DE3145329A1

DE3145329A1 - Method for braking a stepping motor

Info

Publication number: DE3145329A1
Application number: DE19813145329
Authority: DE
Inventors: Heinz 2940 Wilhelmshaven Gerjets
Original assignee: Olympia Werke AG
Current assignee: AEG Olympia Office GmbH
Priority date: 1981-11-14
Filing date: 1981-11-14
Publication date: 1983-05-26

Abstract

A clock transmitter synchronised to the running of the motor of a stepping motor supplies a clock pulse for each motor step, which clock pulse is used to initiate the winding drive pulses for the respectively next motor step. The time interval between the successive clock pulses and the number of clock pulses are determined and stored during the entire acceleration phase. During the braking phase, the stored time intervals are taken from the store in the reverse sequence and the motor windings are driven at these intervals until the stepping motor has moved to the desired position.

Description

Verfahren zum Abbremsen eines SchrittmotorsMethod for braking a stepper motor

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gesteuerten Abbremsen eines Schrittmotors bis in eine Sollposition gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for the controlled braking of a Stepper motor up to a target position according to the preamble of claim 1.

Ein derartiges Verfahren zur Ansteuerung eines Schrittmotors ist aus der DE-OS 17 63 488 bekannt. Hier ist die Welle eines Schrittmotors mit einer Taktscheibe versehen, die über einen Abtaster für jeden ausgeführten Schritt einen Impuls zu liefern vermag Nach der Inbetriebnahme des Motors durch einen Startimpuls oder eine Start im pulsgruppe löst jeder von der Taktscheibe gelieferte Taktimpuls Ansteuerimpulse aus, die nach Maßgabe eines Impulsmustergenerators an die Wicklungen angelegt werden. Die Beschleunigung des Motors bis auf eine konstante Schrittfrequenz wird auf diese Art in Abhängigkeit von den individuellen Last- und Reibungsbedingungen vom Motor selbst vorgegeben (Abrufbetrieb).Such a method for controlling a stepper motor is over the DE-OS 17 63 488 known. Here is the shaft of a stepper motor with a timing disk provided that a pulse for each step carried out via a scanner can deliver After the motor has been commissioned by a start pulse or a Start in the pulse group triggers each clock pulse delivered by the clock disk which are applied to the windings in accordance with a pulse pattern generator. The acceleration of the motor up to a constant step frequency is based on this Type depending on the individual load and friction conditions of the engine specified by yourself (on-demand operation).

Schwierigkeiten ergeben sich aber für das Abbremsen des Schrittmotors in eine definierte Sollstellung. Um ein gleichmäßiges Abbremsen und ein sicheres Einlaufen in die Sollposition zu ermöglichen, ein Überschwingen zu verhindern und gleichzeitig unterschiedliche Betriebsbedingungen zu berücksichtigen, sind zumeist aufwendige Steuer- und Regelschaltungen notwendig.Difficulties arise, however, for braking the stepper motor in a defined target position. To slow down evenly and safely To enable entry into the target position, to prevent overshooting and In most cases, different operating conditions must be taken into account at the same time complex control and regulation circuits are necessary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und zuverlässiges Verfahren zum Abbremsen eines Schrittmotors bis in eine Sollposition zu schaffen.The invention is based on the object of a simple and reliable To create a method for braking a stepper motor down to a target position.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by what is specified in claim 1 Features solved.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß die durch Reib-, Last- und Drehmomentstreuungen bedingten Unterschiede im Betriebsverhalten von Schrittmotoren automatisch berücksichtigt werden, so daß aufwendige Schaltungen, die alle Streuungen zu erfassen und die Steuer- und Regel funktionen dementsprechend zu beeinflussen vermögen, nicht erforderlich sind.The advantages of the invention are in particular that the through Friction, load and torque variations cause differences in the operating behavior are automatically taken into account by stepper motors, so that complex circuits, to record all variations and the control and regulation functions accordingly ability to influence are not required.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das nachfolgend anhand einer Figur näher beschrieben wird.Further advantages of the invention emerge from the subclaims and the embodiment of the invention, which is shown below with reference to a figure is described in more detail.

Die Figur zeigt ein prinzipielles Blockschaltbild mit den wesentlichen, für die Erläuterung erforderlichen Blöcken. In der Praxis wird der Aufbau zweckmäßigerweise unter Verwendung eines Mikrocomputers realisiert werden, mit dem sich die erforderlichen Steuersignale erzeugen und Funktionen durchführen lassen.The figure shows a basic block diagram with the essential, blocks required for explanation. In practice, the structure is expedient can be realized using a microcomputer with which the required Generate control signals and perform functions.

