DE2014347C3 - Regelsystem zur Einstellung eines Druckwerkelements in eine gewählte Stellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein digitales Regelsystem zur

ίο Einstellung des Rotors eines Schrittmotors in eine gewählte Stellung, wobei am Umfang des Rotors mehrere nacheinander einschaltbare Spulen zur Erzeugung eines Drehfeldes angeordnet sind, mit einem Sollwertgeber, einem Istwertgeberund einem Vergleichsglied.

Es ist bekannt (USA.-Patentschrift 2 864 044), bei einer Lageregelung für ein Geschütz od. dgl., das von einem Radargerät eine Führungsgröße, z. B. zur Bahnverfolgung eines Flugkörpers, zugeführt erhält, die

ao durch die Führungsgröße vorgegebene neue Stellung nach dem Kriterium des kleinsten Winkelwegs anzusteuern. Die hierzu verwendete, unter anderem mit Relais arbeitende Schaltung ist jedoch z. B. dort zu langsam, wo es darum geht, einen Schrittmotor äußerst rasch in eine neue Stellung zu bringen, wie dies z. B. dort erforderlich ist, wo Belege (Schecks od. dgl.) bei ihrem Durchlauf durch ein Gerät rasch mit Daten bedruckt werden müssen, die später maschinell abgelesen werden sollen, wo es also neben Schnelligkeit auch sehr darauf ankommt, daß der Druck sehr genau erfolgt, damit z. B. die Abstände zwischen den einzelnen Zahlen oder Buchstaben genau stimmen.

Zur digitalen Lageregelung von Schrittmotoren ist es ferner bekannt (L'SA%Patentschrift 3 374 410). das Drehfeld des Schrittmotors nach Durchlaufen der Häifie der insgesamt erforderlichen Schritte zu reversicrcn, um den Schrittmotor bis zum Erreichen der Sollstellung abzubremsen. Kommt hierbei, z. B. durch Widerstände des Antriebs, derSchriumotorzu fi tih zum Stillstand, so muß der Motor erneut beschleunigt und dann wieder abgebremst werden, was den Re.vlvorgang wesentlich verzögert. Außerdem arbeitet diese bekannte Einrichtung nur in der ihr jeweils vorgegebenen Richtung, kann also nicht selbsttätig dc:i kürzesten Weg 111 die gewählte neue Stellung auswählen, wodurch in vielen Eäl'en erhebliche zusätzliche Zeitverluste entstehen.

lerner ist es bei Schrittmotoren bekannt (I SA.-Patenischrift 3385 984), zur Unterdrückung von Resonanzerscheinungen, welche sonst bei bestimmten Schrittgeschwindigkeiten auftreten, die Wicklungen dieses Motors stä

mit einem Cileitstrom zu bcaulschlagen und so eine magnetische Dämpfung zu erzielen. Diese Dämpfung macht aber insgesamt den Motor träger, verlangsamt also die Stellgc . hwindigkcit und erhöht auch in unerwünschter Weise die Verluste im Motor.

I erner ist es aus der Literaturstelle »MaschinenniarM·. 1^l'M. Nr. 75. S ·><- bis 98 i'iki 119 bis i 12. be-

f>n kaum. Lüün Sch:i;;motor durch Ii regen einer PoI-w iil lung abzubremsen und dadurch an Stelle eines I ^erschwingen^ eine asv mptotischc Dämpfung /u bcwiiken. Hierdurch wird abc psgesaml das Erreichen der ^v .·.ähllen Stellung verzögert, da die Dämpfung bei Jicser K'l.aninVn Anordnin : entsprechend ihrer < 'harakieristik ein langsame·- Hnlanfen in du g.ew.^:ih!te Stellung Iwvirkt

I s ist deshalb eine Aufgabe tier I.r1indi:m\ ein diYi-

lales Regelsystem für einen Schrittmotor zu schaffen, mit dessen Hilfe ein Druckwerkelement, z. B. zum Bedrucken von Belegen mit magnetisch lesbarer Farbe, schnell und dabei genau — zum Vermeiden schlecht lesbarer oder sonstwie ungenauer Dracke — in die gewählte Stellung gebracht werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem eingangs genannten Regelsystem dadurch erreicht, daß dieses zur Betätigung eines Druckwerkelements ausgebildet ist, daß der Istwertgeber mit dem Druckvverkelement zum Abfühlen von dessen jeweiliger Stellung in Antriebsverbindung steht, daß zur Drehrichtungssteuerung des Rotors nach dem Kriterium des kleinsten Winkelweges zwischen der gegenwärtigen und einer gewählten neuen Stellung des Druckwerkelements eine Drehrichtungssteuereinheit vorgesehen ist und daß eine von dem Vergleichsglied gesteuerte Dämpfungssteuerung vorgesehen ist, welche beim Erreichen der gewählten Stellung des Druckwerkelements eine Erregung von mindestens einem Teil der nicht erregten Spulen bewirkt, um ein schnelles und stark gedämpftes Anhalten des Rotors in der gewählten neuen Stellung zu bewirken.

Das Druckwerkelement wird also sehr schnell, nämlich nach dem Kriterium des kleinsten Winkelwegs, in seine neue Lage gebracht, und die Dämpfung wird erst dann wirksam, wenn das Vergleichsglied das Erreichen der gewählten neuen Stellung feststellt, d. h., das Einlaufen in diese Stellung erfolgt mit relativ hoher Geschwindigkeit, und erst dann setzt der Dämpfvorgang rasch und wirkungsvoll ein, um einen gut lesbaren Abdruck zu erzielen.

