DE2829479C2

DE2829479C2 - Schaltungsanordnung zur Steuerung des Antriebs eines bewegbaren Gliedes mit konstanter Geschwindigkeit

Info

Publication number: DE2829479C2
Application number: DE2829479A
Authority: DE
Inventors: Jack Hugh Bellbrook Ohio Reynolds
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR International Inc
Priority date: 1977-07-05
Filing date: 1978-07-05
Publication date: 1985-01-10
Also published as: DE2829479A1; JPS5415120A; FR2397002A1; GB2000885B; GB2000885A; US4194144A; FR2397002B1; JPH0130396B2

Description

a) die Veränderung der Erregung durch Ändern des Tastverhältnisses, d.h. der EIN-/AUS-Zei- μ ten einer dem Gleichstrommotor zugeführten Impulsfolge erfolgt,

b) der Eingang des Zählers (Hi-JZ) abwechselnd mit dem Ausgang einer Einstellschaltung (48) für eine AUS-Zeitimpulszahl und mit dem Ausgang sines weiteren Zählers (C2-D2) verbindbar ist, dessen Inhalt die EIN-Zeitimpulszahl bestimmt und abhängig von dem Auftreten der Istgeschwindigkeitssignale für jede EIN-Periode mit Zeitgabesignalen erneut eingestellt wird, wobei die EIN-Zeitimpulszahl die EIN-Periode und die AUS-Zeitimpulszahl die AUS-Periode der genannten Impulsfolge bestimmt,

c) die konstante Geschwindigkeit durch eine konstante EIN-Zeitimpulszahl bestimmt ist, und jo

d) der Zähler (H 3-/3) bei Erreichen eines vorgegebenen Zählerstandes die Umschaltung von der Einstellschauung (^) zum weiteren Zähler (C2-D 2) und umjjkehrt vornimmt.

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2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Zählerstand, bei dem der Zähler (H 3-J 3) die Umschaltung von der Einstellschaltung (48) zum weiteren Zähler (C2-D2) und umgekehrt vornimmt, der Maximalzählwert des Zählers (H 3-7 3) ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Istgcschwindigkeitsabfiihlvorrichtung (32) vorgesehen ist, deren Ausgangssignale dem weiteren Zähler (C2-D2) zur Bildung eines der Istgeschwindigkeit entsprechenden Anfangszählwens angelegt werden.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine ein Flip-Flop enthaltende Steuerschaltung (K 3) unter Steuerung des Zählers (H3-J3) die Umschaltung von der Einstellschaltung (48) zum weiteren Zähler (C2-D 2) und umgekehrt vornimmt.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem weiteren Zähler (C2-D2) eine Komplimentierungsschaltung (C3-D3) nachgeschaltet ist. die das Komplement des im weiteren Zähler (C2-D2) gespeicherten Anfangszählwerts bildet, das in einer Halteschaltung(C5-D5) gespeichert wird.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Zählers (7-/3-/3) über einen Multiplexer (44) abwechselnd mit dem Ausgang der Einstellschaltung (48) und mit dem Ausgang des weiteren Zählers(C2-D2) verbindbar ist.

7. Schallungsanordnung nach Anspruch b. dadurch gekennzeichnet, clnß der Multiplexer (44) einen Steuereingang aufweist, der mit dem Ausgang der das Flip-Flop enthaltenden Steuerschaltung (K 3) verbunden ist

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (H 3] 3) und der weitere Zähler (C2-D2) Binärzähler mit gleicher Stufenzahl sind.

9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnrt, daß eine Anlaufdatensteuerschaltung (42) vorgesehen ist, die über den Multiplexer (44) mit dem Zähler (H3-J3) zur Eingabe eines Anfangszählwerts verbindbar ist, der die Anfangserregung des Motors (22) bestimmt.

10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß ein Zusatzzähler (CA-DA) vorgesehen ist der wiederholt mit dem in der Halteschaltung (C5-D5) gespeicherten Komplementwert geladen und über Zeitgabeimpulse (HCKAB)mit einer Frequenz fortschaltbar ist, die ein vorbestimmtes Vielfaches der Frequenz der den weiteren Zähler (C2-D2) fortschaltendcn Impulse (HCKB) ist wobei der Zusatzzähler (CA-DA) ein entsprechendes Vielfaches von Ausgangszeitgabeimpulsen (FPLS) jeweils dann abgibt, wenn der Zusatzzähler (CA-D 4) einen vorbestimmten Zählvert annimmt.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Antriebs eines bewegbaren Gliedes mit konstanter Geschwindigkeit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Antriebssysteme finden beispielsweise Anwendung beim Antrieb von Druckköpfen, die in Drukkern mit beweglichen Schlitten angeordnet sind. Ein solcher Druckkopf kann beispielsweise ein Matrixdruckkopf sein. Für ein regelmäßiges Schriftbild ist es unbedingt erforderlich, daß der Druckkopf mit möglichst konstanter Geschwindigkeit längs der Druckzeile bewegt wird.

Die DE-AS 15 88 359 beschreibt eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Antriebs eines bewegbaren Gliedes, bei dem dieses genau auf eine vorgewählte Position eingestellt werden soll. Hierbei ist die Geschwindigkeit eines Einstellorgans, das durch einen Schrittgenerator variabler Frequenz in einer vorgegebenen Anzahl von Einstellschritten von einer Anfangs- in eine Endstellung bewegt wird, so geregelt werden, daß die jeweiligen Einstellbewegungen des Einstellorgangs bei zunehmender Länge des Einstellwegs mit größeren Anfangsgeschwindigkeiten durchgeführt werden können, um die Einstellzeiten des Einstellorgangs wesentlich zu ermäßigen. In einem Zähler wird ein dem zurückzulegenden Weg entsprechender Zählwert voreingestellt und unter Abwärtszählen wird der Zählinhalt laufend mit Signalen verglichen, die der von der Bewegung abgeleiteten Istgeschwindigkeit entsprechen. Bei bestimmten Zählungen des Zählers, die jeweils unterschiedlichen Abstünden von der radstellung entsprechen, werden aus dem Vergleich Steuersignale abgeleitet, die die Geschwindigkeit der Bewegung herabsetzen. 1st die Endstcllung erreicht, wird die Steuerung abgeschaltet.

