DE3328370A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung eines gleichstrommotors - Google Patents

Description

RCA 78115 Dr.Zi/Schä
AT: 5. August 1982
Ser. No. 405,441

RCA Corporation,
New York, N.Y., V.St.v.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung
eines Gleichstrommotors

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft Regelkreise und bezieht sich insbesondere auf einen Regelkreis zum Anfahren eines bürstenlosen Gleichstrommotors und zum

c Aufrechterhalten seiner Drehzahl sowie auf ein Verfahren zum Anhalten des Rotors bei einer bestimmten Winkelstellung.

Bekannte Gleichstrommotore haben einen Rotorteil mit Permanentmagneten, die eine Folge mehrerer gleichbeabstandeter Nord- und Südpole aufweisen. Der Permanentmagnet ist nahe bei einem festen Statorteil angeordnet, der mehrere Spulen aufweist, um, bei Erregung mit Strom, magnetische Felder zu erzeugen. Durch geeignete Erregung der Spulen werden magnetische Felder erzeugt, die Kräfte auf die Pole des Rotormagneten ausüben, und so eine Drehbewegung des Rotors bewirken. Es ist bekannt, Halleffektsensoren in einer fest vorgegebenen Lage zu den Spulen und nahe des Rotormagneten anzuordnen, um als Meßfühler für die Relativlage der Pole auf dem Rotormagneten zu dienen. Die Signale der Hallsensoren v/erden zur

zeitlichen Steuerung der Erregung der Spulen verwendet, um den Motor mit einem guten Wirkungsgrad zu betreiben.

Es ist ferner bekannt, die Drehzahl derartiger Motoren c dadurch zu steuern» daß ihre Drehzahl mit einer bekannten Frequenz, beispielsweise eines frequenzstabilen Taktgebers, verglichen wird und die Steuerungsparameter des Motors in- geeigneter Weise so eingestellt werden, daß die Frequenzabweichung zwischen beiden möglichst klein gehal-Q ten wird. Üblicherweise werden die Ausgangsgrößen derartiger Regelkreise verwendet, um entweder die Vorspannung der kommutierenden Hallsensoren oder die Versorgungsspannung der Spulentreiberstufen einzustellen.

c Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vereinfachte Verfahren und Vorrichtungen für Regelsysteme der obengenannten Art anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentan-,Q Spruch 1 gekennzeichnete Vorrichtung und das im Patentanspruch 10 gekennzeichnete Verfahren gelöst.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen _lC- Vorrichtungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen einen Mikroprozessor, der den Phasenvergleich und die Regelschleifenfilterung durchführt, Halleffekt-

Q sensoren, die die Kommutierungssignale und die Ratordrehzahl liefern, und Treiberstufen für die Spulen. Die Drehzahlregelung wird durch Regelung der Impulsdauer der Impulse der Treiberstufen für die Statorspulen bewirkt. Der Einsetzpunkt der Impulse aus den Treiberstufen für

C die Statorspulen ist gegen den normalen Kommutie-

rungspunkt (d.h. bei einem SignalUbergang des Hallsensorsignals) proportional zum Drehzahlfehlersignal verzögert und das Ende der Treiberstufenimpulse wird durch die Signalübergänge der Hallsensorsignale bestimmt. Das Fehlersignal wird digital im Mikroprozessor mittels eines Programmes so verarbeitet, daß sich ein Regelverhalten vom Typ II ergibt, die Fehler sich also nicht akkumulieren.

Während des Anfahrens des Motors wird die Kommutierung der Treiberstufensignale an den Statorspulen im wesentlichen durch die Hallsensorsignale so gesteuert, daß ein größtmögliches Drehmoment auf den Rotor ausgeübt wird. Die Anfahrdrehzahl wird überwacht, um das Erreichen der

.,c gewünschten Drehzahl vorzeitig erkennen zu können. Die zeitliche Änderung der Rotordrehzahl wird für jeden Zyklus des Hallsensorsignales zur Vorausberechnung des betreffenden Zyklus, in dem der Rotor seine Halte- oder Soll-Drehzahl erreichen wird, berechnetvorherzusagen. Bis zu dem Zyklus, in dem die Haltedrehzahl erreicht wird, erfolgt die Spulenerregung in der Weise, daß ein größtmögliches Drehmoment erzeugt wird; in diesem Zeitpunkt geht dann das System in den Regelungsbetrieb, bei dem die Dauer der Treiberstufenimpulse so weit reduziert ist, daß eine konstante Rotordrehzahl aufrechterhalten wird und sich eine bezüglich des Referenzsignales konstanter Frequenz eine starre Phasenlage einstellt. Da die Rotorbeschleunigung (d.h. das Antriebsdrehmoment) im wesentlichen ohne Zeitverlust geändert wird, wird die Phasenverriegelung in kürzester Zeit erreicht, hierdurch verringert sich effektiv die Anfahrdauer.

Im folgenden wird der Erfindungsgedanke anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung nc näher erläutert.

-s-

Es Neigen:

Fig, 1 teilweise als Blockschaltbild, teilweise als Schaltschema einen bürstenlosen Gleichstrommotor mit Treiberstufen entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig", 2 als Impulsplan die Signalformen an verschiedenen Punkten der Schaltung nach Fig. 1 während der Zeit, während der die Steuersignal- und Speisestromimpulse effektiv von den Hallsensoren kommutiert werden;

Fig. 3 als Schaltschema eine Speisestrom- oder Treiber-T5 Stufenschaltung für eine Statorspule;

Fig, 4 als Blockschaltbild eine Schaltung, die die von dem Mikroprozessor in Fig. 1 ausgeführten Funktionen leistet;

Fig. 5 einen Impulsplan, der sich auf die Funktion der Schaltung· in Fig. 4, nämlich die Halte- oder Soll-Drehzahl vorauszuberechnen, bezieht;

Fig. 6 als Impulsplan die Steuersignal- und Speisestromimpulsformen, die in den Schaltkreisen nach Fig. 1 und Fig. 4 auftreten, wenn sich das System in dem bezüglich der konstanten Referenzfrequenz phasenstarren Betriebszustand befindet;und

Fig. 7 als Blockschaltbild eine Analogschaltung zur Durchführung der Regelschleifen-Filterfunktion des Mikroprozessors in Fig. 1.

- Eine in einem Plattenspieler eingesetzte Ausfuhrungsform der Erfindung wird anhand des Abspielens, beispielsweise einer Bildplatte, beschrieben. Der zu regelnde Gleichstrommotor ist von dem bürstenlosen Motortyp und wird als

c Plattentellerantrieb im Plattenspieler eingesetzt. Die Spulen des Motorstators sind fest bezüglich der Basis des Bildplattenspielers angeordnet. Der Motorrotor umfaßt einen Permanentmagneten mit einer Vielzahl von alternierend aufeinanderfolgenden Nord- und SUdpolen, die radial um einen konzentrischen Schaft und in fester Lage zu diesem angeordnet sind. Zwei Hallsensoren sind fest auf der Basis montiert und nahe dem Rotor angeordnet, um so die Relativlage der Rotorpole bezüglich der Statorspulen zu erfühlen.

Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen. Ein Stator 10 eines bürstenlosen Gleichstrommotors hat erste und zweite in Reihe geschaltete Statorspulen 13 und 14, die mit 180° relativ zur Drehachse des Rotors angeordnet sind. Dritte und vierte in Reihe geschaltete Statorspulen 11 und 12 sind unter 90° gegen die Spulen 13 und 14 mit Bezug auf die Rotorachse angeordnet. Die Lageanordnung der Statorspulen 13 und 14 ist hierbei so, daß die Verhältnisse auf den gegenüberliegenden Seiten der Rotorachse in Bezug auf

ρ,- ähnliche Rotorpole ähnlich sind. Entsprechend sind auch die Windungen der Spulen so ausgelegt, daß sie auf gegenüberliegenden Seiten der Achse bei gegebenem Erregungsstrom ähnliche elektromagnetische Felder bezüglich der Rotorpole erzeugen. Entsprechend sind auch die Statorspulen 11 und 12 angeordnet, um auf gegenüberliegenden Seiten der Rotorachse zu ähnlichen Verhältnissen in Bezug auf ähnliche Rotorpole zu gelangen.

Eine erste Steuerstromquelle oder Treiberstufe 17 spricht auf Steuersignale PA auf einer Verbindungsleitung 29 an und ist mit den in Reihe geschalteten Spulen 13 und

η 14 über eine Verbindung 33 verbunden, um an diese einen Spulenstrom mit einer ersten Stromrichtung abzugeben. Eine zweite Steuerstromquelle oder Treiberstufe 19 spricht auf Steuersignale PB auf einer Verbindungsleitung 30 ah und liefert einen Spulenstrom über eine Verbindung 34 in entgegengesetzter Stromrichtung an die in Reihe geschalteten Spulen 13 und 14. In ähnlicher Weise sprechen Steuerstromquellen oder Treiberstufen 18 und 20 auf Steuersignale PC und PD über Verbindungsleitungen 31 und 32 an und liefern Ströme in jeweils entgegengesetzte Ströfnrichtungen an die in Reihe geschalteten Statorspulen 11 und 12. Die Treiberstufen 17, 18, 19 und 20 werden in ihrer Phasenlage zueinander so gesteuert, daß sie elektromagnetische Felder in den Statorspulen erzeugen, die so auf die Rotormagneten wirken, daß sie den Rotor wie bei bürstenlosen Gleichstrommotoren üblich antreiben.

In einer anderen Ausführungsform sind die beiden Treiberstufen 17 und 19 in einer einzigen Brückentreiberstufe, die im folgenden unter Bezug auf Fig. 3 dargestellt wird, realisiert. In ähnlicher Weise sind auch die Treiberstufen 18 und 20 in einer einzigen, zweiten Brückentreiberstufe realisiert.

Die Steuersignale PA, PB, PC und PD sind Rechteckimpulse. Die Treiberstufen 17-20 integrieren die Steuerimpulse. Falls die Steuerimpulse relativ lang sind, z.B. über einen elektrischen Phasenwinkel von 90°, laufen die integrierenden Treiberstufen sehr schnell in die Sättigung und führen den Spulen im wesentlichen rechteckförmige Antriebsimpulse zu. Sind andererseits die Steuerimpulse kurz, dann sind die Antriebsimpulse der Treiberstuf'en dreieckförmig mit einer Amplitude, die proportional zur Steuerimpulsbreite ist.

Es sei wieder Bezug auf Fig. 1 genommen. Zwei Hallsensoren 15 und 16 sind in einer festen Stellung zu dem Stator angeordnet, um Steuersignale zu liefern, die der Kommutierung der den Spulen zugeführten Treiberimpulse und damit der Rotordrehung im Uhrzeigersinne dienen. Die • Hallsensoren sind in ihrer Winkelstellung so angeordnet, daß die abgegebenen Signale, einen elektrischen Phasenwinkel von beispielsweise 90° aufweisen. Für die Diskussion des Ausführungsbeispieles wird angenommen, daß die ■\ο Hallsensoren Schaltungsteile umfassen, die ihnen die Abgabe von Rechteckwellensignalen mit Amplitudenwerten, die logischen Pegelwerten entsprechen, ermöglichen.

Signale H1 und H2, die von den Hallsensoren 15 und 16 -15 abgegeben werden, werden einem Mikroprozessor 22 zugeführt. Auf Anregung durch die Signale H1 und H2 erzeugt der Mikroprozessor 22 vier phasenbestimmende Signale PA, PB, PC und PD, die der Erregung der Spulentreiberstufen dienen. Die Zykluszeit des Mikroprozessors 22 ist ausreichend kurz, um keine wesentliche Verzögerung, ausgenommen ist -eine beabsichtigte Verzögerung, zwischen den SignalUbergängen des Hallsensors und den Signalübergängen der Steuersignale PA-PD aufkommen zu lassen. Beim Einsatz im Videoplattenspieler kann der Mikroprozessor einen eigenen Taktgeber enthalten, hierzu kann ein Kristall 21 verwendet werden, oder die Taktung kann durch eine Frequenz, z.B. 3.579545 MHz, aus einem Schaltungsteil des Plattenspielers zur Videosignalverarbeitung erfolgen.

Fig. 2 zeigt die zeitliche Lage der Hallsensorsignale zueinander, und zwar der Steuerimpulse PA-PD und des Stromsignales der Treiberstufe in den Spulen 13 und 14

wähfrend des Betriebszustandes ANFAHREN. Während des Anfährens erfolgt die Erregung der Statorspulen zur Erzeugung eines höchstmöglichen Drehmomentes, was dazu führt, daß die Statorspulen 13 und 14 für eine Phase von 90° mit einem Strom der ersten Stromrichtung, dann die Statorspulen 11 und 12 für eine Phase von 90° mit einem Strom der ersten Stromrichtung betrieben werden. Mit einem Strom der entgegengesetzten Stromrichtung werden die Spulen 13 und 14 für eine Phase von 90° betrieben, danach werden die Spulen 11 und 12 mit einem Strom der entgegengesetzten Stromrichtung für eine Phase von 90° betrieben.

Entsprechend Fig. 2 hat das Signal, das von dem

-) 5 Hallsensor 15 direkt erzeugt wird, eine im wesentlichen sinusförmige Wellenform 25. In ähnlicher Weise erzeugt der Hallsensor 16 eine im wesentlichen sinusförmige Spannung 26, dessen Phase um 90° gegen das Signal des Hallsensors 1 verzögert ist. Die Signale 25 und 26 werden

2Q auf ihren Nulldurchgang hin abgetastet, um jeweils die logischen Rechtecksignale H1 und H2 zu erzeugen, die über Verbindungsleitungen 27 und 28 abgegeben werden. Die Signale H1 und H2 werden wiederholt von dem Mikroprozessor überwacht, der auf Signalübergänge hin die Signale PA-PD erzeugt. Während jeder Periode des H1-Signales durchlaufen die PA-PD-Steuersignale Viertelzyklus-Perioden, die durch Signalübergänge der H1- und H2-Signale bestimmt sind. Jede Viertelzyklus-Periode entspricht einer elektrischen Phase von 90°. Nach Anregung durch die PA-PD-Steuersignale liefern die Treiberstufen im wesentlichen Viertelzyklus-Stromimpulse, die zeitlich mit den jeweiligen Steuerimpulsen zusammenfallen. Die Stromsignalformen OA (OB) aus den Treiberstufen haben, so wie

-j sie dargestellt sind, Stromimpulse, deren Vorder- und Hinterflanken aufgrund der integrierenden Eigenschaften der Treiberstufen 17 und 19 rampenförmig sind.

c Es sei angemerkt, daß bei Anstieg der Drehzahl des Rotors die Perioden der Signale H1 und H2 kleiner werden und die Perioden der Steuerimpulse PA-PD gleichzeitig reduziert werden.

