DE3008312A1

DE3008312A1 - Zweipunkt-stromregler

Info

Publication number: DE3008312A1
Application number: DE19803008312
Authority: DE
Inventors: Gerard Van Der Dipl Ing Woerd
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1980-03-04
Filing date: 1980-03-04
Publication date: 1981-09-10
Also published as: DE3008312C2

Description

Zwe ipunkt-S tromre gl er
Die Erfindung betrifft einen Zweipunkt-Stromregler, insbesondere zur Regelung der Wicklungsströme in Schrittmotoren mit einem in Abhängigkeit von einer Regelspannung die Wickelungsstränge über eine Speicherdrossel an eine Gleichspannungsquelle koppelnden Halbleiterschalter.
Es ist allgemein bekannt, zur Positionierung einer mit einem Schrittmotor verbundenen Typenscheibe in einer Fernschreibmaschine als Positionsgeber einen inkrementalen Winkelgeber zu verwenden. Dieser Winkelgeber, der aus einer Taktscheibe besteht, liefert die zur Positionferung der Typenscheibe notwendigen Ausgangssignale, die einem Regelkreis zugeführt werden, der die eigentliche Einstellung der Typenscheibe auf eine Zielposition bewirkt. Gemäß einem Vorschlag kann nun die Positionierung der Typenscheibe dadurch erfolgen, daß über einen digitalen Regelkreis zunächst eine grobe Voreinstellung der Typenscheibe erfolgt, und daß dann anhand eines analogen Servoregelkreises die Feineinstellung vorgenommen wird. Die dazu erforderliche Regelung der Wicklungsströme im Schrittmotor erfolgt über einen Zweipunkt-Stromregler.
Beim Regeln der Motorströme über einen Zweipunkt-Regler muß das Ein- und Ausschalten des Stromes über einen Halbleiterschalter schnell vor sich gehen. Insbesondere das Ausschalten der Wicklungsströme ist kritisch, da die im Gesamtkreis der Regelanordnung gespeicherte Energie zur exakten Steuerung des Motors schnell abgebaut werden muß.
Um diese Energie abbauen zu können, ist es allgemein bekannt, den Halbleiterschalter des Zweipunkt-Reglers mit einer Zenerdiode zu versehen. Eine derartige Zenerdiode hat jedoch den Nachteil, daß sie wegen der erforderlichen hohen Verlustleistung recht teuer ist und außerdem wird die Verlustleistung in Wärme umgesetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zweipunkt-Stromregler insbesondere zur Regelung der Wicklungsströme in Schrittmotoren bereitzustellen, der bei kurzen Schaltzeiten möglichst geringe Verluste aufweist und bei dem das den Motor ansteuernde Erregerfeld möglichst schnell auf- und abgebaut werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Rückspeisetransformator angeordnet ist, dessen Primärwicklung über eine Freilaufdiode mit dem gesteuerten Ausgang und dessen Sekundärwicklung über eine Rückspeisediode mit der Gleichspannungsquelle in Verbindung steht, und daß das Ubersetzungsverhältnis und die Wicklungsrichtung des Rückspeisetransformators so gewählt sind, daß im abgeschalteten Zustand des Halbleiterschalters eine Rückspeisung der gespeicherten Energie erfolgt.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Ausgang der Speicherdrossel und der Gleichspannungsquelle eine weitere Freilaufdiode angeordnet.
Durch die Anordnung eines Rückspeisetransformators wird beim Abschalten des Halbleiterschalters die im Gesamtkreis gespeicherte Energie schnell abgebaut. Damit wird eine exakte Steuerung des Schrittmotors möglich. Der Ubertrager gibt die dem Motorkreis entzogene Energie in die gemeinsame Spannungsversorgung zurück. Dies ist insbesondere für den Bremsvorgang in der Feinregelung von großer Bedeutung, da für eine gute Wirkung des ana- logen Servoregelkreises ungefähr gleiche Anstiegs- und Abfallgeschwindigkeit des Stromes gewünscht ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden beispielsweise naher beschrieben.
Die Figur zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Zweipunkt-Stromreglers.
In einer hier nicht dargestellten Fernschreibmaschine ist als Antrieb für die Typenscheibe ein Schrittmotor M angeordnet. Die Positionierung dieses Schrittmotors erfolgt in nicht näher beschriebener Weise über einen digitalen Regelkreis, der die grobe Einstellung der Typenscheibe ermöglicht. Zur Feineinstellung in der abzudruckenden Type im Bereich der Abdruckstelle ist eine analoge Regelanordnung vorgesehen, die den dargestellten Zweipunkt-Stromregler enthält. Nach Auswahl der zu erregenden Wicklungen im Motor M über eine Drehfeldsteuerung DS mit nachgeschalteten Transistoren T erfolgt die Positionierung auf die Zielposition über die Wicklungsströme. Der Strom wird dazu über drei hier dargestellte Gegentaktstufen mit den Transistoren T in die eigentliche Motorwicklung eingespeist, wobei die eigentliche Einregelung auf die Zielposition durch "O"-Regelung des Stromes erfolgt.
Zur Erzeugung einer Freilaufphase ist es möglich, über Transistoren T den Motor stromlos zu schalten bzw. durch entsprechende Ansteuerung über die Drehfeldsteuerung DS den Motor zu bremsen. Bei dem in der Figur dargestellten Zweipunkt-Stromregler wird ausgehend von einem Sollwertgeber SG den vorgegebene Sollwert der Wicklungsströme mit dem über eine Fühleinrichtung RM gemessenen Istwert verglichen und mit der daraus resultierenden Regelabweichung ein Operationsverstärker OP beaufschlagt. Dieser Operationsverstärker OP arbeitet mit einer festen von einem Taktgenerator TG zugeführten Takt mit fester Frequenz, der aus einem Sägezahntakt besteht. Diesem Sägezahntakt wird die Regelabweichung überlagert und damit ein Schalttransistor ST angesteuert. Entsprechend dem Ansteuersignal an seiner Basis beaufschlagt der Schalttransistor ST über eine Speicherdrossel L den Schrittmotor M mit einer Betriebsspannung S von in diesem Falle 40 V. Beim Ausschalten des Schalttransistors ST ist es zur Vermeidung von Steuerungenauigkeiten am Motor notwendig, die in der gesamten Schaltungsanordnung gespeicherte Energie schnell abzubauen. Dies geschieht mit Hilfe eines Rückspeisetransformators RT, dessen Primärwicklung über eine Freilaufdiode D3 mit dem Ausgang des Schalttransistors ST und dessen Sekundärwicklung über eine Rückspeisediode D2 mit der Gleichspannungsquelle S in Verbindung steht. Die Wicklungen des REckspeisetransformators sind elektrisch gegenläufig angeschlossen, wobei das Ubersetzungsverhältnis 1:2 beträgt. Der Rückspeisetransformator RT baut die im ausgeschalteten Zustand des Schalttransistors ST im Schaltkreis gespeicherte Energie dadurch ab, daß er sie in die Gleichspannungsquelle S zurückspeist.
Im abgeschalteten Zustand des Schalttransistors ST liegt der Ausgang des Schalters ST infolge der Speicherdrossel L auf einem Potential von -20 V. Diese Spannung führt am Rückspeisetransformator RT sekundärseitig zu einer Spannung von 40 V, womit über die Rückspeisediode D2 eine Rückspeisung der gespeicherten Energie in die Gleichspannungsquelle S erfolgt.
Zusätzlich zu den Dioden D2 und D3 ist eine weitere Freilaufdiode D1 zwischen dem Ausgang der Speicherdrossel L und der Gleichspannungsquelle S angeordnet. Die dem eigentlichen Schrittmotor zugeordnete Freilaufdiode D7 hat die Aufgabe, beim Blockieren der Transistoren T über die Drehfeldsteuerung die in der Speicherdrossel L gespeicherte Energie in die Gleichspannungsversorgung S zurückzuführen.
3 Patentansprüche 1 Figur

Claims

PatentansrUche 1. Zweipunkt-Stromregler, insbesondere zur Regelung der icklungsströme in Schrittmotorbn mit einem in Abhängigkeit von einer Regelspannung die Wicklungsstränge über eine Speicherdrossel an eine Gleichspannungsquelle koppelnden Halbleiterschalter, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein Rückspeisetransformator (RT) angeordnet ist, dessen Primärwicklung über eine Freilaufdiode (D3) mit dem gesteuerten Ausgang und dessen Sekundärwicklung über eine Rückspeisediode (D2) mit der Gleichspannungsquelle (S) in Verbindung steht, und daß der Rückspeisetransformator so aufgebaut ist, daß im abgeschalteten Zustand des Halbleiterschalters (ST) eine Rückspeisung der gespeicherten Energie erfolgt.
2. Zweipunkt-Stromregler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Ausgang der Speicherdrossel (L) und der Gleichspannungsquelle (S) eine weitere Freilaufdiode (D1) angeordnet ist.
3. Zweipunkt-Stromregler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der als Schalttransistor (ST) ausgebildete Halbleiterschalter über einen Operationsverstärker (OP) angesteuert wird, dessen einer Eingang mit einem Sägezahnsteuertakt konstanter Frequenz und dessen anderer Eingang mit der Regelabweichung beaufschlagt ist.