Der lirfinclung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, einen für den Antrieb eines bewegbaren Gliedes vorge-

sehenen Gleichstrommotor so zu steuern, daß das bewegbare Glied mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1.

Während sich die DE-AS 15 88 359 mit der Regelung der Bewegung eines Einstellorgans mit verschiedenen Geschwindigkeiten durch einen Schrittgenerator mit variabler Frequenz befaßt, wird bei der vorliegenden Erfindung eine konstante Geschwindigkeit eines bewegbaren Gliedes bei Antrieb mittels eines Gleichstrommotors dessen Erregung impulsförmig in entsprechenden Zeiten ein- und ausgeschaltet. Durch die laufende Neueinstellung des Zählers auf von Geschwindigkeitsabweichungen abhängige Zählungen erhält man eine rasche und sehr genaue Regelung, so daß das Glied praktisch mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird.

Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Antriebssystems sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Ein Ausführurigsbeispie! der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Iv diesen zeigt

F i g. 1 ein prinzipielles Übersichtsschaltbild einer Vorrichtung zum Steuern des Antriebs eines Schlittens, auf dem ein Drahtmatrixdruckkopf angeordnet ist;

F i g. 2 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung die in der Vorrichtung gemäß F i g. 1 verwendet wird;

Fig.3A—D Impulsdiagramme zur Erläuterung der Vorrichtung gemäß F i g. 1 und 2 und

F i g. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Zugehörigkeit der Fig. 3A—D.

F i g. 1 zeigt eine prinzipielle Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, bei dem ein Drahtmatrixdrucker verwendet wird. Der Drucker ist in herkömmlicher Weise aufgebaut und enthält eine Walze 10, einen Schlitten 12 und einen Drahtmatrixdruckkopf 14, der auf dem Schlitten 12 angeordnet ist Die Welle 20 eines Motors 22 steht in herkömmlicher Weise mit dem Schlitten 12 in Wirkbeziehung, was durch die gestrichelte Linie 24 angedeutet ist. Mit Hilfe des Motors 22 kann der Schlitten 12 vor der Walze 10 auf Stangen Ϊ6 und 18 hin- und herbewegt werden. Die durch die Linie 24 angedeutete Verbindung des Motors 22 mit dem Schlitten 12 kenn in üblicher Weise mit Hilfe von Riemen und entsprechenden Rollen hergestellt wenden. Der Motor 22 ist ein üblicher Gleichstrommotor und wird selektiv durch herkömmliche Motorantriebssteuerung 26 erregt. Eine herkömmliche Drucksteuerschaltung 28 ist mit dem Drahtdruckkopf 14 verbunden, so daß die einzelnen Spulen zur Betätigung der Drähte erregt werden können. Die Druckersteuerschaltung 28 kann eine herkömmliche Anschlußsteuereinheit oder einen Mikroprozessor enthalten.

Eine Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 empfängt Ausgangssignale von einer am Schlitten 12 befestigten Geschwindigkeitsabfühlvorrichtung 32 und verwendet diese Information zur Steuerung der Geschwindigkeit des Motors 22 in der Weise, daß die Geschwindigkeit des Schlittens 12 bezüglich einer Sollgeschwindigkeit konstant gehalten wird. Die Geschwindigkeitsabfühlvorrichtung 32 enthält eine Lichtquelle 34 und einen Detektor, beispielsweise eine Fotozelle 36, die auf gegenüberliegenden Seiten eines Zeitgabestreifens 38 angeordnet sind. Der Zfitgabcstreifen 38 ist bezogen auf die Geschwindigkeitsabfühlvorrichtung 32 stationär angeordnet. Der Zeitgabestr rifen 38 besteht aus undurchsichtigem Material und weist eine Vielzahl von gleich beabstandeten Schlitzen auf, durch die dias Licht der Lichtquelle 34 zu der Fotozelle 36 gelangen kann. Die Zeittaktperioden zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen der Fotozelle 36 geben eine Anzeige der Istgeschwindigkeit des Schlittens bei dessen Bewegung entlang der Walze 10. Eine herkömmliche Spannungsquelle 40 erzeugt die erforderlichen Spannungen für die Motorantriebssteuerung 26, die Geschwindigkeitssteuer-Schaltung 30 und die Druckersteuerschaltung 28.

F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild der in F i g. 1 gezeigten Geschwindigkeitssteuerschaltung 30. Die Geschwindigkeit des Schlittens 12 wird abwechselnd durch Erregung des Motors 22 während »Ein«-Perioden und Entregung des Motors 22 während »Aus«-Perioden gesteuert. Die Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 gibt Impulse PLSWDON ab, die der Motorantriebssteuerving 26 zur Erregung des Motors 22 zugeführt werden. Wenn der Erregungsimpuls PLSWDON den Binärwert 1 aufweist, so wird der Motor 22 über die Motorantriebssteuerung 26 erregt und wenn d'eser Impuls den Binärwert 0 aufweist, so ist der Motor 22 entregt. Der Impuls PLSWDON wird von einer Steuerschaltung K 3 in F i g. 2 erzeugt, die beispielsweise aus einem Flipflop bestehen kann. Grundsätzlich wird das Verhältnis zwischen der Erregungsperiode für den Motor 22 und die Entregungsperiode so festgelegt, daß die Erregungsperiode etwa 25% der Gesamtperiode des Ansteuerzyklus für den Motor 22 beträgt