Dabei geht man mit Vorteil so vor. daß eine reduzierte Spannung an die genannten nicht erregten Spulen angelegt wird und daß die Dämpfungssteucrung diese Spannung an die der augenblicklich erregten Spule benachbarten Spulen legt, um so die Bewegung des Rotors anzuhalten und diesen in der gewählten neuen Stellung festzuhalten.

Zweckmäßig wird das Regelsystem außerdem so ausgebildet, daß ein Zcitgl'ed vorgesehen isi. welches die Spannung von den genannten, zuvor nicht erregten Spulen abschaltet, nachdem sich der Rotor eine vorgegebene Zeitspanne lang in der gewählten neuen Stellung befunden hat.

Ein erlindungsgemäß ausgebildetes Regelsystem hat sich in der Praxis bei Druckwerken zum Bedrucken von durchlaufenden Scheckfoinuilaren od. dgl. ausgezeichnet bewährt.

In der Zeichnung ist ein Ausfü'mingsbeispiel dargestellt. l:s zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemälx η Regelsystems,

F i g. 2 ein Schaubild zurDarstellungdcsZusammenhangs zwischen den Schaltuiigsdiagrammen der F i g. 3, 4, 5 und 6,

F i g. 3, 4. 5 und 6 Schaltungszeichnungen des Systems nach F i g. 1,

F ι g. 7 eine Darstellung des zeitlichen Ablaufs der Vorgänge im System na~h I- i c 1,

F i g. 8 eine raumbildliche Darstellung zur Erläuterung einiger der Teile der Fig. 1.

F i g. 9 eine Draufsicht auf eines de. Ίdie der 1 ι g. 8,

F ι g. 10 eine Tabelle, welche die Drehfolge des Rotors der F i g. 1 bei Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn darstellt,

Fig. 11 eine Tabelle analog derjenige;, nach F ig. !0, ,.clchc die Drehfolge de» Rotors der ί ι g. 1 bei Drehung im Uhrzeigersinn da: -teilt, und

F i g. 12 eine schaubildliche Darstellung des Verlaufs der Lageänderung über der Zeit bei dem System nach F i g. 1.

F i g. 1 zeigt als Blockdiagramm ein Servomotor-Regelsystem mit einem als Typenrad oder Typenträger 20 ausgebildeten Druckwerkelement. Das Servomotor-Regelsystem weist eine Vorrichtung zur Eingabe von Informationen auf, z. B. eine Tastatur 22, der eine Information zur Auswahl der nächsten Stellung des Typenrades 20 zuführbar ist. Die neu gewählte Stellung wird über ein Vergleichsglied 24 mit der zuvor gewählten Stellung verglichen, wie sie durch einen zur Rückmeldung dienenden Istwertgeber 25 im Synchronismus mit dem Typenrad 20 angezeigt wird. Der

Signalausgang des Vergleichsglieds 24, das den Winkelunterschied oder Weg zwischen der gegenwärtigen Stellung und der neu gewählten Stellung anzeigt, wird in geeigneter Weise elektrisch einer Spulensteuerun^seinheit 30 zugeführt, weiche die Erregung von Spulen-

treiberstufen 32 steuert, die ihrerseits die Verdrehung des Rotors 28 eines Schrittschalt-Servomotors 39 (F i g. 8) bewirken.

Dk Signale von Istwertgeber 25 und der Tastatur 22 werden auch in einer Drehricluungssteuerungseinheit 34 verglichen, um die Drehrichtung des Rotors 28 zu bestimmen, so daß das Typenrad 20 auf dem kleinstmöglichen Winkelweg eine neu gewählte Stellung erreicht. Der größte Winkelweg des Typenrads 20 zwischen zwei beliebigen wählbaren Stellungen beträgt deshalb 180 .

Nach der Bestimmung der Drehrichtung und des YViiikelwegs erzeugt ein Impulsgenerator eine Anzahl elektrischer Impulse, die im folgenden als Lagesteueruiv's-Taktimpulse PCC bezeichnet werden und die ausreichen, um eine Drehung des Rotors 28 in die gewühlte Stellung zu bewirken. Wie in den F i g. 1 und 5 dargestellt, werden die Lagestcuerungs-Taktiinpulse der Spulensteuereinheit 30 zugeführt, um nacheinander die Induktionsspulen 35, 37 und 41 (F i g. 5) des Schrillschaltmotors 39 zu erregen und dadurch den Rotor 28 zu verdrehen. Die Reihenfolge der Erregung der Spulen 35. 37 und 41 wird durch die Drehrichtungssteuercinheit 34 bestimmt, wodurch eine Drehung des Rotors 28 in beiden Richtungen ermöglicht wird.

F ι g. 10 zeigt die Reihenfolge der Erregung für Drehung des Rotors 28 entgegen dem Uhrzeigersinn entsprechend dem Signal CClV 114 in den F i g. 4 und 5.

Fig. Il zeigt die Reihenfolge der Erregung der Spulen 35, 37 und 41 für Drelr.ing im Uhrzeigersinn entsprechend dem Signal CW 116 in den F i g. 4 und 5.

In den F ig. 10 und 11 bedeuten DAFF und DBFF die beiden Treiber-Flipflops 118 und 119 der F i g. 5.

Ist das Typenrad 20 in der gewählten Stellung bei einer gewählten Type positioniert, wie das durch das Vergleichsglied 24 bestimmt wird, dann wird einer Rotordämpfungs-Steuereinheit 38 ein elektrisches Signal zugeführt, um die Drehung des Rotors 28 anzu-

'o halten und um in Zusammenarbeit mit der Spulentreibereinheil 32 das T\ penrad 20 gegen Schwingungen festzuhalten und dadurch Ungcnauigkeiten beim Typenabstand zu eliminieren.

