallelschaltung besteht in der Ansteuerung der Verstärkerstufen, wobei jede Stufe eine gegebene Krafterregung derart aufweisen soll,,daß die Stufenansteuerung oder Vorverstärkung abgeben soll eine der Zahl der Verstärkerstufen proportionale Leistung. Der dargestellte Leistungsverstärker 17 beseitigt diese Probleme durch Unterteilung der erhöhten Arbeitsspannung B" durch die beiden Verstärkereinrichtungen 224 und 225. Z.B. wird in dem gewählten Beispiel bei B" = 50 Volt die Verstärkereinrichtung 225 polarisiert durch den Transistor 228 und die Widerstände 229 und 230 unterteilt, so daß an den beiden externen Klemmen des Hauptweges eine Spannung von 25 Volt existiert. Die andere Verstärkereinrichtung 224 wird abhängig von der Eingangsklemme 17a direkt gesteuert wird.

Wenn der gewünschte Strom zu groß ist, gibt der Widerstand 232, welcher einen ausgewählten Wert hat, an seinen Enden eine Spannung ab, welche die Basis-Emitter-Spannung des bipolaren Transistors 233 überschreitet, um ein Leitendwerden zu erreichen. Dadurch wird mindestens teilweise das an die Eingangsklemme 17a angelegte Steuersignal abgeleitet und das durch die Verstärkereinrichtung 224 empfangene restliche

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Steuersignal veranlaßt, daß der den Motor 11 durchlaufende Strom innerhalb vorgesehener Grenzen verbleibt.

Damit ist die Beschreibung der einzelnen Komponenten des Steuersystems, wie es in den Fig. 2A bis 2D dargestellt ist, vollständig. Im folgenden wird nunmehr kurz die Arbeitsweise der Einrichtung 10 gemäß der Erfindung zusammengefaßt, wie sie vorstehend beschrieben wurde, unter Bezugnahme auf die Fig. 5. In dieser Figur sind die Signale A und B diejenigen, welche an den Eingangsklemmen 21a und 21b der Steuerlogik 21 anliegen. Das Signal C liegt an der Eingangsklemme 20a des Schnellaufsignalgenerators 20 an. Bei Betrachtung dieser drei Signale sieht man, daß ein Vorlaufbefehl zum Zeitpunkt ti bis t2, ein Rücklaufbe- ' fehl von t3 bis t4 und der Vorlaufbefehl von t4 bis t^l!l4, anliegt, wobei in diesen letzteren Intervall ein Schnellauf angeordnet wird von t5 bis t7. Von t7 an wird ein Rücklaufbefehl gegeben.

Die in der Zeile D und E stark ausgezogenen Signale entsprechen den an den Eingangsklemmen 21e und 21f der Steuerlogik 21 auftretenden Signale, wenn die Zeitverzögerungseinrichtung 35 nicht abgeschaltet wurde durch den thermischen Simulationsblock 22. Es ist ersichtlich, daß diese beiden Signale normalerweise bis auf den Zeitpunkt t6 entgegengesetzt zu den Signalen A und B, welche ihnen entsprechen, verlaufen. Tatsächlich wird vom Zeitpunkt des Schnellaufes, welcher Priorität hat gegenüber den beiden anderen Signalen A und B, wie man vorstehend sehen kann und wie im folgenden nochmals gezeigt wird. Die gestrichelten Linien in den Signalzügen D und E zeigen den Effekt, welcher erhalten wird, wenn eine Verzögerung durch die Einrichtung 35 auf Befehl des thermischen Simulationsblockes 22 ausgelöst wird. Man sieht, daß das Einschalten um eine Periode einer vorbestimmten Zeit verzögert wird, mit einer Auswirkung auf die übrigen Signale F bis K in Fig. 5, welche nur resul-

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tiert in einer Verschiebung der erzeugten Signale abhängig von der Einschaltzeit und sie sind deshalb nur in einer gestrichelten Linie dargestellt.