Es wird angenommen, daß sich im Moment der Motor 22 (Fig. 1) im Ruhezustand befindet und daß es gewünscht wird, den Schlitten 12 zur Durchführung von Druckoperationen mit einer Sollgeschwindigkeit zu bewegen. Zur Einleitung der Steuerung wird ein Impuls MOTOREN, der von der Druckersteuerschaltung 28 in Fig. 1 kommt, zum Zurücksetzen eines Binärzählers H 3-/ 3, des in der Steuerschaltung K 3 verwendeten Flipflops und einer Anlaufdatensteuerschaltung 42 in Fig.2 verwendet. Die Anlaufdatensteuerschaltung 42 enthält eine Reihe von Schaltern, die von Hand gesetzt werden können, zur Eingabe von Binärzählungen, wodurcl ein allmählicher Anlauf auf die Sollgeschwindigkeit ermöglicht wird. Ein in F i g. 2 mit FWD bezeichneter Vorwärtsimpuls von der Druckersteuerschaltung 28 in F i g. 1 bewirkt, daß ein Multiplexer 44 einen vorbestimmten ersten Binärwert von der Anlau.'datenstüuerschaltung 42 in den Binärzähler H 3-/3 eingibt, so daß dieser voreingestellt wird. Gleichzeitig wird dadurch die Motorantriebssteuerung 26 aktiviert und der Motor 22

so in Vorwärtsrichtung angetrieben. Es folgt nun die Erhöhung des Binärzählers H3-J3 durch die Taktimpulse Φ 1 von der Zeitsteuerschaltung 50. Diese Erhöhung wird so lange fortgesetzt bis eine Ausgangszählung erreicht wird. Ein Ausgangsimpuls des Zählers H 3-J 3 wird über die Leitung 46 dem Flipflop in der Steuerschaltung K 3 zugeführt, wodurch dieses seinün Zustand ändert. Das Ausgangssignal der Steuerschaltung K 3 wird dem Multiplexer 44 zugeleitet, wodurch der Binärzähler H3-j 3 mit Daten geladen wird, die sich auf die

b0 AUS-Periode des Motors 22 beziehen.

Die Daten, die sich auf die »Aus«-Periode des Motors 22 beziehen, bestehen aus einem Binärzählwert, der manuell durch Betätigung der Schalteranordnung in einer Einstellschaltung 48 in Fig. 2 eingespeichert wird. Der Zählwcrt für die gewünschte »Aus«-Periode des Motors 22 gelangt über den Multiplexer 44 in den Binärzähler H 3-j 3 und bewirkt in diesem eine Voreinstellung auf den Zählwert. Die Taktsignale Φ 1 werden ebenfalls

dem Binärzähler H 3-73 zugeführt und bewirken eine Erhöhung seines Zählwertes beginnend von dem voreingestellten Wert bis zum höchsten Zählerstand, bei dem ein Zählerausgangssignal erzeugt wird, so daß die Steuerschaltung K 3 auf den entgegengesetzten Zustand umschaltet, wodurch die Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 nun wieder eine »Ein«-Periode für den Motor 22 einleitet.

Es wird darauf hingewiesen, daß zu dieser Zeit der Motor 22 von einer Ruhestellung aus angesteuert wird und daß die Geschwindigkeitsabfühlvorrichtung 32 so lange kein Signal erzeugt, bis sie der Motor 22 an dem nächsten Zeitschlitz auf dem Zeitgabestreifen 38 (Fig. 1) vorbeiführt. Die vorbestimmten Binärzählwerte, die in der Anlaufdatensteuerschaltung 42 (Fig.2) und in der Programmdatenschaltung 48 eingespeichert sind, werden durch den Multiplexer 44 abwechselnd für verschiedene Zyklen in den Binärzähler H 3-/3 eingegeben, und zwar so Isn^e. bis der Schütten !2 einen Schlitten 12 (und somit den Druckkopf 14) mit einer Geschwindigkeit bewegen, die nahe der Sollgeschwindigkeit liegt. Der dritte CW,4/?-lmpuls schließt somit die Anlaufsteuerung für den Motor 22 ab. Der dritte CHAR-Impuls von der Geschwindigkeitsabfühlvorrichtung 32 erzeugt einen dritten CHPA-Impuls in der Zeitsteuerschaltung 50 (Fig.2), durch der wieder der Multiplexer 44 aktiviert wird, um Daten anzunehmen, die dem Binärzähler C2-D2 zugeordnet

to sind und die sich auf die Istgeschwindigkeit des Schlittens 12 bezichen. Grundsätzlich gilt, daß Binärwertc, die der Istgeschwindigkeit des Schlittens 12 zugeordnet sind und durch zunächst in den Zähler C2-D2 eingegebene Daten dargestellt werden, sowie Binärdaten vor der Programmdatenschaltung 48 durch den Multiplexer 44 abwechselnd in den Binärzähler H3-7 3 nach der im vorangegangenen beschrieben Technik eingegeber werden. Der Zähler C2-D2 ist ein Binärzähler und u/rUt Hie »leiche !stufenzahl auf wie der Binärzähler

ausreichenden Weg zurückgelegt hat, bei dem die Geschwindigkeitsabfühlvorrichtung 32 mit dem Zeitgabestreifen 38 so zusammenwirken, daß ein erster Impuls CHAR(F i g. 1 und 2) erzeugt wird.