1Q Fig. 3 zeigt eine Treiberstufe von der Art einer Brückenschaltung, die zwei Statorspulen 13' und 14' betreibt. In der Schaltung werden ein PNP-Transistor 40, dessen Emitter- und Kollektorelektroden jeweils mit einer positiven Versorgungsspannung bzw. Verbindung 34' verbünde den sind, und ein NPN-Transistor 42, dessen Kollektor- und Emitterelektroden jeweils mit einer Verbindung 33' und einer relativ negativen Versorgungsspannung verbunden sind, gleichzeitig von einem Transistorverstärker 47 zur Phasenteilung oder Vervielfachung in den leitenden 2Q Zustand geschaltet. Dioden 45 und 44 sind in Reihe mit den Kollektorkreisen der Transistoren 40 und 41 geschaltet, um den PNP-Transistor, der sich zeitweise im sperrenden Zustand befindet, von Impulsspitzen, die durch die Spuleninduktivität verursacht werden, zu isolieren.

Die Transistorverstärker 46 und 47 zur Phasenteilung werden schaltungsgemäß von Differenzverstärkern 49, bzw. 48 in ihren leitenden Zustand geschaltet. Der Differenzverstärker 49 spricht auf ein Steuersignal PB¹ an, das 2Q über die Verbindungsleitung 29''an seinen invertierenden Eingang gelegt wird, wobei PB¹ komplementär zu dem Steuersignal PB ist, wie es in Fig. 2 gezeigt wird. Der Differenzverstärker 48 spricht auf ein Steuersignal PA¹

-j an i das über eine Verbindungsleitung 30' an seine invertierende Eingangsklemme angelegt wird, wobei das Steuersignal PA¹ komplementär zu dem Steuersignal PA ist. Folglich sind die Transistoren (40, 42) und die Transistören (41, 43) abwechselnd leitend.

Es sei angemerkt, daß der Verstärker 49 (48) mit den Transistoren 46 und 42 (47 und 43) einen gemischten Verstärker mit kapazitiver Gegenkopplung 50 (51) enthält. Diese Anordnung ist eine klassische Integrierschaltung, die der oben beschriebenen Integrationsfunktion dient.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer fest verdrahteten Schaltung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die folgende Darstellung ihrer Wirkungsweise wird im allgemeinen bei Erklärung und Darstellung der Betriebsweise des Mikroprozessors 23 in Fig. 1 helfen. Die Steuerung des Gleichstrommotors wird in drei Betriebsarten durchgeführt; ANFAHREN, SOLL-BEREICH, d.h. Konstanthalten der Soll-Drehzahl und ANHALTEN, d.h. Verringerung der Drehzahl oder Anhalten des Motors. Das Anfahren wurde allgemein im vorstehenden Teil beschrieben. In Bezug auf Fig. 2 zeigen die vier Steuersignale PA-PD die vier logischen Zustände der beiden Hallsensorsignale H1 und H2. Bekanntermaßen bereitet es keine Schwierigkeiten, den Mikroprozessor 22 so zu programmieren, daß er Steuersignale nach Anregung durch die Eingangssignale H1 und H2 erzeugt. Nach Fig. 4 werden die vier Steuersignale PA-PD durch die mit einer gestrichelte Linie 106 bezeichneten und die vier AND-Gatter 82-85 mit jeweils drei Eingängen umfaßenden Schaltung erzeugt. Ein Eingang jedes der AND-Gatter 82-85 ist mit einem OR-Gatter 86 verbunden, dessen Ausgang bei der Betriebsart ANFAHREN auf dem logischen H-Pagel liegt. Der zweite und der dritte

Eingang der AND-Gatter empfangen die erforderlichen Kombinationen der Hallsignale H1 und H2 und ihre Komplementsignale HI und "H2, um in bestimmter Weise die Zustände der Steuersignale, die in Fig. 2 in der üblichen t Weise dargestellt sind, zu erzeugen. Die Ausgangssignale von den AND-Gattern 82 und 83 und den AND-Gattern 84 und 85 werden den Kreuzpunkt- oder Polwendeschalter 82 zugeführt, die die Steuerung des Stromes, mit dem die Statorspulen gespeist werden, bewirken. Der Zustand der Polwende-Schalter 82 wird von dem Ausgangszustand des AND-Gatters 107 gesteuert, dessen Zustand während des Anfahrens auf einem logischen L-Pegel gehalten wird, so daß die relative Phasenlage der Steuersignale PA-PD konstant bleibt.

Während des Anfahrens überprüft das System sukzessive das Ausgangssignal aus dem Hallsensor 15, um festzustellen, wann der Rotor seine Soll-Drehzahl erreicht. Bei einem Videoplattenspieler ist die Soll-Drehzahl im wesentlichen

2Q 450 Drehungen pro Minute oder 7,5 Hz. Der Rotormagnet ist mit vier Paaren von Nord- und Südpolen ausgestattet. Daher entsprechen vier Zyklen des Hallsensor-Steuersignals H1 bei der Soll-Drehzahl acht Zyklen des 60 Hz Signals. Für Rotordrehzahlen kleiner oder größer als die

₂c Soll-Drehzahlen erhöht sich bzw. erniedrigt sich die Zahl der Zyklen gegenüber den acht Zyklen des 60 J-Jz Signals. Wenn acht Zyklen der 60 Hz Impulse bei einer Drehung gezählt sind, wird die Differenz während der letzten Drehung von dem Zustand, bei dem es genau acht Zyklen'des

O₀ 60 Hz Signals sind, gemessen. Der Differenzwert dient der Reduzierung der Impulsdauer der Steuersignale PA-PD in dem Sinne, daß ein Überschwingen der Rotordrehzahl über die Soll-Drehzahl vermieden wird. Auf 4iese Weise nimmt das System den Zeitpunkt, wann die So,:j.l-Drehzahl

erreicht wird, vorweg und verringert die RotorbeschleunigunQ in dem Hallsensorzyklus, in dem der Rotor die Soli-Drehzahl erreichen wird.

c Die Schaltung, die in Fig. 4 mit einer Umrandung 110 bezeichnet ist, überwacht die Anfahrdrehzahl. In der Schaltung wird der 3,58 MHz Systemtakt durch Teilerschaltuncjen 63 und 100 und einem Zähler 98 unterteilt, um im wesentlichen 60 Hz Impulse zu erzeugen. Nach Fig. 1

-IQ werden Programmunterbrechungen im Mikroprozessor mit 60 : Hz erzeugt. Die 60 Hz Impulse, die auf der Verbindungsleitung 66 anstehen, takten einen Zähler 101. Der Zähler 101 ist dazu angeordnet, nach jeweils acht Taktimpulsen einen Impuls mit einer Dauer von einer 60 Hz Periode c abzugeben. Das Ausgangssignal des Zählers 101 wird dann an die Eingangsklemme der Klemmschaltung 97 gegeben.

