Schrittmotorsteuerungen dienen beispielsweise zum Steuern von elektroni
schen Uhren. Solche Uhren bestehen aus einem Schrittmotor und einer
Zahnraduntersetzung, die direkt den Uhrzeiger antreibt. Der Schrittmotor
wird mit Hilfe einer Elektronik im Sekundentakt angesteuert. Der Erfin
dung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schrittmotorsteuerung anzugeben,
die mit möglichst geringem Spannungsverlust arbeitet. Diese Aufgabe
wird bei einer Schrittmotorsteuerung nach der Erfindung durch das Kenn
zeichen des Anspruchs 1 gelöst.Stepper motor controls are used, for example, to control electronics
watches. Such watches consist of a stepper motor and one
Gear reduction that drives the clock hand directly. The stepper motor
is controlled with the help of electronics every second. The inventor
is based on the task of specifying a stepper motor control,
that works with as little voltage loss as possible. This task
is in a stepper motor control according to the invention by the characteristic
Sign of claim 1 solved.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert.The invention is explained below using an exemplary embodiment.
Die Schrittmotorsteuerung wird gemäß der Figur mit Hilfe eines speziell
auf die vorgesehene Anwendung zugeschnittenen Digital-Analogwandlers
erzeugt. Eine von der Batteriespannung U Bat unabhängige Betriebsspannung
liefert die aus dem Widerstand R 1, den Dioden D 20, D 21, D 22 und D 23
und dem Emitterfolger T 19 bestehende Referenzspannungsquelle. Die in
der Leistungstransistorbrücke T 10, T 13, T 14 und T 15 angeordnete Last L
(im allgemeinen ein Motor) erhält treppenförmige bzw. rampenförmige
Spannungen durch die Transistoren T 10 und T 14. Die Last L wird jeweils
auf der einen Seite mit einer treppenförmigen Spannung beaufschlagt,
während die andere Seite jeweils auf Masse geschaltet wird.The stepper motor control is generated according to the figure with the aid of a digital-to-analog converter specially tailored to the intended application. An operating voltage that is independent of the battery voltage U Bat is supplied by the reference voltage source consisting of the resistor R 1 , the diodes D 20 , D 21 , D 22 and D 23 and the emitter follower T 19 . The load L (generally a motor) arranged in the power transistor bridge T 10 , T 13 , T 14 and T 15 receives step-like or ramp-shaped voltages through the transistors T 10 and T 14 . The load L is subjected to a step-like voltage on one side, while the other side is switched to ground.
Die Transistoren T 10 und T 14 liefern treppenförmige Spannungen, wenn
ihre Basen durch treppenförmige Spannungen angesteuert werden. Die
Transistoren T 10 und T 14 erhalten ihre treppenförmige Steuerspannungen
vom Emitterfolger T 9, und zwar der Transistor T 10 über den Steuerwider
stand R 8 und der Transistor T 14 über den Steuerwiderstand R 9. Damit
der Transistor T 9 eine treppenförmige Spannung an die Basen der Tran
sistoren T 10 und T 14 liefern kann, muß seine Basis mit einer treppenför
migen Spannung angesteuert werden. Die treppenförmige Spannung für
die Basis des Transistors T 9 liefert die aus den Widerständen R 4, R 5,
R 6 und R 7 bestehende und von einem Teilkollektorstrom des Multikollek
tortransistors T 17 durchflossene Widerstandskette. Jedem der genannten
Widerstände ist die Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors parallelge
schaltet, so daß jeder Widerstand der Widerstandskette kurzgeschlossen
werden kann. Dem Widerstand R 4 ist die Emitter-Kollektorstrecke des
Transistors T 5, dem Widerstand R 5 ist die Emitter-Kollektorstrecke des
Transistors T 6, dem Widerstand R 6 ist die Emitter-Kollektorstrecke des
Transistors T 7 und dem Widerstand R 7 ist die Emitter-Kollektorstrecke
des Transistors T 8 parallel geschaltet. Die Basen der parallel geschalteten
Transistoren werden von Steuertransistoren angesteuert, und zwar der
Transistor T 5 vom Steuertransistor T 4, der Transistor T 6 vom Steuertran
sistor T 3, der Transistor T 7 vom Steuertransistor T 2 und der Transistor
T 8 vom Steuertransistor T 1.The transistors T 10 and T 14 deliver step-like voltages when their bases are driven by step-like voltages. The transistors T 10 and T 14 receive their stepped control voltages from the emitter follower T 9 , namely the transistor T 10 via the control resistor R 8 and the transistor T 14 via the control resistor R 9 . So that the transistor T 9 can supply a step-shaped voltage to the bases of the transistors T 10 and T 14 , its base must be driven with a step-shaped voltage. The stair-shaped voltage for the base of the transistor T 9 provides the resistance resistor chain consisting of the resistors R 4 , R 5 , R 6 and R 7 and through a partial collector current of the multicollector gate transistor T 17 . Each of the resistors mentioned, the emitter-collector path of a transistor is switched in parallel so that each resistor of the resistor chain can be short-circuited. The resistor R 4 is the emitter-collector path of the transistor T 5 , the resistor R 5 is the emitter-collector path of the transistor T 6 , the resistor R 6 is the emitter-collector path of the transistor T 7 and the resistor R 7 is the emitter Collector path of the transistor T 8 connected in parallel. The bases of parallel connected transistors are controlled by control transistors, namely the transistor T 5 of the control transistor T 4, the transistor T 6 sistor from Steuertran T 3, the transistor T 7 of the control transistor T2 and the transistor T 8 of the control transistor T. 1
Das Kurzschließen von bestimmten Widerständen der Widerstandskette
(R 4, R 5, R 6, R 7) hängt von den Logikzuständen E 1, E 2, E 4 und E 8 ab,
die die Basen der Steuertransistoren (T 1, T 2, T 3, T 4) ansteuern. In Ab
hängigkeit von der digitalen Information an den Steuertransistoren T 1,
T 2, T 3 und T 4 kann die Spannung an der Widerstandskette (R 4, R 5, R 6,
R 7) und damit auch an der Basis des Transistors T 9 treppenförmig variiert
werden. Die Widerstände R 4, R 5, R 6 und R 7 der Widerstandskette sind
gewichtet, d. h. ihre Widerstandswerte entsprechen einem Vielfachen der
Widerstandseinheit R. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Widerstandswert
des Widerstandes R 4 8R, der Widerstandswert des Widerstandes R 5 4R,
der Widerstandswert des Widerstandes R 6 2R und der Widerstandswert
des Widerstandes R 7 1R. Werden die Logikzustände E 1, E 2, E 4 und E 8
einem normalbinärcodierten Vierbit-Zähler entnommen, so ergibt sich
eine rampenförmige Spannung mit 16 Einzelstufen. Die Transistoren T 11,
T 12, T 13 und T 14 dienen der Umpolung der treibenden Lastspannung, um
den Schrittmotor (Last) mit einer einzigen Wicklung (Einphasenmotor)
ausführen zu können. Dieses Umpolen erfolgt dadurch, daß entweder die
Ansteuerleitungen A, A′ Strom für die Transistoren T 11, T 13 liefern
oder im anders gepolten Zustand die Steuerleitungen B, B′ Basisstrom
für die Transistoren T 12, T 15 liefern.The short-circuiting of certain resistors of the resistor chain (R 4 , R 5 , R 6 , R 7 ) depends on the logic states E 1 , E 2 , E 4 and E 8 , which the bases of the control transistors (T 1 , T 2 , T 3 , M 4 ). In dependence on the digital information on the control transistors T 1 , T 2 , T 3 and T 4 , the voltage across the resistor chain (R 4 , R 5 , R 6 , R 7 ) and thus also at the base of the transistor T 9 can be varied in steps. The resistors R 4 , R 5 , R 6 and R 7 of the resistor chain are weighted, ie their resistance values correspond to a multiple of the resistance unit R. In the exemplary embodiment, the resistance value of the resistor R 4 8R, the resistance value of the resistor R 5 4R, the resistance value of the resistor R 6 2R and the resistance value of the resistor R 7 1R. If the logic states E 1 , E 2 , E 4 and E 8 are taken from a normal binary-coded four-bit counter, the result is a ramp-shaped voltage with 16 individual stages. The transistors T 11 , T 12 , T 13 and T 14 serve to reverse the polarity of the driving load voltage in order to be able to execute the stepper motor (load) with a single winding (single-phase motor). This polarity reversal takes place in that either the control lines A, A ' supply current for the transistors T 11 , T 13 or, in a differently polarized state, the control lines B, B' supply base current for the transistors T 12 , T 15 .
Der Transistor T 17 bildet zusammen mit dem Transistor T 16 und dem
Widerstand R 2 eine Stromquelle. Der Transistor T 18 bildet zusammen
mit dem Widerstand R 3 eine Stromquelle, die Arbeitsströme für die
Schalttransistoren T 5, T 6, T 7 und T 8 liefert.The transistor T 17 forms a current source together with the transistor T 16 and the resistor R 2 . The transistor T 18 forms, together with the resistor R 3, a current source which supplies working currents for the switching transistors T 5 , T 6 , T 7 and T 8 .
Die Dioden D 24, D 25 kompensieren die Basis-Emitter-Spannungsabfälle
der Transistoren T 9 und T 10 bzw. T 9 und T 14.The diodes D 24 , D 25 compensate for the base-emitter voltage drops of the transistors T 9 and T 10 or T 9 and T 14 .