Es ist zu ersehen, wie die Signale F und G erzeugt werden durch den normalen Geschwindigkeitssteuergenerator 15 und die innere Abfallkompensationseinrichtung 18. Kurz gesagt, dauert die angeordnete Einschaltung beim Vorwärtslauf ti bis t"1 und die Haltezeit von t2 bis t'2. Das Signal K, welches die Stromintensität darstellt, der den Motor 11 während der Einschaltzeit t"1-t1 durchfließt, ist unterhalb der Anhaltezeit t'2-t2, der Beschleunigungsstrom, welcher den Motor 11 beim Regeln seiner Geschwindigkeit durchfließt, liegt oberhalb während der Einschaltzeit. Andererseits überträgt sich die geforderte positive Beschleunigung auf die Einschaltung des Vorwärtslaufes durch eine positive Intensitätspolarität, während die Bremsung beim Vorwärtslauf sich überträgt durch eine negative Intensität. Das Umgekehrte gilt für den Rückwärtslauf, wie er auftritt von dem Zeitpunkt t3 zum Zeitpunkt t'4. Sofern zum Zeitpunkt t4 in Bezug auf die Signale A und B der Befehl des Endes des Rücklaufes zur selben Zeit wie das Ende des Vorlaufes gegeben wird, wird der Motor verzögert im Rücklauf bis zum Zeitpunkt t'4 und dann beschleunigt im Vorlauf bis zum Zeitpunkt t"4. Zum Zeitpunkt t5 wird ein Schnellauf (Signal C) angeordnet. Das Signal J findet sich dementsprechend an der Ausgangsklemme 20b des Generators 20 in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5. Die Form von diesem Signal zwischen dem Zeitpunkt t'6 und t'7 wurde erläutert in Verbindung mit der Fig. 7. Vom Zeitpunkt t5 an, wo der Beginn des Schnellaufes angeordnet wurde (Signal C), erzeugt der Generator 20 fortschreitend das Signal J, welches an der Ausgangsklemme 20c an der Eingangsklemme 21c der Steuerlogik 21 anliegt und welches ein Hemmen dieser Logik hervor-

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ruft, wenn das Signal J einen ausreichend großen Wert erreicht. Dieser wirkt zwischen den stark zueinander gerückten Zeitpunkten t5 und t6. Das Sperren der Steuerlogik 21 zum Zeitpunkt t6 überträgt sich als Polaritätswechsel des Signals D an der Klemme 21e und wird zurückgegeben an den Generator 15 und die innere Abfallkompensationseinrichtung 18 durch eine Verzögerung, welche bis zum Zeitpunkt t'6 dauert. Es wird nun die Tätigkeit der Freigabeeinrichtung 27 betrachtet. Die Signale H und I liegen an den Ausgangsklemmen 27c und 27b an. Entsprechend den vorausgegangenen Ausführungen ist das Signal H das Ergebnis aus der Gleichrichtung des verstärkten Signales F derart, daß es dargestellt wird während der gesamten Dauer des normalen Vorlaufes des Motors (von ti bis t'2; von t3 bis t'6; und von t'7 an). Umgekehrt wird in der Klemme 27b eine geringe Verzögerung mit dem Anlauf des Motors erzeugt, um jede Zweideutigkeit im Erkennen der Laufrichtung durch die numerische Korrektionskette 13 zu vermeiden ebenso wie eine Verzögerung hinsichtlich des theoretischen Haltepunktes des Motors, um zu erwarten, daß das Band vollständig stabilisiert ist. Die Verzögerungen beim Anlauf ergeben sich von ti bis t'1, von t3 bis t^!3 und von t'7 bis t"7. Die Verzögerungen beim Halten zeigen sich von t'2 bis t"2 und von t'6 bis t"6.

Zurückkommend auf den Schnellaufsteuerungsbefehl, welcher sich von t6 bis t7 erstreckt und dessen Ende mit dem Start des Rücklaufes in normaler Geschwindigkeit zusammenfällt. Vom Zeitpunkt t7 erfolgt eine Verzögerung des Schnellaufs bis zu t'7 wo der Rücklauf des Motors mit Normalgeschwindigkeit beginnen kann bei t"7.