Der erste von der Geschwindigkeitsabfühlvorrichtung 32 kommende CHARAmpuk wird der Zeitsteuerschaltung 50 (Fig.2) zugeführt, die im nachfolgenden noch im einzelnen beschrieben wird. Zunächst genügt es, darauf hinzuweisen, daß die Schaltung 50 einen CWP/4-lmpuls erzeugt, der von dem CHAR-lmpuk abgeleitet und der Anlaufdatensteuerschaltung 42 zugeführt wird, wodurch bewirkt wird, daß ein zweiter binärer Zählwert über den Multiplexer 44 zur Voreinstellung in den Binärzählcr H3-7 3 zur Steuerung der Erregung des Motors 22 in der nächsten Periode eingegeben wird. Anschließend erfolgt eine Erhöhung des Zählwertes in dem Binärzähler H3]3 durch die Taktimpulse Φ\. wonach die Steuerschaltung K 3 ihren Zustand wechselt und der Multiplexer 44 einen vorbestimmten Zählwert in den Binärzähler H 3-7 3 eingibt. Dieser entspricht der »Aus«-Periode des Motors 22. Durch die Taktimpulse Φ\ wird dann der Binärzahier H3-J3 so lange erhöht, bis der Ausgangszählwert erreicht wird, bei dem die Steuerschaltung K 3 ihren Zustand wechselt. Dadurch wird der Multiplexer 44 veranlaßt, den zweiten Binärwert von der Anlaufdatenschaltung 42 in den Binärzähler H 3-7 3 einzugeben. Dieser abwechselnde Ladevorgang mit dem zweiten Binärwert von der Anlaufdatenschaltung 42 und dem Binärwert (zur Entregung des Motors 22) von der Programmdatenschaltung 48 in den Binärzähler H 3-7 3 wird so lange fortgesetzt, bis der Motor 22 auf eine ausreichende Geschwindigkeit gebracht wird, bei der die Geschwindigkeitsabfühlvorrichtung 32 einen zweiten CH>4/Mmpuls erzeugt, wodurch der Motor 22 weiter beschleunigt wird.

Der zweite CHA/Mmpuls wird in der Zeitsteuerschaltung 50 (Fig.2) zur Erzeugung eines zweiten CH/M-lmpulses verwendet, der seinerseits der Anlaufdatenschaltung 42 zugeführt wird. Dadurch wird der Multiplexer 44 in die Lage versetzt, den dritten und letzten Binärwert von der Anlaufdatenschaltung 42 in den Binärzähler H 3-7 3 in der vorangehend beschriebenen Weise einzugeben. Dieser dritte Binärwert und der Binärwert für die »Aus«-Periode von der Programmdatenschaltung 48 werden abwechselnd dem Binärzähler //3-/3 so lange zugeführt bis der Motor 22 den Schlitten 12 so weit bewegt hat, daß ein dritter CHAÄ-Impuls von der Geschwindigkeitsabfühlvorrichtung 32 erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Motor 22 den «3-73.

Der dritte CHA/Mmpuls von der Geschwindigkeitsabfühlvorrichtung 32 (Fi g. 1) wird der Zeitsteuerschaltung 50 (Fig. 2) zugeführt, in der dadurch ein CHPBi -Impuls erzeugt wird, welcher den Zähler C2-D2 über die Leitung 52 zurücksetzt.

Sobald der Zähler C2-D2 zurückgesetzt ist. wird eir WCKß-Taktimpuls von der Zeitsteuerschaltung 5C komnv^d dem Zähler C 2-D 2 zugeführt, wodurch dessen Zählwert erhöht wird. In dem vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel ist die Impulswiederholungsfolge de« Taktimpulses_//CXß etwa 96mal kleiner als die de< Taktsignals Φ\, die zur Erhöbung des Binärzähler! H3-7 3 verwendet wird. Der im Zähler C2-D 2 akkumu lierte Zählwert wird in den Invertern C3-D3 invertier!

und das »Einserw-Komplement davon wird einer Halte schaltung C5-D5 parallel zugeleitet. Da der Motor 22 den Schlitten nun mit einer Geschwindigkeit bewegt, die annährend der Sollgeschwindigkeit ist, erscheint da; nächste CHA Λ-Signal von der Geschwindigkeitsabfühl vorrichtung 32 innerhalb einer kurzen Zeitperiode nach dem vorangegangenen Impuls. Dieses CA/AÄ-Signa wird in der Zeitsteuerschaltung 50 zur Erzeugung eine; CWA/-Impulses verwendet, durch den die Halteschal tung C5-D5 blockiert wird und das in ihm gespeicherte Komplement des Binärwerts aus dem Zähler C2-D2 speichert. Da der Binärzähler H3-73 durch die Steuer schaltung K 3 bereits zurückgesetzt wurde, um Dater über die Erregungsperiode des Motors 22 aufzunehmen kann das »Oinser«-Komplement von der Halteschaltung C5-D5 durch den Multiplexer 44 in den Binärzählei H 3-7 3 eingegeben werden. Die Taktimpulse 4 f wer den dann an den Binärzähler H 3-J 3 angelegt, wodurcr dessen Zählwert beginnend von dem voreingestellter Zählwert (durch die Halteschaltung C5-D5) erhöh wird. Wenn der Binärzähler H3-J3 seinen Endzählwer erreicht, so entsteht ein Ausgangssignal, das über ein« Leitung 46 der Steuerschaltung K 3 zugeleitet wird unc deren Zustand ändert Dadurch wird die Entregungspe riode für den Motor 22 eingeleitet Nun wird der Multi plexer 44 durch die Steuerschaltung K 3 so eingestellt

daß er von der Programmdatenschaltung 48 einen Da tenwert empfangen kann, der sich auf die Entregungs periode bezieht, wie im vorangehenden erläutert wurde

Zur Erläuterung der verschiedenen Zahlen bzw. Wer

si te. die während der »Aus«-Periode und »Ein«-Periode die der Erregung und der Entregung des Motors 22 zugeordnet sind, verwendet werden, wird angenommen daß zu dem Zeitpunkt, zu dem der Motor 22 den Schiit

ten 12 und den Drahtdruckkopf 14 mit der Sollgeschwindigkeit bewegt, der sich im Zähler C2-O 2 (Acht-Bit-Zähler) angesammelte Zählwert (EIN-Zeitimpulszahl) auf 71 beläuft, wobei dieser Wert in Binärform gespeichert wird. Durch die Invertierung des in den Zähler C2-D2 aufgelaufenen Wertes in dem Inverter C3-D3 wird bewirkt, daß für den Zählwert 71 im Zähler C2D2 in der Halteschaltung C5-D5, der ebenfalls acht fi;i speichern kann, ein Binärzählwert von 184 gespeichert wird. Dieser Wert von 184 wird dann parallel dem Binärzähler W3-/3 durch den Multiplexer 44 in der bereits beschriebenen Weise zugeführt.