Das Hallsensorsignal H1 wird in der Teilerschaltung 102 unterteilt, um einen Ausgangsimpuls jeweils alle vier Hallsensorzyklen zu erzeugen, was äquivalent zu einem Ausgangsimpuls pro Rotorumdrehung ist. Die Ausgangsimpulse der Teilerschaltung 102 werden zum Rücksetzen des Zählers 101 und zur Übergabe des Ausgangssignals des Zählers 101 an ein Latch oder eine binärwertige Klemmschaltung 97 (kurz:Klemmschaltung) verwendet. Wenn sich acht Taktimpulse des 60 Hz Signales während einer Rotorumdrehung ereignet haben, geht der Zustand an der Ausgangsverbindung 93 der Klemmschaltung 97 in einen logischen Η-Zustand. Wenn sich mehr oder weniger als acht

OQ 60 Hz Taktimpulse ereignet haben, geht der Zustand am Ausgang der Klemmschaltung 97 in einen logischen L-Zustand. Während des Anfahrens wird der logische L-Ausgangszustand auf Verbindung 93 durch eine Inverterschal-

-] tung 87 negiert und auf ein OR-Gatter 86 gegeben. Infolge hiervon gibt das OR-Gatter 87 ein Ausgangssignal mit Η-Pegel ab, wie es vorhin in der Beschreibung der Funktionsweise der Schaltung 106 angenommen wurde. Wenn das Ausgangssignal der Klemmschaltung 97 einem logischen Η-Wert entspricht, dann fällt die Steuerung der Schaltung 106 der verbleibenden Schaltung der Fig. 4 zu.

Wann der Rotor seine Soll-Drehzahl erreichen wird, erkennt die Schaltung dadurch vorzeitig, daß sukzessive bestimmt wird, um wieviel die Dauer einer Rotorumdrehung größer ist als die Dauer von genau acht Zyklen des 60 Hz Takts. Es sei angenommen, daß der Zähler 98 ein 8-Bit-Binärzähler mit einem logischen Schaltnetz ist, das

-| 5 den Zählerstand beim 156. Eingangsimpuls auf Null zurücksetzt. In dem Schaltkreis nach Fig. 4 liefert dieser Rücksetzimpuls den 60 Hz Systemtakt. Wenn der Zähler 101 die 60 Hz Taktsignale zählt, werden die SignalUbergänge des 60 Hz Signals zeitlich nicht mit den Rücksetzsignalen am Ausgang des Zählers 102, die einem Signalübergang des Hallsensorsignals H1/4 entsprechen, zusammenfallen. Es sei angenommen, daß der Zähler 101 seine Trigger oder Zähltätigkeit infolge eines positiv gehenden Signalübergangs des 60 Hz Signals ausübt. Die Signalformen nach Fig. 5 zeigen eine typische Relativlage des 60 Hz Signals und des H1/4 Signals bei Annäherung der Rotordrehzahl an die Soll-Drehzahl. Die Zahlen an den positiven Übergängen des 60 Hz Signals zeigen den Punkt an, an dem der Zähler 101 inkrementiert. Man kann erkennen, daß es sieben vollständige Zyklen des 60 Hz Signals plus einem Anteil B₁ +A zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen des H1/4 Signales, d.h. jeweils für eine Rotorumdrehung, gibt. Jeder Zyklus des 60 Hz Signals stellt 156 Zählschritte des'Zählers 98 dar. Zur Zeit t_Q enthält der Zähler 98 sicher ein Zählereignis oder eine binäre Zahl, die dem A entspricht. Die verbleibenden

T Zählschritte, um eine 60 Hz Periode zu vervollständigen, sind daher 156-A oder B . Einfache Rechnungen zeigen, daß der Wert, mit dem B- +A sich von 156 unterscheidet, gleich dem Wert | A ~A .. | ist. Daher kann durch Subtrahieren aufeinanderfolgender Werte der Zahlen, die sich zum Zeitpunkt des Einsetzens der H1/4 Rücksetzsignale im Zähler 98 befinden, die Zeit, in der der Rotor seifte Soll-Drehzahl erreichen wird, vorausgesagt werden. Für ein gegebenes System kann statistisch errechnet werden, daß der Rotor, wenn einmal die Zahl A -A .. ⁱⁿ einen besonderen Bereich kommt, seine Soll-Drehzahl während der nächsten Umdrehung erreichen wird und der Wert der Zahl A-A im allgemeinen den einen der vier Hallsensorzyklen anzeigt, während dem der Soll-Wert T5 erreicht wird.

Es wird nun Bezug genommen auf Fig. 4. Der Zählerstand des Zählers 98 wird gelesen und im Speicher 96 abgespeichert. Der Zählerstand A wird auch an einen Addierer 95 gegeben, wobei die Differenz zum vorhergehenden Zählerstand A_{n 1} gebildet wird, der im Speicherelement 96 zur Verfügung steht, um die Differenz A-A zu bilden.

η ri-— ι

Diese Zahl wird einem Decodierer 94 zugeführt. Wenn der Wert von A -A _.. innerhalb eines erforderlichen Bereiches liegt, der anzeigt, daß während der nächsten Rotorumdrehung die Soll-Drehzahl angenähert wird, erzeugt der Decodierer ein Ausgangssignal, um den Zähler 90 zu programmieren. Der Zähler 90 zählt die Zyklen des Hallsensorsignals H1 und erzeugt ein Ausgangssignal für den H1-Zyklus, für den das Erreichen der Soll-Drehzahl vorausberechnet wird und setzt eine bistabile Kippstufe 89, die das System in den Betriebszustand SOLL-BEREICH für Konstanthalten der Soll-Drehzahl schaltet. (Der Speicher 96, der Addierer 95, der Decodierer 94 und der

Zähler 90 werden alle von einer Steuereinheit 91, die auf das Signal H1 und die Referenzfrequenz anspricht, synchronisiert.)

. 5 Es sei darauf hingewiesen, daß während der Zeit, während der die binäre Klemmschaltung 97 in den Η-Zustand geht und das System die Betriebsart SOLL-BEREICH erreicht, das NAND-Gatter 88, das eine erste und zweiten mit den Ausgangsklemmen der Binärklemmschaltungen 97 und 89 verbundene Eingangsklemme aufweist und dessen Ausgangsklemme mit einer weiteren Eingangsklemme eines OR-Gatters 86 verbunden ist, das Ausgangspotential des OR-Gatters 86 im Η-Zustand so lange hält, bis der Soll-Bereich erreicht ist.