Man ersieht, daß das Signal K die Anwesenheit von sehr geringen Strömen während Laufperioden des Motors mit konstanter Geschwindigkeit wiedergibt.

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Die vorausgegangenen Ausführungen haben gut alle die Varianten erkennen lassen, welche bei einem Steuersystem nach der Erfindung vorgesehen werden können. Im besonderen wurde klar, daß ein Steuersystem nach der Erfindung in seinem Aufbau sehr einfach ist. Das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel ist dabei eine besonders vorteilhafte Realisierung, welche bei einem Steuersystem 10 alle Vorteile hinsichtlich der Präzision und der Stabilität der Arbeitsweise garantiert.

Man wird auch ohne weiteres erkennen, daß die auf die Freigabeeinrichtung 27 zum Haltezeitpunkt des Motors wirkende Verzögerung ein eventuelles Zurückrichten des Bandes hinsichtlich der theoretischen Haltelage ermöglicht in den Fällen, wo die Antriebsrolle Trägheitskräften von dem Teil des Bandes vor dem gewünschten Halten unterworfen war. Andererseits wird die Doppeldeutigkeit der Drehrichtung beim Anlauf beseitigt durch dieselbe Freigabeeinrichtung 27.

Die vorstehende Beschreibung hat auch alle die Vorteile aufgezeigt, welche sich aus der Frequenzverdoppelung des Richtungsdetektors 24 und abhängig von jeder Front der numerischen Komponenten ergeben, welche diesen Detektor folgen. Dabei sei nur an die Zeitverbesserung abhängig von der numerischen Korrektionskette 13 und folglich an die Präzision der erhaltenen Positionierung erinnert.

Im Fall von gleichzeitigen Befehlen, hat der Schnellauf die Priorität.

Man hat auch gesehen, daß die nominale Geschwindigkeit nur durch die Einwirkung von passiven Komponenten, nämlich Kondensatoren und Widerständen beeinflußt wird. Die mittlere Geschwindigkeit ist auch vollständig unabhängig von Reibung.

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Der Richtungsdetektor ist ausschließlich aus NAND-Schaltungen aufgebaut, welche unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Motors arbeiten.

Schließlich enthält das Anlaufsystem gemäß der Erfindung alle Vorteile, welche bereits am Anfang ausgeführt sind.

Die Erfindung ist deshalb nicht begrenzt auf das beschriebene dargestellte Ausführungsbeispiel sondern enthält im Gegensatz alle Mittel, welche durch technische Äquivalente zu dem beschriebenen Mitteln gebildet werden ebenso wie ihre Kombinationen, wenn diese im Sinne der Erfindung eingesetzt werden im Rahmen der aufgestellten Patentansprüche.

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Leerseite

Claims (27)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Verfahren zum Steuern eines Gleichstrommotors mit Fremderregung (unabhängiger Erregung) mit einer analogen Ableitung der Steuergröße von der Gegen-EMK des Motors, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichungen der analogen Steuerwerte über eine numerische Korrektionsgröße in Abhängigkeit einer Referenzgröße, welche der gewünschten Motorposition entspricht, gewonnen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzgröße über ein ausschließlich aus passiven Bauelementen, wie Widerständen und/oder Kondensatoren bestehendes Netzwerk abgeleitet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzgröße von einem Steuersignal der gewünschten Geschwindigkeit des Motors abgeleitet wird.