Es ist ersichtlich, daß durch den Wert 184 im Binärzähler H 3-/3 dieser Zähler nach 71 Taktimpulsen W\ gefüllt ist und ein Ausgangssignal erzeugt, da der Zählerstand von 255 dem maximalen Zählerstand des Acht-Bit-Zählers entspricht. Die 71 Taktimpulse Φ\, die in den Zähler W 3-/3 eingegeben werden, geben die Periode für den Motor 22 an, die für den Antrieb des Schlittens 12 mit der Soügeschwindigkeit erforderlich ist.

Wie eingangs bereits festgelegt wurde, entspricht somit die durch die EIN-Zeitimpulszahl bestimmte »Ein«-Periode 25% des Gesamtzyklus. Da die »Aus«-Periode für den Motor 22 dem Dreifachen der »Ein«-Periode entspricht, ergibt sich ein Zählwertverhältnis von 71 : 213 für das Verhältnis Erregungszeit zu Entregungszeit bzw. ein Tastverhältnis von 1 :3. Zur Festlegung des Wertes 213 (AUS-Zeitimpulszahl) in dem Binärzähler H3] 3 werden in der Programmdatenschaltung 48 vorhandene Schalter von Hand so eingestellt, daß von dieser Schaltung ein Binärwert von 42 für die »Aus«-Periode des Motors 22 erzeugt wird. Der Wert 42 wird durch den Multiplexer 44 in den Binärzähler W 3-/3 eingegeben. In dem Zähler erfolgt dann eine Inkrementierung um 213 auf den Wert 255, der dem Endzählerstand entspricht. Wenn dieser Endzählerstand erreicht wird, erfolgt die Umschaltung der Steuerschaltung K 3 und der Multiplexer 44 überträgt den Sn dem Zähler C2-D2 befindlichen Wert nach dessen Invertierung in den Binärzähler H 3-J 3 in der bereits beschriebenen Weise. Es wird darauf hingewiesen, daß der Wert 71 so lange jeweils in dem Zähler C2-D2 zwischen aufeinanderfolgenden CHAiR-Impulsen von der Geschwindigkeitsabfühlvorrichtung 32 gespeichert werden, wie der Schlitten 12 durch den Motor 22 mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird.

Für den Augenblick wird angenommen, daß der Schlitten 12 in F i g. 1 mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, die über der Sollgeschwindigkeit liegt. Dies bedeutet, daß während der Erregungsperiode des Motors 22 weniger WCKß-Taktimpulse von der Zeittaktgeberschaltung 50 in F i g. 2 erzeugt werden und daß somit im Zähler C2-D2 weniger von diesen Impulsen gespeichert werden. Wenn beispielsweise zwischen zwei aufeinanderfolgenden Crt4/?-lmpulsen der Wert 65 im Zähler C2-D 2 abgespeichert ist, wird in der Halteschaltung C5-D5 infolge der Komplementierung dieses Wertes der Binärwert 190 gespeichert Dieser Wert 190 wird durch den Multiplexer 44 in den Zähler H 3-J 3 in der bereits beschriebenen Weise eingegeben, so daß dieser Zähler auf 190 gesetzt wird. In diesem Fall wird der Zähler //3-/3 nach 65 Taktimpulsen Φ1 im Gegensatz zu 71 Impulsen bei der Sollgeschwindigkeit seinen Endzählerstand erreichen. Da der Zähler H 3-J 3 bei dieser Bedingung schneller seinen Endzählzustand erreicht, ist die Erregungsdauer, d. h. die Erregungszeitperiode, für den Motor 22 kurzer. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel bleibt dagegen die Entregungsperiode, d. h. die »Aus«-Periode, für den Motor 22 konstant. Die Erregungsperiode,d. h. die »Ein«-Periode, für den Motor wird hingegen in Abhängigkeit von dem Zählwert im Zähler C2-D2 verändert, so daß die Geschwindigkeit des Schlittens 12 auf dem gewünschten Wert gehalten wird. Die Ableitung fur die Zählwerte der »Ein«-Periode und der »Aus«-Periode werden anschließend noch im detail beschrieben. Zunächst wird bemerkt, daß die Frequenz der Erregungsimpulse ίο PLSWDON. die von der Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 in F i g. 2 kommen, bei etwa 5 kHz in dem hier beschriebenen Beispiel liegt. Die Erregungsfrequenz hängt selbstverständlich von speziellen Parametern ab, die für die verschiedenen in der Vorrichtung verwendeis ten Bauteile gewählt werden sowie von der Ansprechzeit, von der verwendeten Motortreiberschaltung 26 und dem verwendeten Motor 22.