Ein mit vier Wicklungssträngen versehener Schrittmotor 1 ist über einen Impulsmuster-Generator 2 ansteuerbar, der aufgrund eines Eingangsimpulses auf vier Leitungen das jeweils zum Fortschalten des Schrittmotors 1 um einen Schritt erforderliche Impuismuster an den Schrittmotor 1 ausgibt. Auf der Welle des Schrittmotors 1 ist eine Strichscheibe als Taktgeber 3 angeordnet, deren Striche von einem Abtaster 4 beim Vorbeilaufen erfaßt und in Taktimpulse umgesetzt werden. Die Strichteilung des Taktgebers 3 stimmt mit der Schritteilung des Schrittmotors 1 überein, so daß durch den synchron mit dem Schrittmotor 1 umlaufenden Taktgeber 3 für jeden Schritt ein Taktimpuls erzeugt wird.A stepping motor 1 provided with four winding strands is over a pulse pattern generator 2 controllable based on an input pulse on four lines each to advance the stepper motor 1 by one step outputs required pulse pattern to stepper motor 1. On the shaft of the stepper motor 1 a reticle is arranged as a clock generator 3, the lines of which from a scanner 4 detected while passing and converted into clock pulses. The division of lines of the clock generator 3 corresponds to the step division of the stepping motor 1, so that by the clock generator 3 rotating synchronously with the stepping motor 1 for each step a clock pulse is generated.

Soll der Schrittmotor um einen definierten Winkelweg in eine Sollposition drehen, so wird die dem Winkelweg entsprechende Gesamt-Schrittzahl über einen Eingang 5 in einen Rückwärtszähler 6 eingegeben, und ein Startimpuls wird an Leitung 7 angelegt. Der Startimpuls bewirkt, daß der Impulsmuster- Generator 2 ein Impulsmuster zur Ausführung eines Schrittes an den Schrittmotor 1 abgibt, daß eine Zeitmeßeinrichtung 8, z. B. ein Timer, gestartet wird, daß eine Zählschaltung 9 zur Zählung der Schritte bzw. Impulse gestartet wird und daß der Rückwärtszähler 6 um 1 vermindert wird. Das Starten des Schrittmotors 1 kann bedarfsweise entweder mit nur einem Startimpuls oder mit einer Impulsgruppe erfolgen.If the stepper motor is to be moved to a target position by a defined angular path turn, the total number of steps corresponding to the angular path is sent via an input 5 is entered into a down counter 6 and a start pulse is applied to line 7. The start pulse causes the pulse pattern Generator 2 a pulse pattern for the execution of a step to the stepping motor 1 outputs that a time measuring device 8, e.g. B. a timer is started that a counting circuit 9 for counting the steps or pulses is started and that the down counter 6 is decreased by 1. If necessary, the stepping motor 1 can be started either with just one start pulse or with a group of impulses.

Durch die Drehung des mit dem Schrittmotor 1 synchronisierten Taktgebers 3 wird der Abtaster 4 zur Abgabe eines Taktimpulses auf Leitung 10 veranlaßt, der den Impulsmuster-Generator 2 zur Abgabe des nächsten Signalmusters an den Schrittmotor 1 anregt, die Zeitmeßeinrichtung 8 zur Abgabe des bis dahin erreichten Zählwertes an einen Vergleicher 11 sowie die Rücksetzung und den Neustart der Zeitmeßeinrichtung 8 veranlaßt, die Zählschaltung 9 um 1 fortschaltet und den Stand des Rückwärtszählers 6 um 1 vermindert. Im Vergleicher 11 wird der von der Zeitmeßeinrichtung abgegebene Zählerstand, der der verstrichenen Zeit zwischen den beiden Impulsen entspricht, mit einem vorgegebenen Wert verglichen, der dem zeitlichen Abstand zwischen zwei Schritten bei der vorgesehenen maximalen Schrittfrequenz nach Ablauf der Beschleunigungsphase entspricht. Bei negativem Vergleichsergebnis wird der Zählwert als den zeitlichen Abstand repräsentierendes Datenwort in einen Datenspeicher 12 eingespeichert.By the rotation of the clock generator synchronized with the stepper motor 1 3, the scanner 4 is caused to output a clock pulse on line 10, the the pulse pattern generator 2 for outputting the next signal pattern to the stepping motor 1 stimulates the timing device 8 to output the count value reached up to that point to a comparator 11 as well as resetting and restarting the timing device 8 causes the counting circuit 9 to increment by 1 and the count of the down counter 6 decreased by 1. In the comparator 11 is the output from the timing device Counter reading that corresponds to the elapsed time between the two pulses, compared with a predetermined value, which is the time interval between two Steps at the intended maximum step frequency after the acceleration phase has expired is equivalent to. If the comparison result is negative, the count value is taken as the time Data word representing the distance is stored in a data memory 12.

Einem weiteren Vergleicher 13 werden die Zählerstände der Zählschaltung 9 sowie des Rückwärtszählers 6 zugeführt und mit einander verglichen. Gleichzeitig findet ein Vergleich zwischen dem Zählerstand der Zählschaltung 9 und der Hälfte der vom Schrittmotor 1 zurückzulegenden Gesamt-Schrittzahl aus einem später noch näher erläuterten Grunde statt.The counter readings of the counting circuit are sent to a further comparator 13 9 and the down counter 6 and compared with each other. Simultaneously finds a comparison between the count of the counting circuit 9 and half the total number of steps to be covered by stepper motor 1 from a later explained in more detail instead.

Dieser Vorgang wiederholt sich, bis der Vergleicher 11 feststellt5 daß die gemessene Zeit zwischen zwei- Impulsen gleich der vorgegebenen Zeit ist, der Schrittmotor 1 also die vorgesehene maximale Schrittfrequenz erreicht hat. Der Vergleicher 11 gibt nun über Leitung 14 ein Stoppsignal sowohl an die Zeitmeßeinrichtung 8 als auch an die Zählschaltung 9 ab, so daß weder die Zeiten zwischen weiteren Impulsen gemessen noch die Impulse selbst gezählt werden. Gleichzeitig bewirkt ein Freigabesignal auf Leitung 20, daß die Zuführung der Taktimpulse vom Abtaster 4 an den Impulsmuster-Generator 2 unterbrochen und weiterhin der Impulsmuster-Generator 2 mit am Eingang 21 anliegenden Impulsen der vorgesehenen maximalen Schrittfrequenz angesteuert wird. Die vom Schrittmotor 1 im Abrufbetrieb selbst geregelte Be,çhleunigungsphase ist nunmehr abgeschlossen, und im Datenspeicher 12 sind die von den Reibungs-, Last- und Drehmomentverhältnissen des Schrittmotors 1 abhängigen Zeiten zwischen den Schritten durch die Zeiten repräsentierende Datenworte in aufsteigender Reihenfolge abgespeichert.This process is repeated until the comparator 11 determines 5 that the measured time between two pulses is equal to that given Time is, the stepping motor 1 thus reaches the maximum step frequency provided Has. The comparator 11 now sends a stop signal to the timing device via line 14 8 as well as to the counting circuit 9, so that neither the times between further Impulses are measured nor the impulses themselves are counted. Simultaneously causes a Release signal on line 20 that the supply of the clock pulses from the scanner 4 interrupted to the pulse pattern generator 2 and the pulse pattern generator continues 2 with pulses at the input 21 of the intended maximum step frequency is controlled. The acceleration phase regulated by the stepper motor 1 in the call-up mode is now complete, and in the data memory 12 are the friction, load and torque ratios of the stepping motor 1 dependent times between the steps Data words representing the times are stored in ascending order.

Während der weiteren Drehung des Schrittmotors 1 werden unverändert den Schritten entsprechende Taktimpulse an den Rückwärtszähler 6 geliefert, dessen Zählerstand kontinuierlich mit dem bei Eintreffen des Stoppsignals auf Leitung 14 in der-Zählschaltung 9 enthaltenen Zählerstand im Vergleicher 13 verglichen wird.During the further rotation of the stepping motor 1 will be unchanged the steps corresponding clock pulses are supplied to the down counter 6, whose Counter reading continuously with that when the stop signal arrives on line 14 The counter reading contained in the counting circuit 9 is compared in the comparator 13.

Tritt Gleichheit der beiden Zählerstände ein, so hat die Bremsphase einzusetzen, weshalb ein Startsignal auf-Leitung 15 an den Datenspeicher 12 ausgegeben wird. Dieses Startsignal bewirkt, daß der zuletzt eingespeicherte Zeitwert an eine Zeitgeberschaltung 16 ausgegeben und ein Unterbrechungssignal auf Leitung 17 den Eingang 21 des Impulsmuster-Generators 2 sperrt. Die Zeitgeberschaltung 16 liefert nun ihrerseits nach Ablauf der von dem Datenwort repräsentierten Zeit einen lmpuls an den Impulsmuster-Generator 2, der daraufhin das nächste Impulsmuster an den Schrittmotor 1 abgibt. Gleichzeitig wird von der Zeitgeberschal tung 16 das die nächste Zeit repräsentierende Datenwort aus dem Datenspeicher 12 abgerufen.If the two counter readings are the same, then the braking phase has to be used, which is why a start signal is output on line 15 to data memory 12 will. This start signal causes the last stored time value to be sent to a Timer circuit 16 output and an interrupt signal on line 17 den Input 21 of the pulse pattern generator 2 blocks. The timer circuit 16 provides now for their part a pulse after the time represented by the data word has elapsed to the pulse pattern generator 2, which then sends the next pulse pattern to the stepper motor 1 gives up. At the same time, the timer circuit 16 is the next time representing data word is retrieved from the data memory 12.