F i g. 8 zeigt eine rauinbildhche. aiiseinandergezo-

f'5 gene Darstellung \on einigen da komponenten des System- der Fig. 1. einschließlich des Schrittschaltmotor 39. Der Rotor 2" de.- Motors 39 ist über ein Untersetzungsgetriebe 40 mit einer angetriebenen

Weile 42 verbunden, an der das Typenrad 20 befestigt ist, weiches, wie in F i g. 8 dargestellt, bei m Ausführungsbeispiel 15 Schreibsteliungcn aufweist. (Die Zahl der Schreibstellungen kann selbstverständlich entsprechend den Bedürfnissen größer oder kleiner gewählt werden.)

Unterhalb des Typeniads 20 und mit diesem fluchtend ist auf der Welle 42 eine Scheibe 26 mit einer Anzahl von kodierten Stellungen angeordnet. Jede kodierte Stellung entspricht einer Schreibstellung des Typeniads 20. An der äußersten Umfangsbahn der Scheibe 26 ist eine Anzahl von Schlitzen 44 angeordnet, welche voneinander jeweils den gleLhen Winkelabstand haben und den Impulsgenerator 36 steuern, damit er bei jeder Schreibstellung einen Impuls erzeugt. Im Abstand von der einen Seite der Scheibe 25 (bezogen auf F i g. 8 unterhalb der Scheibe 26) beiindet sich eine ortsfeste Platte mit einer Anzahl Fotozellen 45, von denen jede einen Teil der CODE-Darstellung jeder Schreibstellung repräsentiert. Diese Platte mit den Fotozellen 45 sowie deren Verbind ing mit der Schaltung ist auch in F i g. 6 dargestellt.

Auf der Platte sind vier Fotozellen 45 dargestellt, welche die Binärwerte für Eins Zwei. Vier und Acht darstellen; ferner ist als Kommutierglied eine Foto-/eile 122 für die lmpulserzeugungs-Urnfangsbahn (Schlitze 44) vorgesehen. Auf der gegenüber'iegenden (in F i g. 8: oberen) Seite der Scheibe 26 befindet sich im Abstand von dieser und mit den verschiedenen Fotozellen fluchtend auf einer ortsfesten Platte eine Anzahl von Lampen 47 und 124 zur Erregung der Fotozellen, und zwar ist ie ,." Γ · g. S dsraestci.i, jeder Fotozelle eine Lampe zugeordnet.

Arbeitsweise

OJ

Die Arbeitsweise des Regelsystems wird im folgenden unter Hinweis auf die F i μ. 2 bis 7 bc-chrieber,. Das Blockdiagramm der F i g. 2 zeigt eic Dv/.iehung zwischen den verschiedenen, m den F i g. 3. 4, 5 und 6 dargestellten Teilen der Schaltung. Die grafische Darstellung des zeitlichen Ablaufs nach Fig." dient zur Korrelation der verschiedenen, in den Schaltelementen der F i g. 3 bis 6 erhaltenen Signale.

In den Schaltungen nach den F i g. 3, 4, 5 und 6 sind alle dargestellten Flipflops vom J-A'-Typ. Sie werden negativ getriggert, und dort, wo der Triggereingang »Γ« benutzt wird, wird der Flipflop von einem Impuls auf der Triggerleitung gesteuert. Alle Verknüpfungsglieder sind positive UND- oder ODER-Güeder. Folglich müssen, damit ein Ausgangssignal von einem UND-Glied den Wert »Einst hat, alle Eingangssignale den Wert »Eins« haben, und ebenso muß, damit das Ausgangssignal von einem ODER-Glied den Wert »Eins« hat, mindestens ein Eingangssignal den Wert »Eins« haben.

In den F i g. 3, 4, 5 und 6 sind ferner Impulsnormierstufen dargestellt und mit PS bezeichnet; diese Schaltglieder werden positiv getriggert und erzeugen einen einzigen, diskreten Impuls bei jedem getriggerten Eingangssignal. Beim Ausführungsbeispiel ist das Spannungsniveau für ein »Eins«-Signal plus 5 Volt, und das Spannungsniveau für ein »Null«-Signal ist Masse.

In F i g. 3 ist die Tastatur 22 durch einen Tastatur- Kodierer 50 und einen von einer Taste 48 betätigbaren Schalter 46 dargestellt. Die Taste 48 kann eine der Informationstasten sein, wie sie normalerweise in einer Tastatur zu finden sind, z. B. bei Buchungsmaschinen. Zur Erläuterung der Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels sei angenommen, daß die Taste 48 den Dezimal wert »Sieben« darstellt, was im folgenden als »die gewählte Stellung« bezeichnet wird: die zuvor gewählte, also gegenwärtige Stellung des Typenrades 20 soll »Drei« sein.

Der Schalter 46 repräsentiert die verschieden^ 1 Schaltglieder, welche durch das Anschlagen der einzelnen Tasten, z. R. der Taste 48, betätigt werde:;, cm ein Arbeiten des Systems auszulösen.

Eine der Funktionen des Schalters 46 ist es. einen S'romkreis zwischen einer Spannungsquelle 5! und dem Kodieter 50 herzustellen, um den Wert der Taste 48 elektrisch in den Kodierer 50 zu übertragen. Da, wie erläutert, die Taste 48 den Dezimalwert »Sieben« repräsentiert, sind die Ausgänge de-- Kodierers mit dem logischen Wert »Eins« die Ausgänge Rl. R2, R4 uiiii RS.