Die Schaltung, die als Teilschaltung 105 bezeichnet ist, führt die Regelung während des Betriebszustandes SOLL-BEREICH aus. Die Wirkungsweise der Schaltung wird in Bezug auf Fig. 6 beschrieben. Die Schaltungselemente sind im allgemeinen in der Weise bezeichnet, daß Fig. 6 sie repräsentativ für eine Flußdiagrammdarstellung der Betriebsweise eines Mikroprozessors nach Fig. 1 im Betriebszustand SOLL-BEREICH ist.

Im SOLL-BEREICH wird die Phasenbeziehung des Hallsensorsignals H1 in Bezug auf die Vorderflanke der 60 Hz Referenzsignalimpulse viermal pro Umdrehung, d,h. während jedes Zyklus des Hallsensorsignales, bestimmt. Das geschieht durch Starten eines Zählers 61 , der geteilte 3,58 MHz Signale zählt, beim negativen Übergang des H1-Signals, und Anhalten des Zählers bei der Vorderflanke des 60 Hz Impulses. Der Zählerstand im Zähler ist dann ein Maß für den Phasenfehler. Die Signalform W, zeigt die Zählperiode (vgl. Fig. 6). Die Weite des positiv gehenden

ImpUlses W ist die Phasenabtastperiode und hat eine •maximale Breite von 256 Zyklen eines 49 kHz Taktes (z.B. 3,58/72 MHz). Der Zählerstand von 256 stellt einen Phasenfehler von 40° (elektrisch) dar. Wenn das H1-Sigtnal phasenstarr mit der Referenzfrequenz gekoppelt ist, ist Üie Zahl im Zähler 127. Daher wird, um das Vorlaufen oder Nachlaufen des H1-Signales bezüglich des Einrastzustanües zu bestimmen, die Zahl 127, die im Speicher 67 gespeichert ist, von dem Zählerinhalt subtrahiert (68). Eine positive Differenz weist auf eine H1-Phase hin, die relativ zu der gewünschten Phasenlage voreilt, und eine negative Differenz entsprechend auf eine nacheilende Phasenlage. Wie in einem analogen Regelsystem wird das Fehlersignal gefiltert, um die. Stabilität der Regelschleife zu gewährleisten. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jedoch wird die Filterung digital (69) durchgeführt und wird im folgenden in Bezug auf Fig. 7 erläutert.

Das System führt die arithmetische Zweier-Komplementbildungf durch und stellt daher gleichwertige positive und negative Differenzen durch verschiedene binäre Ziffernfolgen dar. Da das Vorzeichen des Fehlers bestimmt wird, ist es vorteilhaft, den Absolutwert (72) der Zahl zu bestimmen, um die weitere Verarbeitung zu erleichtern. Vor*- und Nachlauf der Rotorphase wird durch Bestimmung der Erregerströme erreicht, mit denen die Statorspulen gespeist werden, wobei die Phaseneinstellung unter Steuerung des Vorzeichenbits des gefilterten Differenz- _₀ sigriales ausgeführt wird. Daher werden gleiche Zuwächse oder Abnahmen in der Rotordrehzahl durch gleiche Treiberstufensignale erreicht. Die negativen Differenzen in der Zweier-Komplementdarstellung werden daher in positive Zahlen umgewandelt, um weiter über denselben Kanal wie

Ί die positiven Differenzen verarbeitet zu werden.

Für einen gleichmäßigen Betrieb des Gleichstrommotors im SOLL-BEREICH ist es vorteilhaft, die Statorspulen mit e dreieckförmigen Treiberstufensignalen und nicht mit rechteckförmigen Impulsen zu betreiben. Treibersteuerung wird durch Regelung der Breite der Steuerimpulse PA-PD durchgeführt, die in der Folge von den Spulentreiber stuf en integriert werden. Wegen der Auswirkung des ^q Integrationsverhaltens auf die Amplituden der Treiberstufensignale ist die Antriebsenergie des Erregerstroms, die den Statorspulen zugeführt wird, proportional zum Quadrat der Änderung in der Steuersignalimpulsbreite. Um den Quadrierungsfaktor zu berücksichtigen, wird eine Wurzelte operation (73) an dem Fehlersignal durchgeführt.

Die Wurzel des Fehlersignals wird dann dazu verwendet, um die Breite der Steuerimpulse PA-PD zu steuern. Diese wird durch Verzögerung der Vorderkante der jeweiligen Steuerimpulse, die von der Schaltung 106 erzeugt werden, durchgeführt. In Fig. 4 wird die Wurzel des Fehlersignals an die Kontrolleingangsklemme (J) eines programmierbaren Zählers (76) gegeben. Der Zähler erzeugt' ein Ausgangssignal, nachdem die programmierte Anzahl von Taktzyklen

2^ gezählt worden ist. Das Zählerausgangssignal wird dann über ein OR-Gatter 86 dazu verwendet, um die AND-Gatter 82-85, die die Steuerimpulse erzeugen, auszulösen (Enable-Signal). Der Zähler liefert viermal pro. H1-Zyklus ein Signal, jedes Ausgangssignal ist von der Vorderflanke

O₀ eines 120 Hz (60 Hz χ 2) Signales durch einen Betrag, der proportional zum Fehlersignal ist, verzögert, Je größer das Differenzsignal ist, entsprechend dem der Zähler programmiert ist, desto kürzer ist die Verzögerungsdauer,

3 32837Ü

-, diö im Zähler erzeugt wird und desto breiter sind die Steuerimpulse PA-PD. Die Phantomlinien in den PA-PD Sicfnallinien in Fig. 6 stellen den Variationsbereich in de« Steuerimpulsen dar, dieser Bereich befindet sich in dei*en Vorderflanke. Es sei auch darauf hingewiesen, daß dag System selbst für ein nichtgefiltertes Fehlersignal, daö identisch Null ist, Erregerimpulse liefern muß, um diö Reibungskräfte des mechanischen Systems zu überwinderi. D.h. das System sollte Erregerimpulse erzeugen, auch werin die Motordrehzahl genau richtig ist. Daraus folgt, daß die Erregerimpulse mit der Tendenz phasengesteuert werden, daß sie abwechselnd die Motordrehzahl erhöhen und erniedrigen.