Auf diese Weise werden die Datenworte in umgekehrter Reihenfolge nacheinander aus dem Datenspeicher 12 abgerufen, so daß der Abbremsvorgang den umgekehrten zeitlichen Verlauf aufweist wie der Beschleunigungsvorgang. Der Schrittmotor wird also mit allmählich größer werdenden Schrittabständen in die Sollposition geführt. Hat der Rückwärtszähler 6 den Stand O erreicht, so kann über einen Ausgang 18 ein zu Arretierungszwecken verwendbares Schrittmotor-Stoppsignal ausgegeben werden.In this way, the data words are consecutively in reverse order retrieved from the data memory 12, so that the braking process is reversed in time Has a course like the acceleration process. So the stepper motor is with gradually increasing step intervals in the target position. Does the Down counter 6 reaches the level O, an output 18 can be used for locking purposes usable stepper motor stop signal can be output.

Neben dem beschriebenen Ablauf wird im Vergleicher 13 auch noch ein Vergleich des Zählerstandes der Zählschaltung 9 mit der halben Gesamt-Schrittzahl für den vorgesehenen Motorweg durchgeführt. Dieser Vergleich ist dann von Bedeutung, wenn der vorgesehene tiotorweg so kurz ist, daß die vorgegebene maximale Schrittfrequenz vom Schrittmotor 1 nicht erreicht wird. In diesem Falle muß die Bremsphase bereits in der Mitte des Motorweges eingeleitet werden. Ist somit vom Vergleicher 11 noch kein Stoppsignal auf Leitung 14 an die Zählschaltung 9 gegeben worden, wenn die halbe Gesamt-Schrittzahl erreicht ist, so liefert der Vergleicher 13 das Stoppsignal auf Leitung 19 an die Zähischaltung 9 und die Zeitmeßeinrichtung 8, unterbricht die Zufuhr der Taktimpulse von Leitung 10 an den Impulsmuster-Generator 2 durch ein Signal auf Leitungen 15/17 und startet das Auslesen der Datenworte in umgekehrter Reihenfolge aus dem Datenspeicher 12.In addition to the sequence described, a is also used in the comparator 13 Comparison of the count of the counting circuit 9 with half the total number of steps carried out for the intended motor travel. This comparison is then important if the intended tiotorweg is so short that the specified maximum step frequency is not reached by stepper motor 1. In this case, the braking phase must already be initiated in the middle of the motor path. Is therefore still from the comparator 11 no stop signal on line 14 has been given to the counting circuit 9 when the half the total number of steps is reached, the comparator 13 delivers the stop signal on line 19 to the counting circuit 9 and the timing device 8, interrupts the supply of the clock pulses from line 10 to the pulse pattern generator 2 by a signal on lines 15/17 and starts reading out the data words in reverse Sequence from the data memory 12.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims: 1. Method for the controlled braking of a stepper motor up to a target position, its acceleration by triggering winding control pulses with the frequency of clock pulses caused by one with the engine running synchronized clock generator are generated, d u r c h e k to e n n z e i c h n e t that during the acceleration the time interval between successive Clock pulses determined, the time intervals representing data words in the The order of their occurrence is stored in a memory and the clock pulses are counted and that from a number of clock pulses corresponding to the count result before the target position, the data words in reverse order from the memory read out and the winding control pulses in the represented by the data words time interval can be output to the stepper motor.

2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that after executing half the number of steps between the start and target position the storage of the data words and the counting of the clock pulses are ended and then the stepper motor is controlled from the memory.

3 The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that a maximum step frequency for the stepper motor by entering a representing the corresponding time interval between two clock pulses hatenwortes can be specified, when reached the Save of the data words and the counting of the clock pulses finished and the stepper motor with Pulses of the specified step frequency are controlled until the stepper motor a number of steps corresponding to the count result is in front of the target position.

4. The method according to claim 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that after executing half the number of steps between the start and target position before the specified maximum step frequency is reached, the Data words and the counting of the clock pulses are ended and the control of the Stepper motor takes place from the memory.