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Bildquelle: alle Bilder Siegfried Möller
schaltkreise für Schrittmotoren sowie
kundenspezifische Komplettlösungen.
Das Unternehmen ist dabei, sich sowohl
mit Einzelkomponenten als auch mit Gesamtlösungen
zur Ansteuerung von intern
kommutierten Schrittmotoren zu beschäftigen.
Die Signale DIR, LSTIM,
HSTIM, STEPR, RESET und INTCOM
sind interne Signale, die im Fall der Steuerung
durch Hardware benötigt werden
und die zur Erläuterung der internen Steuerabläufe
hilfreich sind.
Erzeugung der logischen Choppersignale
Solange keine Motortreiberschaltkreise
zur Verfügung stehen, die die Chopperimpulse
als logische Signale anbieten, ist
es die einfachste Möglichkeit, die Chopperimpulse
aus den Ansteuerspannungen
für die Motorwicklungen abzugeleiten,
wie es in Abbildung 2 dargestellt ist. Zur
Gewinnung der logischen Chopperimpulse
wird jeder Motoranschluss über einen
Spannungsteiler (R1/R2) mit dem nichtinvertierenden
Eingang eines Komparators
verbunden. Die invertierenden Eingänge
der Komparatoren sind mit einer
Komparatorspannung U Komp verbunden,
die die Schaltschwelle für die Komparatoren
definiert. Beim Choppern liegen je
Endstufe entweder die Ausgänge MA
oder MB auf einem hohen Pegel und an
dem jeweils anderen Ausgang schaltet die
Ausgangsspannung zwischen einem niedrigen
und einem hohen Spannungspegel.
Haben die Komparatoren Ausgänge mit
open collector, dann können die Ausgän-
[1]
CHA
CHB
RESET
LSPTIM
HSPTIM
DIR
Auswahlschaltung
für die Bewertung
der Signale CHA / CHB
Bewertungsschaltung
für die Dauer der
Chopperimpulse
PHAB
TAKT
INTCOM
ge der Komparatoren je Motorwicklung
in der dargestellten Weise als Oderfunktion
zusammengeschaltet werden. Durch
eine Invertierung der Chopperinformation
werden die Choppersignale in der
Form gewonnen, dass für die Signale
CHA und CHB die Stromanstiegszeit und
die Impulse während der Zeit t imp als positive
Impulse erzeugt werden.
Schaltungsstruktur einer Hardware Lösung
Der Steuerkomplex zur Steuerung eines
intern kommutierten Schrittmotors ist in
Abbildung 3 aufgezeigt und kann in die
dargestellten Funktionskomplexe aufgeteilt
werden. Über das Signal RESET
können alle Schaltungskomplexe in einen
definierten Ausgangszustand gesetzt werden.
Der Schaltungskomplex zur Erzeugung
der Phasensignale PHA, PHB und
STEPR (stepp ready) wird eingangsseitig
von den Signale LSPTIM, HSPTIM, INT-
COM und DIR gesteuert. Das Signal DIR
(direction) definiert die Drehrichtung für
den Motor, und die Signale PHA, PHB bestimmen
die Stromrichtungen in den Motorwicklungen.
Ein L/H-Übergang des Signals LSPTIM
(Low Speed Timer) erzwingt ohne Zusatzbedingung
eine Wicklungsfortschaltung
durch die Signale PHA und PHB.
Das Signal LSPTIM überträgt zusätzlich
durch die Dauer des High-Impulses an die
Bewertungsschaltung zur Bewertung der
Dauer der Chopperimpulse die Zeit t x ,
auf die jeder Chopperimpuls zu überprüfen
ist und die als Einschaltkriterium für
Schaltung zur
Erzeugung der
Signale PHA, PHB
und STEPR
Taktgenerator
PHA
PHB
STEPR
TECHNIK Feldebene
das Signal INTCOM gilt. Die Bewertungszeit
t x , die als Einschaltkriterium für
das Signal INTCOM gilt, kann mit jedem
Impuls des Signals LSPTIM geändert werden.
Die Zeit t x , die durch LSPTIM als Einschaltkriterium
für das Signal INTCOM
übertragen wurde, ist dann in der Bewertungsschaltung
für die Chopperimpulse
solange zu speichern, bis ein erneuter Impuls
des Signals LSPTIM übertragen
wird. Über das Signal LSPTIM wird der
Motor gestartet und über eine Beschleunigungskurve
in die Anlauffrequenz f Anlauf
gesteuert, gleichermaßen wird die Bremskurve
des Motors über das Signal
LSPTIM gesteuert.
Das Signal HSPTIM (high speed timer)
gibt die Zielfrequenz für den Motor vor.
Die low-Zeit von HSPTIM enthält die
Schrittzeit für die Zielfrequenz. Nur wenn
beide Signale, HSPTIM und INTCOM
high sind, erfolgt eine Wicklungsfortschaltung.
Während der Beschleunigung
und während einer Überlast für den Motor
ist der High-Speed-Timer abgelaufen,
bevor das Signal INTCOM gebildet wird
und nach high schaltet.
Läuft der Motor mit der Zielschrittfrequenz,
so schaltet das Signal INTCOM
vor dem Ablauf des High-Speed-Timers
bereits nach high. Jeder L/H-Wechsel der
Timersignale LSPTIM oder HSPTIM bewirkt,
dass das Signal STEPR nach high
geschaltet wird, und jeder Wechsel der
Signale PHA oder PHB bewirkt, dass
STEPR wieder zurück nach low geschaltet
wird. Läuft der Motor mit der Zielfrequenz,
dann ist aus dem Tastverhältnis
des Signals INTCOM die Momentreserve
des Motors ableitbar. Die Signale CHA
und CHB sind die logischen Choppersignale,
deren Chopperimpulsbreiten t imp
durch die Bewertungsschaltung bewertet
werden. Das Signal PHAB schaltet mit jedem
Wechsel der Signale PHA oder PHB
und definiert, welches der Phasensignale
PHA oder PHB zuletzt gewechselt hat,
und es bestimmt damit, welches Choppersignal
durch die Bewertungsschaltung zu
bewerten ist. Da zum Zeitpunkt einer
Wicklungsumschaltung in beiden Motorwicklungen
das Choppern asynchron abläuft,
darf durch die Auswahlschaltung
für die Chopperimpulse nicht einfach ➜
[1] Schaltungsstruktur einer Hardware-Lösung.