-je Die Taktrate, die von dem Verzögerungszähler 76 gezählt wird, wird von der Auflösung, die für das System erwünscht ist, bestimmt. Je höher die Rate ist, desto genauer ist die Verzögerung, was natürlich von der Auflösung des durch das Programm erfaßten Fehlersignals

2Q auf der Verbindungsleitung 75 abhängt. In Fig. 4 beträgt die Taktrate 3,58 MHz dividiert durch 6 χ N. Es sei daiauf hingewiesen, daß auch die Programmierzählrate in den Zähler durch das 60 Hz Referenzsignal (tatsächlich 2 χ 60 Hz) über einen monostabilen Multivibrator 77, der mit dem PE-Eingang des Zählers 76 verbunden ist, geladen wird. Da das 60 Hz Signal den Vorgang zur Berechnung des Phasenfehlers auslöst, ist es notwendig, eine Verzögerung 79 f.tr das PE-Eingangssignal vorzusehen, um den Abschluß der Fehlerberechnung zu ermöglichen. Die Berechnungen

30' werden jedoch hinreichend schnell durchgeführt, so daß die Verzögerung nicht wesentlich die Steuerimpulsbreiten PA-PD beeinflußt, bzw. sie kann durch Einschluß einer

., Konstanten in das Fehlersignal berücksichtigt werden. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß der Ausgang des Zählers 76 keine Wirkung auf die Impulserzeugungsschaltung 106 während des Anfahrens hat, da der Ausgang des

c OR-Gatters 86 konstant im Η-Zustand mittels des Signals der Klemmschaltung 97 gehalten wird.

Es sei als nächstes mit Bezug auf Fig. 7 die Betriebsweise des Regelfilters 69 beschrieben. Die Kästchen in

1Q der Abbildung stellen entweder ein konventiqnelles digitales Bauelement einer Schaltung für diese Funktion dar oder einen Prozeß, der von einem Programm in einem System mit einem Mikroprozessor durchgeführt wird. Die Pfeile stellen die Richtung und die Folge des Signalflusses dar. Die Kreise sind entsprechend ihrer Bezeichnung digitale Addierer und Subtrahierer, und die Kästchen, die mit dem Buchstaben Tau bezeichnet sind, sind Verzögerungselemente, die eine einzelne Abtastverzögerung ergeben. Es wird angenommen, daß die Systemelemente mit

2Q der Zweier-Komplementlogik arbeiten.

In der Verwendung mit einem Videoplattenspieler hat der Plattentellermotor (der Motor, der geregelt wird) mit zwei Polstellen Anteil an dem Regelverhalten des Systems.

pe Die erste Polstelle liegt effektiv bei der Frequenz minus unendlich, die zweite bei der Frequenz 1/2 Hz. Die Transitfrequenz liegt bei ungefähr 4 Hz, an dieser Stelle sollte die Systemübertragungskennlinie, um Systemstabilität zu garantieren, keine größere Steigung als 20

2Q dB pro Frequenzdekade aufweisen.

Das System nach Fig. 7 schließt einen Verstärkungsmultiplizierer 113, einen Differenzierer 110, einen Dämp-

-I fungsfilter 111 und einen Integrierer 112 ein. Das Signal wird über eine Verbindungsleitung 114 an den Filter gegeben und ist über die Verbindung 131 aus dem Filter für die Vorzeichenschaltung 70 verfügbar. Der Multiplizierer schiebt einfach die binäre Darstellung des Signales drei Stellen nach links und addiert drei Nullen an den drei niedrigstwertigen Bitstellen der binären Zahlen. Ob ctie Zahl positiv oder negativ (Zweierkomplement) ist, wird von dem Vorhandensein einer Null oder einer Eins in

Ί0 der höchstwertigen Bitposition angezeigt. Es kann gezeigt werden, daß die Operation mit den über die Verbindungsleitung 114 zugeführten Zahlen durch den Filterprozeß das höchstwertige Bit nicht beeinflußt. Um das Vorzeichen der 'Zahl nach der Filterung zu bestimmen (70), muß daher nur

Ί 5 das höchstwertige Bit auf eine Eins oder eine Null geprüft werden.

Es kann auch gezeigt werden, daß die Filterschaltung mit den Schaltungsteilen 110, 111 und 112 eine Übertragungsfunktion mit der folgenden Z-Transformierten aufweist:

(1-63/64 Z~¹)(1 - 31/32 Z"¹ ) (ι )
^{H(z) =} (1-Z~¹ ) (1 - 3/4 Z~¹)

Bezogen auf den Frequenzbereich weist die Schaltung Nullstellen bei 1/2 Hz und 1 Hz und Polstellen bei 0 Hz und 8.7 Hz auf. Einschließlich der Polstellen, die zu Lasten des Motors gehen, hat die Übertragungsfunktion des Regelkreises eine Steilheit von 40 dB per Dekade im Bereich von 0 Hz bis 1 Hz. Der Pol bei 1/2 Hz, den der Motor beiträgt, wird von den Nullstellen des Filters ausgeglichen. Die Empfindlichkeit und das Ansprechverhal-

-] ten des Systems bricht bei 1 Hz aufgrund der vom Filter eingeführte Nullstelle zusammen, wodurch die Steilheit der Antwortfunktion des Systems auf 20 dB pro Dekade reduziert wird. Bei dem 8,7 Hz Pol bricht das Ansprechverhalten wieder zusammen, und zwar auf eine Dämpfung von 40 dB pro Dekade.

Es soll nun eine genauere Beschreibung der Filterfunktion gegeben werden. Jeder Abtastwert x(n) des Fehlersignals

IQ wird durch 32 dividiert (120) und vom eigenen Wert subtrahiert (121), um den Term 31/32 x(n) zu bilden. Dieser Term wird für eine Abtastperiode gespeichert (123) und von dem nächstfolgenden Abtastwert subtrahiert (122, 124), um den modifizierten Abtastwert

x(n) - 31/32 x(n - 1) = y(n) (2)

zu bilden. Der y(n) Abtastwert wird durch vier dividiert (125) und von y(n) subtrahiert (126), um den Term 3/4 y(n) zu erzeugen, der wiederum zu dem Term 31/32 x(n) zurückaddiert wird (124), wodurch das folgende Resultat entsteht:

y(n) = x(n) + 31/32 x(n-1) + 3/4 y(n-1) (3)

Der .Abtastwert y(n) wird durch 64 dividiert (127), in diskreten Abständen integriert (128, 129) und auf den Wert y(n) zurückaddiert (130). Die Integration wird durch sukzessive Addition (128) jedes Wertes y(n)/64 zu der akkumulierten Summe der Werte . nach jeder einzelnen verzögerten Abtastperiode durchgeführt, d.h.,

N
y y(n-i)/64

wobei N die Zahl der Abtastwerte ist, die y(n) vorausgehen. Das Filterausgangssignal 0(n) auf der Verbindungsleitung 131 ist

IrV (n-i;

O(n) = y(n) + 4y(n-i)/64 (4)

Gleichungen (2), (3) und (4) können miteinander kombiniert werden, um das Ausgangssignal 0(n) in Termen von Eingangsabtastwerten x(n) aufzulösen, aber es ist einfacher und bedeutsamer, die Notation der Z-Transformation entsprechend Gleichung (1) zu verwenden.

Die Betriebsart ANHALTEN für Anhalten des Motors wird dadurch erreicht, daß das System zurück zur Betriebsart mit Hallsensorenkommutation geschaltet wird, bei der die PA, PB und PC, PD Phasen umgekehrt sind. Das ist äquivalent, vgl. Fig. 4, zu einem einfachen Schalten der Polwendeschalter 81 . Der Rotor wird aufhören mit der Referenzfrequenz synchron zu laufen, die Klemmschaltung 97 wird in den logischen L-Zustand gehen und Steuerimpulse werden in der Schaltung 106, die nur auf die Hallsensorsignale H1 und H2 anspricht, erzeugt werden. Wenn der Rotor zur Ruhe kommt, muß die Stromversorgung des Systems ausgeschaltet werden, um eine Beschleunigung in entgegengesetzter Richtung zu verhindern.