Bevor im einzelnen die in den F i g. 3A — 3D gezeigten Impulsdiagramme besprochen werden, werden die in der Geschwindigkeiissieuerschaitung 30 verwendeten Komponenten und Taktsignale erläutert. Die erste Betrachtung bezieht sich auf die spezielle Verwendung der Geschwindigkeitssteuerschaltung 30. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 ist das bewegbare Glied, dessen Geschwindigkeit gesteuert werden soll, ein Schlitten 12 mit einem auf diesem angeordneten Matrixdruckkopf f 4. Dieser Matrixdruckkopf 14 ist so ausgelegt, daß er 100 Zeichen pro Sekunde drucken kann. Dabei ist das spezielle Druckformat in Form einer 7x12 Matrix festgelegt, d. h. daß ein Zeichen aus 7 Höhenpositionen und 9 Breitenpositionen bestehen kann, wobei drei Punktpositionen zwischen benachbarten Zeichen als Abstand vorgesehen werden müssen. Bei einer Druckgeschwindigkeit von 100 Zeichen pro Sekunde bedeutet dies, daß 1200 Impulse pro Sekunde an den Matrixdruckkopf 14 angelegt werden müssen und daß die Betätigungsfolge mit 8 Mikrosekunden pro Impuls eingehalten werden muß

Ein weiterer in Betracht zu ziehender Faktor bei der Entwicklung der Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 ist der für den Antrieb des Schlittens 12 verwendete Motor. Der in F i g. 1 gezeigte Motor 22 ist ein Gleichstrommotor mit 12 Volt und 3,4 Ampere. In dem Gleichstrommotor wird ein Permanentmagnetfeld aufrechterhalten. Der Motor 22 erzeugt die konstante Sollgeschwindigkeit, wenn das Tastverhältnis 1 :3 beträgt, d. h. daß der Motor 22 für 25% der Gesamtperiode erregt wird. Des weiteren muß die Ansprechzeit des Motors 22 in Betracht gezogen werden. Das heißt, der Motor 22 und die diesem zugeordneten Antriebssteuerschaltung 26 muß eine Ansprechzeit aufweisen, die so kur». ist, daß die Anordnung der von der Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 diktierten Geschwindigkeitsänderung folgen kann.

Ein weiterer in Betracht zu ziehender Faktor ist die Basistaktfrequenz, die in der Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 verwendet wird. Diese muß so hoch sein, daß die Impulsbreite der »Ein«-Periode für den Motor 22 so bemessen werden kann, daß die gewünschte Genauigkeit für das Regelsystem erreichbar ist. Unter diesen Gesichtspunkten kann die Auswahl der verwendeten Komponenten und Taktfrequenzen für die Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 als Ergebnis eines schrittweise durchgeführten Annäherungsprozesses angesehen werden.

Die in den F i g. 3A—3D gezeigten impulsdiagramme treten in der hier beschriebenen Ausführungsform gemäß der Erfindung auf. Der Basistakt W\ wird von dem

Takt Qi-F abgeleitet, der von der Druckersteuerschaltung 28 in F i g. 1 kommt. Die HCKA- und HCKAB-Takle können durch einen Zähler (nicht gezeigt) erzeugt werden, der eine Teilung durch 16 vornimmt.

Die WC/CAß-Taktimpulse in der Zeile 228 in F i g. 3A und F i g. 3B sind die gleichen, jedoch weist der Takt auf der Zeile 228 'inen wesentlich reduzierten Maßstab auf. Die CHARA Impulse werden von den CAMÄ-Impulsen abgeleitet, die von der Geschwindigkeitsabfühlvorrichtung 32 in Fig. 1 kommen und die CHARBAmpuhe erzeugt ein nicht gezeigtes Flipflop beim Auftreten der HC/CAß-lmpulse. Von den CHAtfß-Impulsen werden die CHPA-Impulse abgeleitet und durch diese wird jeweils der nächste HC/CAß-Impuls beendet. Die CHPB-Impulse entstehen mit Abfall der CWA-lmpulse und werden zu Beginn der jeweils nächsten WC/C4.ß-lmpulse beendet.

Die auf der Zeile 230 in den F i g. 3A und 3B gezeigten HCXAß-Taktimpulse sind jeweils die gleichen wie die auf der Zeile 228 gezeigten Impulse, jedoch ist aus Gründen der einfacheren Darstellbarkeit eine Maßstabsreduzierung vorgenommen worden. Die auf der Zeile 232 gezeigten CWA-lmpulse dienen zur Aktivierung der zugehörigen Halteschaltung D 5-C5 in F i g. 2, so daß der sich auf die Istgeschwindigkeit des Schlittens 12 beziehende Wert von dem Zähler C2-D2 beim Abfallen der CWPA-lmpulse oder der CHPA/-\mpu\se gespeichert wird. Dadurch steht dieser Zählwert für die Eingabe in den Zähler H 3-/3 zur Verfügung. Der CWß-lmpuls auf der Zeile 231, der dem CHPA-Impuls folgt, wird zur Zurücksetzung des Zählers C2-D2 verwendet, so daß in diesem eine erneute Zählwertakkumulation vorgenommen werden kann. Durch einen nicht gezeigten Teiler 6 :1 wird von dem HCKß-Taktimpuls der HCKAß-lmpuls abgeleitet und für die Inkrementierung des Zählers C2-O2 verwendet. Der 6:1-Frequenzteiierzähier wird durch CWW-impuise zurückgesetzt.

Die mit VCTB bezeichnete Zeile in den F i g. 3A und 3B stellt die »Einserw-Komplementzählung dar (diese korrespondiert mit der Istgeschwindigkeit des Schlittens 12), die im Zähler C2-D2 zwischen aufeinanderfolgenden CK4/?-lmpulsen von der Geschwindigkeitsabfühlvorrichtung 32 aufgezählt wurden.