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4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer analogen Steuerung des Motors für einen Vorwärts- oder Rückwärtslauf die numerische Korrektionsgröße nach jedem Anlassen verzögert wird, so daß jede Doppeldeutigkeit bei der Bestimmung der Drehrichtung des Motors beim Anlassen unterdrückt wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer analogen Steuerung des Motors für einen Vorwärts- oder Rückwärtslauf die numerische Korrektion nach jedem durch die analoge Steuerung ausgelösten Anhalten während eines solchen Zeitraumes fortgesetzt wird, in welchem durch die vom Motor angetriebenen Elemente noch eine Kraft auf den Motor ausgeübt wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die numerische Korrektionsgröße durch Abtasten und Kodieren der tatsächlichen Stellung des Motors und Vergleich dieser Stellung mit der gewünschten Stellung des Motors gewonnen wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Korrektion die kodierte Frequenz vor dem Vergleich in der Frequenz vervielfacht wird.
8. 8. Steuer-(Servo-) System unter Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bestehend aus einem Gleichstrommotor mit Fremderregung und aus einer analog arbeitenden Steuerkette mit einem Geschwindigkeitssteuersignalgenerator zur Steuerung der gewünschten Geschwindigkeit des Motors, einem auf das Geschwindigkeitssteuersignal reagierenden Analogregler und einem Leistungs-(End-)verstärker zur Verstärkung des Steuer-

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   signals des Motors zur unmittelbaren Geschwindigkeitssteuerung des Motors, dadurch gekennzeichnet, daß eine numerisch arbeitende Korrektionskette zur Ermittlung des Unterschiedes (der Differenz) zwischen der tatsächlichen Stellung des Motors und der gewünschten Stellung des Motors vorgesehen ist, bestehend aus Kodiergliedern zur Bildung eines ersten Impulssignals (Positionssignals) entsprechend der tatsächlichen Stellung des Motors und Vergleichsgliedern zum Vergleich des Positionssignals mit einem der Sollposition entsprechenden Signal (Sollsignal), welches aus dem Signal der gewünschten Geschwindigkeit gebildet ist, um über den Analogregler ein Abweich-(Unterschieds- oder Differenz-) signal zu bilden.
9. 9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierglieder einen mit dem Motor verbundenen und aus einer Vielzahl von Schrittkodierern zusammengesetzten Kodierer, welcher ein zweites Impulssignal entsprechend der Schrittfrequenz erzeugt, und einen Inkrementengenerator aufweisen, welcher mindestens eine der beiden Flanken jedes Impulses des zweiten Impulssignales auswertet zur Erzeugung von Impulsen konstanter Energie, die das erste Impulssignal (Positionssignal) bilden.
10. 10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die analoge Steuerkette zur Steuerung des Motors in beiden Drehrichtungen ausgelegt ist, daß der Kodierer das gesamte zweite Impulssignal und ein mit dem zweiten Impulssignal identisches zu diesem aber hinsichtlich der Drehrichtung phasenverschobenes Impulssignal liefert, daß weiter die Kodierglieder einen Richtungsdetektors enthalten, welcher das zweite und dritte Impulssignal zur Lieferung eines Vorwärtslauf- und Rückwärts-

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    lauf-Impulssignal gemäß der Drehrichtung an den Inkrementengenerator auswertet, und daß der Inkrementengenerator unter Auswertung der Vorwärtslauf- bzw. Rückwärtslaufimpulse das erste Impulssignal (Positionssignal) mit einer die jeweilige Drehrichtung kennzeichnenden Polarität liefert.
11. 11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtungsdetektor die Folgefrequenz der vom Kodierer abgeleiteten zweiten und dritten Signale vervielfacht.
12. 12. System nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtungsdetektor aus (digital arbeitenden) Torschaltungen aufgebaut ist, um unabhängig von der Frequenz der zweiten und dritten Signale zu sein.
13. 13. System nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Inkrementengenerator mindestens einen Kondensator aufweist, dessen einer Anschluß mit einer VergleichsSpannungsquelle und dessen zweiter Anschluß mit einem Ausgang des Inkrementengenerators verbunden ist und dessen Ladung abhängig von mindestens einer Flanke von jedem das Vorwärtslauf- und/oder Rückwärts lauf signal bildenden Impuls verändert wird.
14. 14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit jeder der beiden Eingangsklemmen des Inkrementengenerators, welche zur Aufnahme des Vorwärtslauf- bzw. RückwärtslaufSignals bestimmt sind, einem ersten und einem zweiten Kondensator entsprechen, welche in einen ersten und einen zweiten parallelen Verbindungsweg zwischen die entsprechende Eingangsklemme und die Ausgangsklemme des Generators geschaltet sind, wobei der zweite Verbindungsweg einen in Serie zwischen den zweiten An-

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    Schluß des zweiten Generators und die entsprechende Eingangskleirane des Inkrementengenerators eingeschalteten Inverter aufweist.
15. 15. System nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der vorgenannten Kondensatoren (146, 149; 146', 149') mit ersten (26a) und zweiten (26b) Ausgangsklemmen des Inkrementengenerators (25) unter Zwischenschaltung von jeweils mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallelgeschalteter Gleichrichterelemente (147, 151; 150, 152; 147', 151'; 150', 152') verbunden ist.
16. 16. System nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die vorerwähnte Gleichspannungsquelle einen steuerbaren polarisierten Widerstand zur Kompensation der Steuerungen zwischen den vorgenannten ersten und zweiten Kondensatoren aufweist.
17. 17. System nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsglieder einen Integrator aufweisen, welcher mit einer Eingangsklemme mit einer der Ausgangsklemmen des Inkrementengenerators und mit einer Ausgangsklemme des Steuersignalgenerators der Analog-Steuerkette verbunden ist.
18. 18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrierglieder einen Differenzverstärker mit Rückkopplungsschleife, die einen dritten Kondensator aufweist, enthält.
19. 19. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem dritten Kondensator zwei in Reihe mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung geschaltete Zenerdioden parallel geschaltet sind, um den positiven und negativen Spannungssprung des Ausgangssignals der Kompensierglieder zu begrenzen.

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20. 20. System nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Kondensator parallel zu einem durch Zeitverzögerungsglieder steuerbaren Widerstand geschaltet ist, welche auf das gewünschte Geschwindigkeitssignal, das in die analoge Steuerkette geliefert wird, reagieren.
21. 21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsglieder eine erste Verzögerung hinsichtlich des Endes des Laufes des Motors innerhalb des gewünschten Geschwindigkeitssteuersignals des Motors bilden.
22. 22. System nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsglieder eine zweite Verzögerung hinsichtlich des Startes des Motors innerhalb des gewünschten Geschwindigkeitssteuersignals des Motors bilden.
23. 23. System nach einem der Ansprüche 8 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Analogregler der analogen Steuerkette einen Differenzverstärker mit einer ersten Eingangsklemme zur Aufnahme des gewünschten Geschwindigkeitssteuersignals und eine zweite Eingangsklemme zur Aufnahme des von den Komparatorgliedern abgeleiteten Abweichsignals aufweist.
24. 24. System nach einem der Ansprüche 8 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die analoge Steuerkette eine Kompensationseinrichtung zur Simulation des inneren Spannungsabfalls im Motor aufweist, welche abhängig vom Strom ein Kompensationssignal erzeugt und dieses Kompensationssignal dem gewünschten Geschwindigkeitssteuersignal überlagert.
25. 25. System nach einem der Ansprüche 8 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die analoge Steuerkette einen Schnell-

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    geschwindigkeitsSteuergenerator aufweist, dessen einer Ausgang verbunden ist mit der genannten ersten Eingangsklemme des Differenzverstärkers des Analogreglers.
26. 26. System nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuergenerator für die gewünschte Geschwindigkeit durch eine Steuerlogik gesteuert wird, welche mit einem Ausgang des Schnellgeschwindigkeitssteuersignalgenerators derart verbunden ist, daß jener durch das Schnellgeschwindigkeitssignal gesperrt wird.
27. 27. System nach einem der Ansprüche 8 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator für die gewünschte Geschwindigkeit durch eine Steuerlogik, welche eine mit der thermischen Simulationseinrichtung verbundene Verzögerungseinrichtung enthält, gesteuert wird.

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