Bei Verwendung eines Mikroprozessors wird der Motor durch Umkehrung der Phasen der PA-PB und PC-PD mittels Programm und Erzeugung der Impulsfolge infolge von Signalübergängen der H1- und H2-Signale angehalten. Die Steuerimpulse PA-PD haben jeweils eine Dauer von im wesentlichen 90° um ein größtmögliches Abbremsen zu gewährleisten. Der Mikroprozessor bestimmt, wann der Rotor seine Drehrichtung umkehrt, und zwar durch überwachung der sukzessiven Signalübergänge im Verlauf der Signale H1 und H2. Ein positiver Übergang des H1 Signals, wenn H2 im Η-Zustand ist oder ein negativer Übergang des H2 Signals,

-| wenn H1 im Η-Zustand ist, zeigt eine Phasenumkehrung im Rotormagneten an und damit eine Umkehrung der Rotordrehrichtung. In diesem Zeitpunkt kann jeglicher Antriebs-Strom zu den Statorspulen unterbrochen werden. Es ist jedoch möglich, daß sich der Rotor für eine unerwünscht lange Zeit weiterdreht, bevor er zur Ruhe kommt. Um ein derartiges Weiterdrehen auszuschalten, wird der Motor aktiv durch Vorwärts- und Rückwärtsansteuerung der Statorspulen angehalten. Um ein ständiges Oszillieren des Systems zu verhindern, wird eine besondere Routine in Gang gesetzt. Wenn die Umkehrung der Rotordrehung festgestellt wird, werden die Phasen der Steuersignale PA-PD auf Vorwärtssteuerung eingestellt und gleichzeitig ein Zähler (nicht gezeigt) aktiviert. Nach Anregung durch die H1- und H2-Signalübergänge werden die Antriebsimpulse für Vorwärtssteuerung mit einer Stromrichtung erzeugt, die der RUckwärtsdrehung des Rotors entgegenwirkt. Wenn die Richtung der Drehung sich wiederum umkehrt (in Vorwärtsrichtung) ist der Inhalt des Zählers proportional der Zeit, die zur Erzeugung einer Rotorumkehrung notwendig ist. Die Phasen der Steuersignale werden wieder in Gegenphase geschaltet, um die Vorwärtsdrehung abzubremsen, jedoch wird der Spulerregerstrom für nur 3/4 der Zeitspanne, die von dem Zähler angezeigt wird, eingespeist. Während der 3/4 Antriebsperiode kehrt sich die Drehung um und danach beginnt der Rotor seine Driftperiode. Die Phasen der Antriebs- oder Erregersignale werden wieder umgeschaltet, und mit voller Antriebsleistung so lange aufrecht erhalten, bis die Drehung sich wieder umkehrt, die benötigte Zeitspanne wird dabei wieder gemessen oder gezählt. Der Antrieb für die Rückwärtsdrehung wird dann wieder für 3/4 der zuletzt gemessenen Zeitspanne eingeschaltet. Diese Routine wird wiederholt bis der Rotor zur Ruhe kommt. Um zusammenzufassen: Der Motor wird durch Anlegung von gegenphasigen

Antriebsimpulsen verlangsamt, bis die Drehung sich, z.B. in eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn (CCW), umkehrt. Die Spulen werden dann bis zur Umkehrung der Rotordrehung' im Uhrzeigersinn (CW) angetrieben. Die Phasenansteuerung der Spule wird für eine CCW-Drehung wieder auf Gegenphase geschaltet, und die Zeitspanne bis zur Rotorumkehrung wird überwacht und gemessen. Die Spulen werden dann mit einer Phase für CW-Drehung über eine Zeitdauer von 3/4 der letzten CCW-Antriebsdauer angesteuert. Nach der Rotorumkehrung v/erden die Spulen in CCW-Drehrichtung bis zur erneuten Rotorumkehrung angesteuert und die Zeitspanne wird wieder gemessen. Die Spulen werden dann in CW-Richtung für 3/4 der letzten CCW-Antriebszeitspanne angetrieben usw., solange bis der Rotor anhält. Es soll

.] 5 angemerkt werden, daß ungefähr ein 3/4 der Antriebsdauer, in der der Antrieb in Richtung einer Vorwärtsdrehung erfolgt, ausreicht, um eine Drehrichtungsumkehrung zu erzeugen, da die Hallsensoren schaltungsmäßig so vorgespannt sind, daß sie eine effiziente Kommutierung der Statorantriebssignale in Vorwärtsrichtung gewährleisten.

Im Ergebnis ist_ die Kommutierung der Antriebssignale, wenn die Phasen auf Antrieb in Umkehrrichtung geschaltet

. sind, weniger effizient, und erfordert damit eine längere Antriebsperiode als eine Vorwärtskommutierung, um die gleiche Wirkung zu erzielen. Der Faktor 3/4 ist beliebig gewählt, aber groß genug, um eine Rotorumkehrung sicherzustellen.

Das Vorsehen einer Driftperiode durch einen Antrieb in eine Richtung für nur 3/4 der Antriebszeit, die in der entgegengesetzten Richtung zur Umkehrung der Rotordrehung erforderlich ist, führt zu einem relativ schnellen Anhalten ohne die Gefahr, in einen oszillierenden Betriebszustand zu geraten. Normalerweise werden die

-| aufeinanderfolgenden Rotorumkehrungen in weniger als einer Viertelumdrehung des Rotors erfolgen oder innerhalb einer Periode der Hallsensorsignale.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Schaltung nach Fig. 4 in die Beschreibung aufgenommen wurde, um eine Ausführungsform der Erfindung zu beschreiben, aber nur Hauptelemente gezeigt wurden. Es sei betont, daß es für den Fachmann auf diesem Gebiet eine einfache Aufgabe ist, den Mikroprozessor nach Fig. 1 so zu programmieren, daß er die dargestellte Funktionen ausführt.

Leerseite

Claims (1)

1. RCA 78115 Dr.Zi/Schä
   ATi 5. August 1982
   Ser. No. 405,441

   TELEFON (089) 47060 06

   TELEX 522 638

   TELEGRAMM SOMBEZ

   FAX CR Il + III (0891 2 716063

   RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.v.A.