Die VCTß-Zählungen von der Halteschaltung C5-D5 dienen zur Erzeugung der Anschlagimpulse FPLS. Es entsteht jeweils ein Anschlagimpuls, wenn der Zähler CA-D4 seinen Maximalwert bzw. seinen Ausgangszählwert erreicht hat. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden CWAÄ-lmpulsen entstehen durchschnittlich sechs Anschlagimpulse FPLS. wobei die CHAR-Impulse von der Geschwindigkeitsabfühlvorrichtung 32 kommen. Die HCKAB-Takte. die den Zähler C4-D4 inkrementieren, sind sechsmal schneller als die HCKß-Takte, die den Zähler C 2- D 2 inkrementieren. Wenn angenommen wird, daß der Motor 22 den Schlitten 12 mit der Sollgeschwindigkeit antreibt, so wird ein Binärzählwert von 71 im Zähler C2-D2 zwischen zwei aufeinanderfolgenden CHA /^-Impulsen von der Geschwindigkeitsabfühlvorrichtung 32 empfangen, wodurch durch die Bildung des »Einser«-Komplements ein Binärzählwert von 184 entsteht, der in der Halteschaltung C5-D 5 festgehalten wird. Durch den Binärwert von 184 wird der Zähler C4-D4 voreingestellt, so daß lediglich noch eine schrittweise Erhöhung von 184 auf 255 durch 71 A/C/CAß-Taktimpulse erfolgen muß. Beim Erreichen dieses höchsten Zählerstandes im Zähler C4-D4 entsteht ein Anschlagimpuls FPLS, der von dem Ausgang des Zählers C4 O4 kommt und der in der Druckersteuerschaltung 28 in herkömmlicher Weise zur Aktivierung der Elektromagnete des Matrixdruckers 14 dient. Das TC-Ausgangssignal für maximalen Zählwert des Zählers C4-D4 wird invertiert und den Paralleleingängen des Zählers C4-D4 zugeführt, so daß dieser den Binärzählwert von 184, der sich noch in der Halteschaltung C5-D5 befindet, aufnehmen kann. Der im Zähler

ίο C4-D 4 befindliche Zählwert wird schrittweise durch 71 WCKAß-Taktimpulse erhöht bis der Ausgangszählwert erreicht wird, so daß die Anschlagimpulse FPLS entstehen. Dieser Vorgang wiederhoii sich so lange bis der nächste CM4/?-lmpuls von der Geschwindigkeitsab füllvorrichtung 32 kommt, durch den ein neuer Istge schwindigkeitswert VCTB an der Halteschaltung C5-D5 erscheint (es wird angenommen, daß sich d':z Geschwindigkeit des Schlittens 12 geändert hat). Von der Druckersteuerschaltung 28 (Fig. 1) wird ein COL- SYN ■ G/-Impuls geliefert, der die erforderliche Syn chronisation für den Start eines neuen Zeichens, das durch den Drahtdruckkopf 14 gedruckt werden soll, gibt. Durch die im vorangehenden beschriebene Technik wird eine sehr exakte Steuerung der Anschlagimpul- se FPLS ermöglicht, da jede Gruppe aus sechs Anschlagimpulsen eine direkte Beziehung zu der Istgeschwindigkeit des Schlittens 12 aufweist, da sie sich jeweils auf den zwischen zwei aufeinanderfolgenden CK4./Mmpulsen im Speicher C2-D2 befindlichen ak tuellen Wert beziehen.

Die in den F i g. 3A und 3B gezeigten PLSWDONAmpulse sind im Maßstab sehr stark vergrößert, so daß sich bei 233 eine Erregungsperiode und bei 234 eine Entregungsperiode ergibt. Die Erregungsperiode 233 kann sehr stark variieren, und zwar in Abhängigkeit von der jeweiligen Geschwindigkeitsabweichung nach oben oder unten. Die Entregungspcriode dagegen weist eine konstante Länge auf. Wenn sich dsr Schlitten \2 rn:t der Sollgeschwindigkcit bewegt, so ist die JDauer der Peri ode 233 äquivalent zu 71 Taktimpulsen Φ1 (Ein-Zeitim- pulszahl) und die Dauer der Entregungsperiode 234

äquivalent zu 2!3 Taktimpulsen Φ\ (AUi-Zeitimpulszahl).

Der Motorerregungsimpuls MOTOREN ist in den

Fig.3C und 3D gezeigt und dient zur Erregung des Motors 22. um den Schlitten von einem Ruhezustand aus auf eine Sollgcschwindigkeit zu beschleunigen und um ein Paar nicht gezeigte Flipflops auf einem Zustand zu halten, bei dem der Binärwert von einem ersten Satz

so manuell einstellbarer Schalter (nicht gezeigt), die mit einem ersten Schritt 0 korrespondieren, in den Binärzähler H3-J3 einzugeben. Die SO- und Sl-Zeilen in den Fig.3C und 3D zeigen die Verhältnisse an den Eingängen der vorangehend erwähnten Flipflops für die Steuerung der verschiedenen Binärwerte, die in den Binärzähler H 3-13 eingegeben werden. Wie bereits vorangehend festgestellt wurde, gibt es etwa 5 oder 6 abwechselnde Erregungsimpulse PLSWDON und Entregungsimpulse, welche erscheinen (auf der Zeile 236 in F i g. 3C). bevor der Schlitten so weit bewegt wird, daß der erste CWAR-lmpuls und der erste CW/M-lmp-uIs, der auf der Zeile 238 in F i g. 3C gezeigt ist, erzeugt wird. Der erste CW-4-lmpuls 2384 beendet den Schritt 0 und leitet den Schritt I ein, bei dem ein zweiter Satz von

-V5 Hand einstellbarer Schalter (nicht gezeigt) wirksam wird und in ähnlicher Weise der zweite CHPA-Impuls 238ß den Schritt 1 beendet und den Schritt 2 einleitet, bei dem wiederum ein drittes Paar manuell einstellbarer

Schalle/ {nicht gezeigt) wirksam wird. Der dritte CW/4-li.ipuls 238Cbeendcl den Schritt 2 und leitet die Übertragung des Komplements der VCTß-Zählung COMP ein. die von dem Zähler C 2- D 2 abgeleitet wird-ν ic Sollgesehwindigkeil des Motors 22 isl durch die gestrichelte Linie 240 angedeutet und die Islgeschwindigkeii VUL wird durch die Linie 242 angegeben. \^:s ist ersichtlich, daß die verschiedenen Schritte Schritt 0, Schritt I und Schritt 2 die Beschleunigung des Schlittens bzw. des Motors von einer Ruheposition aus auf die Sollgeschwindigkeit steuern und daß danach die tatsächliche Istgeschwindigkeit des Schlittens durch die im Zähler C2-D2 auftretenden Werte gesteuert wird. Dies ist auch durch die 50- und S !-Signale des nicht gezeigten Flipflop-Paares ersichtlich, die auf einem hohen Pegel verbleiben, nachdem der dritte CHPA-Impuls 238C der in F i g. 3D gezeigt ist, auftritt. Dieser hohe Pegel bewirkt, daß die Binärwertc von der Halteschaltung CS-DS in den Zähler H3-/3cingctakict werden.