Eine andere Funktion des Kodierers 50 ist e>. <.in elektrisches Signal 53 zu erzeugen, um die Startbedingungen des Systems festzulegen. Dieses Signal 53 ist ein Impuls und wird im folgenden »START« genannt. Es steuert elektrisch die Startbedingungen der verschiedenen Schaltelemente des Systems. In F i g. ? wird dieses Signal dem /Eingang des Drehrichtur.gssteuerflipfiops 52 in der Richtungssieucreinheit 34 zugeführt und bewirkt, daß der Fiipilup 52 auf seinen birären .>Eins<< oder DC-Signalausgang 54 umschaltet. Das !>START«-Signal wird auch den Rückstellen ngängen der drei Flipflops 60, 62 und 64 des >>A«-ZäLiers5S (F i g. 3) und den vier Flipflops 68, 70, 72 und 74 des dB «-Zählers 66 iFig. 4) zugeführt und bewirkt, daß die^c FKpilops auf ihre binären Null-AusgänLV unschalten.

Wie bereits erläutert, besteht die Funktion der Drehnchtungss-t.euerpjnheit 34 darin, diejenige Prehrichtungdes Rotors 28 zu bestimmen, weiche den kleinster. Winkelweg zwischen der Gewählten Stellung, und der gegenwärtigen Stellung des Typenrads 20 erfordert. Dies v.ird in der Weise circiut, daßman zunäelw ;tie normale Drehnchtung des Rotors 28 wählt, welche beim Ausführungsbeispiel entgegen dem Lhr/eigersinn verläuft. Mit Hilfe eines schnellen Zählers 66. der zuvor auf den binären Wert der gewählten Stellung eingestellt worden war. wird dann ein Zählerstand er cue:. welcher gleich dem Binärwert der gewählten Steilurc plus dem Binärwert einer Zahl ist, die gleich der Hälfte der Drehstcllungen des Rotors ist. Bei jedem Weilerschalten des Zählers 66 wird der binäre Auseangswert des Zählers mit dem vom Tstwertgeber 25 angezeigten Binärwert der gegenwärtigen Stellung des Rot--rs verglichen, und falls eine Übereinstimmung auftritt, 'st die normale Drehrichtung des Rotors 28 nicht richtig.

Ein erstes Beispiel: Die gegenwärtige Stellung sei »Drei«, die neu gewählte Stellung »Sieben«. Dann wird der Zähler 66 zunächst auf »Sieben« voreingestellt und dann um die halbe Zahl der Schreibsteliungcn, also Sieben, auf 14 hochgezählt. Fine Übereinstimmung tritt hierbei nicht auf, d. h., die Drehrichtung (entgegen dem Uhrzeigersinn) ist richtig.

Ein zweites Beispie!: Die gegenwärtige Stellung sei »Zehn«, die neu gewählte Stellung »Sieben«. Der Zähler 66 wird auf »Sieben« voreingestellt und dann um sieben hochgezählt. Bei der Zählerstellung »Zehn* tritt eine Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Stellung auf, d. h., die normale Drehrichtung ist nicht richtig, und es wird auf Drehung im Uhrzeigersinn umgeschaltet.

Wie in den F i g. 3 und 4 dargestellt, weisi die Dreh-

tkliiungssieucreinheil 34 einen Oszil'ator 56. eine-i Eeistutigen Zähler 58 genannt >Ά<-/;ιhi.·ι mil Flipips 60, 62 und 64. eine;¹· schnellen, vierstufigen Z.äh-66 genannt »Bc-Zählcr mit i-iiptlops 68, 70. 72 und ^4 sowie einen Komparator 76 auf. Das Aufgangs- ' $ignal des Isoniparators 76 steuert de ι Drehncf.iungs-Mcucrlliptlop 78, der seinerseits die Drehrichtung des Hotors 28 steuert. In der [)rehr!clitiin.|!ssieucreinhc't34 Werden mehrere Signale erzeugt, iim ;lic Drehnchtung <es Rotors 28 auszuwählen. Die gewühlte Siellungs-Hummer, die, wie erläutert, hier »Sieben· sein soll. Wird durch ein Signal 80, im folgenden als Rl,\ .V-Si;.^;.nal bezeichnet, in den "!!«-Zähler 66 vorangestellt. Dieses Signal dient also zur Lingabe des nächsten Symbols. t)as Signal Λ/.V.S" ist durch die folgende Gleichung definiert:

RIXS - Oszillator · OC-.4 1/· .-12/· 14'.

Hierbei bedeutet »Oszillator« den ImpuNau^gang des Oszillators 56; >>OC« den inären »Fins<-Ausgang 54 des Drchnchuingssteuerflipliops 52: und Ali. Al'. M/ die binärer. ''Null«-Ausgänge von jeder der drei Suifen iles ».!».-Zählers 58, die einen Zählerstand Null anzeigen

Der B«-Zähler66 \w\\ durch das Signal CTO 82 b)'laufgezählt: dieses Signal wir-.! durch die folgende f -f'i'.'tiuna definiert:

Ci η - Oszillator · OC" ■ (A \ - Al

A4).

gang -S de-. Dämpfiingss'.euerflipflops 95 zugeführt, um das DÄMPFF.N-Signal I3(r(vgl. auch 1 i ^. Ί) um den Roiorspulen 35. 37 und 41 abzuschalten. RIXS ist nicht im CTO-Signal enthalten, da ein Hingang, der heim I. ND-Cilied 96 den ».Wähler 5-8 repräsentiert, die Negation de- ■ <A< -. "ähler-S.ignals im 1¹ND-GUCd 84 ist.

Der Ausgang des ODFR-Glieds 86 zählt den »A<Zähler 58 hinauf. Beim achten Ir.ipuK «erden sowohl der Drchriehlimi'ssieuerilipriop 52 wie der Λ '--/abler 58 riickgestclll.

1 ■'i g. 4 . eigt die Scha'iiung des »B'-Zählers 66 und des Komparators 76 zur Bestimmung der Drchrichtung des Rotors 28. Der »B<-Zähler 66 ist ein abgewandelter Zähler, der gemäß der folgenden Tabelle zählt. Die Abwandlung wird mittels des NlCI lT-Cilieds (Inverters) 91 erreicht, welches mit den ODI R-Gliedern93 und 97 zusammenwirkt

Bezüglich del Bedeutung dci einzelnen lc-ne der ^l. -ie,.hung k.;nn aiii die vorhergehende ' !lei-.lvaiig vervs :c.-.en werden Aus dein ,'"c-nii (.·( I .'2 .-t4)gc!it hervor. da!i C I. O 82 ein Signal lsi. welches sieben 1''szillaioiimpulse aufvvcist. ■:'.. h. der halben Zahl der Sehrcibstellungen .uid damit der Drehstellungen des Riuor.s 28 nacli dem -Vusiulmingsbeispiei cniM-nciVi. Da-. Signal RISS 80 entspricht dagegen einem einzigen

!Vi-Oszillator 5(> (t- i g. 3V der 111 den beiden vorhergehenden Gleichungen '.π ommi. kann von beliebiger Bauart sein und ha! be -V₁ Ausfü'irungsbeispiei eine ir.ipulswicderliohmgspci . de von (1 Mikrosckiinden. Innerhalb von d Mikrosekundcn nach der I m.-chaltunsz des Riehiungssteuerungsilipllops 52 wird deshalb im \:ND-Glicd84 (I- i g. 3") das Signal RlXS 80 erzen szt. und dieses Sicnal wird einem Hingang des OD1.R-C .licds 86 zugeführt, um den -.-V-Zähler 58 , u Wihlen. und es wird auch den \'crknüpl'ung--s_l;haiiplicdcrn 88. 9(1. 92 und ¹M des .,».-Zählers 66 zugeführt, so daß der binäre W crt der gewählten Stellung im "»«.-Zähler 66 gesetzt wird. Diese Verknüpfiuigsgiicder sind in I i g. 4 durch die vier, jeweils zwei I ingänge aufwehenden UND-Glieder 88.90. 92 und 94 dargestellt, die jeweils mit dem dominierenden Setzeingang.S' jedes der Zählerllipllops 68. 7(1. 72 und 74 individuell verbunden sind. Wie in 1 i g. 4 dargestellt, wird das Signal RIXS 80 dem A'-Fingang des Rotordrehnchtungs-Steiicrilipflops 78 zugeführt, iler diesen 1 lip- flip 78 auf den binären Ausgang Null zurückschallet, nämlich das Signal CCM' 116. das eine Drehung des Rotors 28 entgegen dem Uhrzeigersinn anzeigt. Dies ist die normale Drehrichtung des Rotors 28, und sie wird geändert, falls sich die gewählte Stellung innerhalb von sieben Stellungen ab der gegenwärtigen Stellung befindet, wie das vom Komparator 76 bestimmt wird. In F" i g. 6 wird RlXS dem dominierenden Setzein-

/ühlersiaml	(i	'.ihlci <<<	1 (C	ie wählte	Sicihinc
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Wie in 1 i g ^ dargestellt, steh! der Rotor 28 übe! z.wei Zahnräder 40 mit der Welle 42 in Antriebsverbindung, und deshalb ergibt eine Drehung des Rotors 28 im Uhrzeigersinn (Pte;l C"H 'leine Drehungd.es Typenrads 20 entgegen dem Uhrzeigersinn.

Wie bereits erläutert, wird die gewählte Stellung (im Beispiel: -SiebenM über die drei UND-Glieder 88. 90 und 92 im ■ -»«-Zähler 66 voreingestcHt. Die gegenwänigc Stellung (im Beispiel: "Drei··) wird \on der Scheibe 26 (I- 1 g. '·'! abgefühli. und /war wird sie iibci ein 1 otozellensystem komakllos \on der Codescheibe 26 abizclcs.cn. Die-Cs boto/ellensvsiem hat für jetlc Binärbitstellung einen Ii reger 47 in form einer Lichtquelle sowie eine I οίο- oder Sonnen/eile 45. In 1- i g. ( ist dies schemalisch dargestellt: die elektrischen Aus gänge der 1 oto/ellen 45 sind dort elektrisch mit eine; Anzahl von Verstärkern verbunden, nämlich den Ycr stärkern 99. KK), 1Oi und 102. 1 erner ist ein Verstärke 98 vorgesehen, welcher elektrisch mit der Fotozelle 121 verbunden ist. Die Verstärker 98 bis 102 haben je wcils zwei zueinander komplementäre Atisgänce. voi denen jeweils bei jeder gegebenen Stellung des Typen rads nur einer den logischen Wert »Fins«· hat.

Alle acht Ausgänge PCI, PCX . PCI, PCI, PCA, PC4I, PC8 und PCS der Verstärker 99 bis 10 werden in den acht UND-Gliedern 106 bis einschlief lieh 113 (F i g. 4) mit den acht Ausgängen des »B*-Zäl·

lers 66 logisch verknüpft, und zwar im Komparator76. Der Komparatorausgang wird vom NICHT-Glied 105 lügisch invertiert, einer ImpiiNnormier^tufc 115 zugeführt und über ein UND-Glied 104 dem ./-1 ■ ingang des Rüiordrehriehtungs-Steuerfiipflops 78 zugefiihrt. Der zv,eiie Eingang des UND-Glieds 104 ist der hinäre-Lins-Einganp. DC 54. vom Rit-tiiung^.stciicrtlipflop 52. zur Steuerung des Rotordrehrichtuncs-Steuerflipflops 78.

Der Ausgang des Komparator* 78 hat den logischen Wert »Eins,*, wenn bei einem der acht UND-GliederlO6 bis einschließlich 113 beide Eingänge den logischen Wert »Eins« haben. Das NICHT-Glicd 105 ändert das Komparatorausgangssignal in ein Signal mit dem logischen Wert »Null«, das die Impulsnormierstufe 115 nicht triggert. Wenn während der sieben Impulse des ΓίΌ-Signals 80 (\gl. Fig. 7) alle UND-Glieder 106 bis einschließlich 113 den logischen Wert ■■ Nu11'■ haben, bekommt der Ausgang des NICHT-Glicds 105 den logischen Wert »Eins<·. und die Impulsnormierstufe 115 erzeugt einen Ausgangsimpuls. Der Rotordrehrichtungs-Steuerflipflop 78 wird gesetzt, und die Drehrichtung des Rotors 28 wird von einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn (Cdi) in eine Richtung entsprechend dem Uhrzeigersinn (ClV)geändert. Die Ausgangssignale CW 114 uI'd CCW 116 des Rotordrehrichtungs-Steuerflipflops 78 steuern die logischen Verknüpfungsschaltungen für die SpulentreiberfiipnYps DAFFIlS und DBFFlW. wie das in F- ig. 5 dargestellt ist. Die logische Folge dieser beiden Flipflops 118 und 119 steuert die Folge der Erregung der Induktionsspulen 35, M und 41 des Schrittschaltmotors 39. die Hui die Achse des Rotors 28 herum angeordnet sind Die F i g. 10 und ! 1 zogen in Tabellenform die Schaltfolge jedes der Fhpflops 118 und 119. die den Rotor28 entweder entgegen dem Uhrzeigersinn (F i g. 10) oder ιΓΠ Uhrzeigersinn (I i g. 1 ι) rotieren laßt.

F i g. 7 gibt den zeitlichen Ablauf wieder. Nach dem Startimpuls 53 wird zunächst das Signal Ä/.V5 80 für die Eingabe erzeugt, das. wie erläutert, einem Impuls des Oszillators 56 entspricht. Sodann wird das Signal CUD 82 erzeugt, das. wie erläutert, aus sieben Impulsen des Oszillators 56 besteht. Bis zum Ende dieses Signals befindet sich das Typenrad 20 immer noch in Stellung 3. Am Ende des Signals CL¹D 82 wird der Drehrichtungssteuerflipfiop 52 rückgestellt. Abhängig vom Schaltzustand des Rotordrehrichtungs-Steuerflipflops 78 wird die Induktionsspule bei der Stellung3 erregt. Da beispielsweise der Rotor 28 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden soll und die Induktionsspule 37 erregt ist, wenn sich das Typenrad 20 in Stellung 3 befindet, *ird die benachbarte Induktionsspule 35 erregt, um das Typenrad 20 zu drehen.

Der Uagesteuerungs-Taktimpuls PCC 120' wird im Impulsgenerator 36 (F i g. 6) erzeugt. Hierzu sind, wie bereits erläutert, in der Codescheibe 26 eine Anzahl von Randschlitzen 44 längs deren Umfangsbann vorgesehen, und diese werden kontaktlos von einem fotoelektrischen System abgefühlt, das die Erregerlampe 124, die Fotozelle 122 und den Verstärker 98 umfaßt, welcher, wie bereits erläutert, zwei zueinander komplementäre Ausgänge aufweist, nämlich einen ersten Ausganc 129 und einen zweiten Ausgang 148. Der erste Ausgang 129 ist mit einem Eingang eines UND-Glieds 126 verbunden, um die Impulsnormierstufc 127 zu triggern, die das Signal PCC 120 bildet.

Verschiedene Bedingungen sind erforderlich, um das Signal PCC 120 zu erzeugen; diese sind

1. da.·, Vorhandensein eines Randschützes 44 im Strahlengang zwischen der Fotozelle 122 und der Frregerlampe 124. wodurch der erste Ausgangl29 des Verstärkers 98 da> logische Ausgangssignal -Fms. ei hält:

2. die Bedingung, daß keine Übereinstimmung zwischen der gewählten Stellung — repräsentiert durch die Ausgänge Λ1, Rl. RA und /?8 --- und der gegenwärtigen Stellung — repräsentiert durch

PCi. PCI. PCA und PC% des Typenrads 20. wie bestimmt durch die acht L¹ND Glieder des Kornparators 128 —- vorliegt:

3. der binäre Null-Ausgang DC 131 des Richtungs-,₅ steuerflipflops 52 und

4. der binäre Eins-Ausgang des Dämpfungsstcjcrflipilops 95.

Beim vorliegenden AiisfiiVungsbeispiel setzt das ao Signal PCC 120 den SpuIcntr-jiber~D£'■ '"119 nach der folgenden Gleichung:

DBFF

DAtF- CCH ■ FCC

Das Ausgangssigna! des UND-G;:ed< 132. weiches den Spulentreibertransistor 134 Steuer;, erhält den logischen Wert »Null··, und das Ausgangssignal des UND-Glieds 133 erhält den logischen Wen -1 ins,., macht den Spulentreibertransistor 142 leitend und erregt da 'iit die Spule 35. Da der Emitter 138 des Transistors 142 an Masse iiegi. liegt der volle Wen der von der Spannungsquellc 140 abgegebenen Spannung i ·.:, an der Induktionsspule 35. Die Umschaltung dos FIipflops DBFF 119 verhindert gleichzeitig, daß die beiden anderen Spulentreibertransistoren 134 und I.Vi leitend werden.

Der Rotor 28 rotiert enig-gen dem Uhr-cig.tskt; durch die Stellungen 4. 5 und 6 des Typenracis 20. \w;i keine Übereinstimmung zwischen der gewählten Stellung — angezeigt durch die AusgangsMgnaie Rl, Rl. RA und RS — und der jeweiligen Typenradstelhing festgestellt wird, wie sie durch den Istwertgeber 25 im Komparator 128 der F 1 g. 6 angezeigt wird. Dies ist in F i g. 7 durch die Signale in der obersten Zeile dargestellt: die einzigen sich ändernden Signale sind dabei die Spannungen an den Spulen 35, 37 und 41. und zwar infolge der Umschaltung der FIipflops DAFF 118 und DBFF 119 entsprechend der Tabelle nach F i g. UV Nach dem Verlassen der Stellung 6 ist die nächste Stellung die gewählte Stellung; diese muß als solche identifiziert werden, ehe die Spule 37 erregt wird. Um dies zu erreichen, muß das Verhältnis zwischen den Randschlitzen 44 der Scheibe 26 und den Ausnehmungen 144 für das Anzeigen des binären Werts der Tvpenradstellung aufrechterhalten werden. Der Schlitz 44 muß jeweils in seiner Gesamtheit im Winkelbörsen der Ausnehmungen 144 einer gegebenen Typenradsteilung liegen. Da es sich um ein System handelt, das in beiden Drehrichtungen arbeiten kann, liegt der Randschlitz für eine Typenradstellung jeweils längs den radialen Zentrumslinien der Ausnehmungen 144. Die Breite eines Randschützes 44 beträgt jeweils etwa die Hälfte der Breite der Ausnehmungen 144 und ermöglicht so. daß die zur Stellungsanzeige dienenden Fotozellen 45 »abgeiesen« werden, bevor die Fotozelle 122 für die Randscblitzc 44 »abgelesen« wird.

Wenn im Komparator 128 die Übereinstimmung zwischen der gegenwärtigen Stellung und der gewählten

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Stellung auftritt, so erhalt der Auseaiigdcs UND-( iheds Wenn die augenblickliche Stellung des Rotors 28 der

126den logischen Wert »Null·, um ein weiteres Schalten gewünschten Stellung entspricht, stellt das Ausgangs-

der Flipflops I)AlI⁷ I 18 und DIiI-'!-' 119 7\\ \crhindern. signal des Komparatois 12S den Dämpfungs-Steue!-

Da-. Ausgang.ssignal des Komparator·; 12X ■■'. ird durch fiipfl:"*]-» *J5 (Γ ι g. (■>) zurück und bewirkt, daß dei

<.las NlCIIT-Glied 14(i invertiert und dem λ-Ι ingang 5 Dämpt'ungstra'T-istor 15(1 leitend wird. Damit kann ein

des Dämpfungs-Steuei HipHops 95 zugeführt. Das Aus- Strom von der Spannungsqueüe 140 über die Glcieh-

gangssignal vom /weilen Ausgang 148 des Impuls- richtcr 154 und 156. die Spulen 37 bzw. 41, durch den

generalor-Verslärker·· *>8 bewirkt eine l'irrchaltung Strombegrenzungswiderstand 158 zum Kollektor 166

des Dämpfungs-Steuerlliptlops 95. um einen Dämp- des Transistors 150 und über letzteren nach Masse

fmiiissieuerkreis 38/u aktivieren, welcher ei'icn Steuer- i° Hießen. Der Treibcrtransistor 142 der Spule 3^, der

transistor 150, jeweils einen Gleichrichter 152. 154. beim Abgeben des letzten Lagesteuerimgs-Ί aktimpul-

156 je Spule 35, 37 bzw 41 und einen Strombecren- ses FCC 120 leitend geworden war (vgl. F i g. 7, unter

zungsv idei stand 558 aufweist. der Ziffer »6«, in der vierten Zeile von unten), bleibt wei-

F \ z. 12 zeigt grafisch das Dämpfungsverhallen des tcrhiu !ei'.cnd, und der Rotor 28 dreht sich wi-iier. bis

voiliegendcn Systems im Vergleich mit Systemen, die 15 der exakte Mittelpunkt der voll erregten Spule 35 er-

enl^edvT eine zu starke Dämpfung aufweisen (Kurve reicht ist. Es wird also an die Spule 35, die sich an der

?62) OlKi ."i wenig gedämpft sind (Kurve 164V Die exakten Lage der gewünschten Stelle befindet, die

Kurve 162 zeigt das iräge. zeitraubende Anspreche;. volle Spannung gelegt, während an die ruderen Spulen

eines /u stark gedämpften Systems. '"¹^ Kurve 164 zeigt 37 und 41 eine reduzierte Spannung gelegt wird, wie

das rasche Anspuchen und Überschwingen eines 20 das in Fig. 7 die zweite und dritte Reihe von unten

Systems i',;it hoher Verstärkung, d. h. eines zu wenig zeigen Fine weitere Drehung ist daher nicht mehr

gedämpften Systeiis. Die m einem System hoher Ver- möglich, da jede der der Spule 35 benachbarten Spulen

Stärkung vorhandene Massenträgheit bewirkt eine 37 und 41 ein Drehmoment entwickelt, von denen das

!'-.zillai^nschc Bewegung des! ypenruds 20während des eine versucht, den Rotor 28 im Uhrzeigersinn, und das

i >ämpfungsvorgangs, was unerwünscht ist. Während >5 andere versucht, den Rotor 28 entgegen dem Uhrzeiger-

uieser Schwingungszeii kann das Typenrad nicht zum sinr zu verdrehen. Es kann daher praktisch die \^-olle

Schreiben eingesetzt werden. Geschwindigkeit des Rotors 28 verwendet werden, um

Das Dämpfungssystem des w>ri:egenden S-stems das F_\penrad20 . li drehen, da kein Zeitverlust beim

zeigt ein Ansprechen nach der Kurve 160, welche das Umschalten von der Antriebssteuerung auf die Dämp·

ra-.'he. svcniu eedämruc Ansprechen des vorliegenden 3c fungssteucrung auftritt.

S\ stems ris zu dein ;'Mikt darstellt, wo die gewünschte Falls die gewählte Stellung und die gegenwärtige

Stellung 1 liier: »?<■) erreicht ist ■ u-: Ji an arbeitet das Stellung von Anfang an identisch sind, wird der Dämp·

Ssstern ais zu stark gedämpftes System und verhindert fungssteuerkreis nicht aktiviert, und der Rotor 28 wire

ein Schwingen des Rotors 28 und des Tvpenrads 20. nicht verdreht, wie das ohne weiteres aus den Schaltun·

Die Geschwindigkeit des Rotors 28 des vorliegenden 35 gen und der vorhergehenden Erläuterung hervorgeht

Systems ist also praktisch dieselbe wie bei de.'!i zu wenig Auch kann an den Dämpfungs-Steuerflipflop 95 eir

gedämpften System holier Verstärkung, doch tritt nach Zeitglied angeschaltet werden, um diesen umzusteuern

Friction der gewünschten Stellung kein Schwingen nachdem der Rotor 28 genügend lange Zeit angehaltci

au'". worden ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

' Patentansprüche:

1. Digitales Regelsystem zui Einstellung des Rotors eines Schrittmotors in eine gewählte Stellung, wobei am Umfang des Rotors mehrere nacheinander einschaltbare Spulen zur Erzeugung eines Drehfeldes angeordnet sind, mit einem Sollwertgeber, einem istwertgeber und einem Vergleichsglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelsystem zur Betätigung eines Druckwerkelements (20) ausgebildet ist, daß der Istwertgeber (25) mit dem Druckwerkelement zum Abfühlen von dessen jeweiliger Stellung in Antriebsverbindung steht, daß zur Drehrichtungssteuerung des Rotors nach dem Kriterium des kleinsten Winkelwegs zwischen der gegenwärtigen und einer gewählten neuen Stellung des Druckwerkelements eine Drehrich-.Jungssteuereinheit (34) vorgesehen ist und daß eine Von dem Vergleichsglied (24) gesteuerte Dämp- |ungssteuerung (38, 95, 130, 150) vorgesehen ist, Jvelche beim Erreichen der gewählten Stellung des JDruckwerkelements (20) eine Erregung von minde-Itens einem Teil der nicht erregten Spulen bewirkt, lim ein schnelles und stark gedämpftes Anhalten lies Rotors (28) in der gewählten neuen Stellung zu bewirken.

2. Regelsystem nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zähler (66) vorgesehen ist. Welcher zu Beginn eines Verstellvort ngs des Druckwcrkelements (20) auf einen Zahlenden ein- $tel!bar ist. welcher der gewählten Stellung des Druckwerkelemenis entspricht, daß diesem Zähler (66) vor Beginn eines Verstellvorgangs eine von der fnögliehen Zahl der Stellungen des Druck werkelemeiHs (2(1) abhängige vorgegebene Anzahl von Impulsen zur Veränderung seines Zählerstands zuführbar isi und daß cm /ur Drehrichtungssteuei ung des Rotors vorgesehener IsLomparatoi (78) einerseits an üen Ausgang dieses Zählers (66), andererseits an den Ausgang des Istwertgebers (25) angcschlo:,. .η isi.

^ RegJsystei'n nach Λη,,μι udi I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine reduzierte Spannung an die genannten nicht erregten Spulen (35, 37, 41) langeieiit wird.

4. Regelsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungssteuerung (38. 150) die vorzugsweise reduz-ierte Spannung an die der augenblicklich erregten Spule benachbarten Spulen legt, um so die Bewegung des Rotors (28) anzuhalten und diesen in der gewählten neuen Stellung festzuhalten.

\ Regelsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 His 4, dadurch gekennzcichin'i. daß em Zeilglied vorgesehen ist, welches die Spannung von den genannten, zuvor nicht erregte» Spulen abschaltet, nachdem sich der Rotor (28) eine vorgegebene Zeitspanne lana in der gewählten neuen Stellung !■»elunden hat.

6. Regelsystem nach mindestens e^neni der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einschulten der Dänipfimrssteuenmg (38, 95, 130, 150) neben einem Ausjiangv.ignai des Wigleichsglieds (24) ein Ausgangssignal (148) einer Kommutiereinrichlung (98, 122. 144) des Schritisthaltmotors (39) erforderlich ist und daß diese Kommutiereinrichtung (98. 122. !44) :o ausgeist, daß sie erst wirksam wird, nachdem der Istwertgeber (25) das Erreichen der gewählten Rotorstellung bereits gemeldet hat.