   Verfahren und Vorrichtung zur Regelung .eines Gleichstrommotors

   Ansprüche

   1 . Einrichtung zur Regelung eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit zwei oder mehreren Statorspulen (11-14), die sukzessive erregt werden, um eine Drehung eines Rotors hervorzurufen, mit einem Permanentmagneten, der mehrere, sich jeweils abwechselnder Nord- und Süd-Pole aufweist, gekennzeichnet durch erste (15) und zweite (16) Sensorelemente, die in ihrer Lage fest zu den Statorspulen (11-14) montiert sind, um erste und zweite Signale (H1 , H2) mit binärwertigen Pegelbereich abzugeben, die die Relativlage der Rotormagnetpole in Bezug auf die Statorspulen darstellen, wobei die binärwertigen Signale

   (H1, Η2) eine vorgegebene relative Phasenlage aufweisen;

   ein Referenzsignal (66) mit einer Frequenz, mit der die Rotationsdrehzahl des Rotors zu synchronisieren ist;

   eine Vorrichtung (22) zur Erzeugung von Steuersignalen, die auf die ersten und zweiten binärwertigen Signale (H1 , H2) anspricht, um gepulste Steuersignale (29-32) zu erzeugen, deren Phasen durch den Zustand der ersten und zweiten binärwertigen Signale bestimmt sind und deren Dauer im wesentlichen von den sukzessiven Signalübergängen der binärwertigen Signale (H1, Η2) während der Betriebsart ANFAHREN bestimmt sind und die außerdem auf das Referenzsignal (66) anspricht, um die Drehzahl des Motors (10) in einer Betriebsart SOLL-BE-

   ■,c REICH mit der Referenzfrequenz zu synchronisieren, wobei die die Steuersignale erzeugende Vorrichtung (22) ein mit der Differenz zwischen Rotorfrequenz und Referenzsignalfrequenz in Beziehung stehendes Fehlersignal (68) durch sukzessive Messungen der Zeit zwischen einem bestimmten Signalübergang des ersten binärwertigen Signals und einem bestimmten Signalübergang der Referenzfrequenz erzeugt", die Größe des Fehlersignals (68) die relative Phasenlage der Steuersignale (29-32) in der Betriebsart SOLL-BEREICH bestimmt, und die Dauer der gepulsten Steuersignale (29-32) durch Änderung deren Vorderflanken relativ zu den Hinterflanken der durch die Zustandsübergänge der ersten und zweiten binärwertigen Signale (H1 , H2) in der Betriebsart SOLL-BEREICH, bestimmten Steuersignale (29-32) bestimmt werden; und durch Treiberstufenschaltungen (17-20), die auf die gepulsten Steuersignale (29-32) zur Erregung jeweils einer der Statorspulen ansprechen, wobei die Treiberstufen (17-20) zur Abgabe von Erregerstrom an die Statorspulen in beide Stromrichtungen ausgelegt sind, dessen Dauer

   oc proportional zur Dauer der Steuersignale (29-32) ist.

   -! 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberstufen (17-20) Vorrichtungen (50,51) enthalten, um die Steuerimpulse zur Erzeugung von Antriebssignalen mit schrägen oder rampenförmigen Signal-

   ^ Übergängen zu integrieren, wobei im allgemeinen die Antriebssignale während der Betriebsart ANFAHREN bei einer festen Amplitude in die Sättigung gehen und die Antriebssignale während der Betriebsart SOLL-BEREICH dreieckförmig sind.

   3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die die Steuersignale erzeugende Vorrichtung (22) eine Vorrichtung (69) umfaßt, die der Erzeugung eines modifizierten Fehlersignals zur Bestimmung der Vorderflanken der Steuersignale durch Verarbeitung des Fehlersignals entsprechend der folgenden Funktion dient:

   H(z) = (1 - Az¹ HI-BZ""¹ )
   (1-CZ~¹) (1-DZ~¹ )

   wobei H(z) die wie üblich definierte Z-Transformierte und die Faktoren A, B, C und D Konstante bezeichnen.

   4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß die die Steuersignale erzeugende Vorrichtungen (22) eine Vorrichtung (73) zum Ziehen der Quadratwurzel aus dem Fehlersignal enthält.

   5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

   3Q daß die die Steuersignale erzeugende Vorrichtung (22) eine Vorrichtung (73) zum Ziehen der Quadratwurzel aus dem modifizierten Fehlersignal enthält.

   6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die die Steuersignale erzeugende Vorrichtung (22) Steuersignale zum Anhalten des Motors erzeugt, die in der Phase abhängig von der Richtung der Rotordrehung alternieren und sukzessiv aufeinanderfolgende, auf das Anhalten der Drehung bei Rückwärtsdrehung des Rotors hinwirkende Steuersignale für einen Bruchteil der zuletzt für die Steuersignale mit entgegengesetzter Phase erforderliche Zeitspanne angelegt werden, um die Vorwärtsdrehung des Rotors anzuhalten.

   7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bruchteil 3/4 ist.

   8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die die Steuersignale erzeugende Vorrichtung (22) Vorrichtungen (89, 97) zur Erzeugung eines SOLL-BEREICH-Signals, während der Betriebsart ANFAHREN und wenn die Motordrehzahl innerhalb eines vorgeschriebenen Synchronisierungsbereiches mit dem Referenzsignal ist, umfaßt, und daß außerdem die Einrichtung folgende Vorrichtungen umfaßt:

   eine Vorrichtung (102) zur Erzeugung eines weiteren Signals bei N-fachem Auftreten eines ersten binärwertigen Signals, wobei N die Zahl der Nord- und Südpole des Permanentmagneten ist;

   eine Vorrichtung (101), die auf das Referenzsignal und auf das. weitere Signal zum Zahlen der Zyklen M des Referenzfrequenzsignals pro N Impulse des ersten binärwertigen Signals anspricht; und

   eine Vorrichtung (94,) zum Vergleichen der Zahl M mit einer vorgegebenen Zahl und zur Erzeugung des Soll-Bereich-Signals, wenn M gleich der vorgegebenen Zahl ist.

   ''^

   \ 9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die die Steuersignale erzeugende Vorrichtung (22) einen Mikroprozessor umfaßt.

   10, Verfahren zum Anhalten einer Vorwärtsdrehung eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit einem radial um die Rotorachse angeordneten permanenten Rotormagneten, wobei der Permanentmagnet gleiche Anzahl von alternierend angeordneten, gleich verteilten Nord- und Südpolen aufweist, der Motor Statorspulen in einer festen Lagebeziehung zu der Motorbasis hat, und die sequentielle Erregung der Spulen eine Bewegung der Rotormagneten bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anhalten der Rotordrehung

   der Erregerstrom den Statorspulen in einer ersten Folge zum Antrieb des Rotors in der Richtung für Rückwärtsdrehung zugeführt wird;

   das Auftreten der Umkehrung der Rotordrehrichtung festgestellt wird;

   der Erregerstrom den Statorspulen in einer zweiten Folge zum Antrieb des Rotors in der Richtung für Vorwärtsdrehung zugeführt wird;

   das Auftreten einer Umkehrung der Rotordrehrichtung festgestellt wird;

   der Erregerstrom den Statorspulen in der ersten Folge zugeführt wird;

   die Zeitspanne zwischen der letzten und der nächsten Umkehrung der Rotordrehung bestimmt wird;

   bei der nächsten Umkehrung der Rotordrehung ein Erregerstrom den Statorspulen in der zweiten Folge während eines vorbestimmten Bruchteils der bestimmten Zeitspanne zugeführt wird;

   diese Schritte so lange wiederholt werden, bis keine weitere Rotorumdrehung mehr festgestellt wird.