Die CHPA-Impulse auf der Zeile 244, die FPLi'-Impulse auf der Zeile 246 und die PLSWDO/N/Impulse auf der Zeile 248 sind zusammen in den F i g. 3C und 3D gezeigt, um das Verhältnis zu betonen, das zwischen diesen und dem in Fi g. 1 gezeigten Drahtdruckkopf 14 besteht. Grundsätzlich kann gesagt werden, daß die Zeitperiode von dem Motor 22 auf dem Zustand verbleibt, bis der erste CHPÄ-lmpuls 238Λ empfangen wird, der von der Lage des Schlittens 12 in bezug auf den nächsten Schlitz im Zeitgabestreifen 38 erzeugt wird. Beim Auftreten des ersten CWP/4-lmpulses 238/4 ist die Geschwindigkeit des Schliuens 12 (und des Motors 22) größer als Null, aber kleiner als die Sollgeschwindigkeit 240, die durch die Bewegung des Schlittens 12 auf einen Abstand 244ß erreicht werden kann, der die Hälfte eines zu druckenden Zeichens darstellt. Ein voller Zeichenabstand ist bei 244/4, gezeigt. Das in dem Schritt 0 erzeugte Drehmoment für die Beschleunigung des Motors 22 muß größer sein als ein Minimum, das als Startdrehmoment erforderlich ist, aber nicht größer als der erforderliche Wert zur Erreichung der Sollgeschwindigkeit in einem zur Verfügung stehenden Abstand. Die Geschwindigkeit des Motors 22 beim Auftreten des ersten CKPA-Impulses 238/4 sollte deshalb auf einem Minimum gehalten werden. Zur Zeit, zu der der dritte CWP/4-lmpuls 238C empfangen wird, sollte der Motor 22 die Soügeschwindigkcit erreicht haben.

Im folgenden wird als Beispiel bei einer Ausführungsform eine Darstellung der verschiedenen Binärzählwerte gezeigt, die aufgrund verschiedener von Hand betätigbarer Schalter eingegeben werden, um die gewünschte Geschwindigkeit des Motors 22 und des Schlittens 12 zu erreichen:

Der Binärwert von 6 der Niedrig-Byte-Schalter in der Programmdatenschaltung 48 und der Binärwert von 15 der höheren Byte-Schalter der Programmdatenschaltung 48 werden bei der F.ingabc in den Biniirzähler

^ri //3-/3 kombiniert, wodurch sich ein Hiniirweri ergibt, der dem De/im»lwcit 246 entspricht. In ähnlicher Weise wird der Binarwert von 15 von den Vorwärts Niedrig-Bytc-Schaltcrn in der Programmdatcnschaltung 48 und der Binärwort von 11 von den höheren Vorwärts-Byte-

ίο Schaltern der Schaltung 48 bei der Eingabe in den Zähler H 3-/3 kombiniert, wodurch sich der Binärwert für 191 ergibt.

Bei bestimmten Geschwindigkciiszuständen kann es vorkommen, daß die Geschwindigkeitssteuerschaltung

i^r) 30 instabil wird, beispielsweise wenn die Islgeschwindigkei't des Schlittens 12 oberhalb der Sollgeschwindigkeit eine Neigung zum Schwingen zeigt. In solchen Fällen kann ein kleiner Dampfungswiderstand, beispielsweise von 2 Ohm. in Serie mit der Wicklung des Motors 22 geschallet werden. Dieser Diimpfungswiderstand erhöht die Zeit, die der Motor 22 zur Erhöhung dei Geschwindigkeit des Schlittens 12 benötigt, wodurch auch die Zeit reduziert wird, die für die Verringerung der Geschwindigkeit des Schlittens 12 benötigt wird.

Durch die Einschaltung eines Dämpfungswiderstandes in Serie mit der Wicklung des Motors 22 erhöht sich die Erregungsperiode für den Motor 22 und das Tastverhältnis beträgt dann etwa 1 :1. Dies gilt für eine Bewegung des Schlittens 12 in Vorwärtsrichtung. Zuvor

jo betrug dieses Tastverhältnis I : 3, wie aus den Darstellungen ersichtlich ist. Für die Rückwärtsbewegung beträgt das Tastverhältnis 9 : 1.

Da alle in der Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 zu übertragenden Daten synchron mit dem Takt Φ 1 übertragen werden, ist sichergestellt, daß nur gültige Daten übertragen werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Von Hand setzbare Schäler	dafür
	eingegebener
	Wert
	in Binärform
S3. Schritt 0	187
S 2, Schritt 1	187
5 I.Schritt 2	188
54, Aus-Rückwärts, niedriges	6
Byte
Aus-Vorwärts, niedriges Byte	15
Aus-Rückwärts, hohes Byte	15
Aus-Vorwärts, hohes Byte	U

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung des Antriebs eines bewegbaren Gliedes mit konstanter Geschwindigkeit unter Erzeugen von die Istgeschwindigkeit angebenden Signalen, wobei das Ausmaß der Erregung des zum Antrieb dienenden Gleichstrommotors abhängig ist von dem voreinstellbaren Inhalt eines Zählers, der durch Zeitgabesignale fortgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß