DE3630843A1

DE3630843A1 - Electrical pulse transmitter which can be operated by means of a hand crank

Info

Publication number: DE3630843A1
Application number: DE19863630843
Authority: DE
Inventors: Bruno Dr Harm; Klaus Dipl Ing Thomas
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1986-09-10
Filing date: 1986-09-10
Publication date: 1988-03-17

Abstract

The pulse transmitter for controlling an electrical actuating drive (7), especially a stepping motor, consists of a tachogenerator (1) which is driven by a hand crank and whose output variable is a pulse sequence (f1) which is dependent on the rotation speed. This output variable is supplied to a non-linear frequency multiplier (6), whose output frequency (f2) is the control frequency (fs) for the actuating drive (7). The invention is used, for example, in diffractometers, for adjusting the goniometer head. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mittels einer Hand kurbel betreibbaren elektrischen Impulsgeber zur Steuerung eines elektrischen Stellantriebs, insbesondere eines Schritt motors.The invention relates to a hand crank operated electrical pulse generator for control an electric actuator, in particular a step motors.

Derartige Impulsgeber werden vielfach zur inkrementellen Ver stellung von beweglichen Teilen in Geräten eingesetzt (elek tronische Handkurbel). Das Weg-Zeit-Verhalten der Stellinkre mente zur Weg- oder Winkelverstellung wird durch die Drehge schwindigkeit der Handkurbel bestimmt.Such pulse generators are often used for incremental ver position of moving parts in devices (elec tronic crank). The path-time behavior of the Stellinkre elements for path or angle adjustment is made by the rotary speed of the crank is determined.

Im allgemeinen werden handkurbelbetriebene Tachogeneratoren mit drehgeschwindigkeitsabhängiger Impulsfolge als Ausgangs größe eingesetzt, wodurch eine exakte manuelle Einstellung einer mechanischen Größe erzielbar ist.In general, hand crank powered tachogenerators with speed-dependent pulse train as output size used, which ensures an exact manual setting a mechanical size can be achieved.

Nachteile ergeben sich jedoch aus dem linearen Zusammenhang zwischen Handbewegung, d. h. Drehwinkel oder Drehgeschwindig keit der Handkurbel, und Verstellung, wenn bei kleinen Inkre menten große Verstellungen schnell vorgenommen werden sollen. Beispielsweise kann man an einer Handkurbel von etwa 60 mm Durchmesser maximal 100 Inkremente pro Umdrehung sicher ein zeln verstellen. Andererseits sind drei Umdrehungen pro Sekunde eine nur kurzfristig zumutbare und eine Umdrehung pro Sekunde eine langfristig zumutbare Drehbewegung mit der Hand. Ein Gerät mit einer Winkelverstellung, beispielsweise der Goniometerkopf eines Diffraktometers, mit einem Inkrement von 0,001° erfordert zehn Kurbeldrehungen für eine Verstel lung um 1°.Disadvantages arise from the linear relationship between hand movement, d. H. Angle of rotation or speed of rotation speed of the hand crank, and adjustment when small incre large adjustments should be made quickly. For example, you can use a hand crank of about 60 mm Diameter a maximum of 100 increments per revolution adjust the tent. On the other hand, there are three revolutions per A second only a short-term reasonable and a turn a long-term reasonable rotational movement per second with the Hand. A device with an angle adjustment, for example the goniometer head of a diffractometer, with an increment of 0.001 ° requires ten crank turns for one adjustment by 1 °.

Eine Verstellung um 90° benötigt dann etwa 1,5 Minuten. An adjustment of 90 ° then takes about 1.5 minutes.

Es besteht demgemäß die Aufgabe, einen handkurbelbetriebe nen Impulsgeber der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sowohl kleine Verstellungen mit großer Präzision und große Verstellungen mit großer Geschwindigkeit ausgeführt werden können.Accordingly, there is the task of a hand crank operation to further develop a pulse generator of the type mentioned at the beginning, that both small adjustments with great precision and large adjustments carried out at high speed can be.

Eine Lösung der Aufgabe ist mit einem Impulsgeber mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen möglich.A solution to the problem is with a pulse generator with the im Claim 1 specified features possible.

Die als Steuersignal für den Stellantrieb verfügbare Ausgangs größe des Impulsgebers ist eine überproportional mit der Dreh geschwindigkeit der Handkurbel zunehmende Impulsfolge, wobei die Abhängigkeit der Vervielfachung von der Geschwindigkeit und die Höchstgeschwindigkeit weitgehend dem Bedienproblem angepaßt werden können.The output available as a control signal for the actuator The size of the encoder is disproportionate to the rotation speed of the hand crank increasing pulse sequence, whereby the dependence of the multiplication on the speed and the maximum speed largely the operating problem can be adjusted.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß bis zu einer bestimmten Drehgeschwindigkeit der Handkurbel die Impulsfrequenz am Ausgang des Impulsgebers linear mit der Drehgeschwindigkeit wächst. Bei weiter steigender Drehge schwindigkeit setzt der überproportionale, nichtlineare Anstieg der Ausgangsfrequenz ein, so daß bei verdoppelter Drehgeschwindigkeit ein Vielfaches der beim Grenzwert auf tretenden Impulsfolgefrequenz erreicht wird.In a preferred embodiment it is provided that at a certain speed of rotation of the hand crank Pulse frequency at the output of the pulse generator is linear with the Speed of rotation grows. With further increasing rotation The disproportionate, non-linear sets speed Increase in the output frequency so that when doubled Rotation speed a multiple of that at the limit occurring pulse repetition frequency is reached.

Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Fig. 1 bis 4 Aus führungsbeispiele dargestellt und im folgenden beschrieben.To explain the invention are shown in FIGS. 1 to 4 examples from management and described below.

Fig. 1: Es wird ausgegangen von einem Tachogenerator 1, der in bekannter Weise aus einer mittels einer Handkurbel 2 ange triebenen Scheibe 3 besteht, die auf ihrem Randbereich mit wechselnd reflektierenden und nichtreflektierenden Sektoren 4 versehen ist, welche bei der Drehung mittels einer aus Licht quelle und Empfänger bestehenden elektronischen Abtasteinrich tung 5 abgetastet werden. Es steht so am Ausgang des Tacho generators eine der Drehgeschwindigkeit v der Handkurbel 2 proportionale Impulsfolge mit der Frequenz f ₁ zur Verfügung, aus der in einem nichtlinearen Frequenzvervielfacher 6, bei spielsweise einem steuerbaren Oszillator, durch überproportio nale Vervielfachung die eine Impulsfolge mit der Ausgangsfre quenz f ₂ gebildet und als Steuerfrequenz f _s einem Stellan trieb 7, insbesondere einem Schrittmotor, zugeführt wird, welcher eine Antriebswelle 8 inkrementweise verstellt. Fig. 1: It is assumed that a tachometer generator 1 , which in a known manner consists of a disk 3 driven by means of a hand crank 2 , which is provided on its edge region with alternately reflecting and non-reflecting sectors 4 , which are rotated by means of a light Source and receiver existing electronic scanning device 5 are scanned. It is thus at the output of the speedometer generator a pulse sequence proportional to the rotational speed v of the hand crank 2 with the frequency f ₁ available, from which in a nonlinear frequency multiplier 6 , for example a controllable oscillator, by disproportionate multiplication, the one pulse sequence with the output frequency f _{2 is} formed and is supplied as a control frequency f _{s to} an actuating drive 7 , in particular a stepper motor, which adjusts a drive shaft 8 incrementally.

In Fig. 2 ist die Kennlinie eines solchen Impulsgebers darge stellt. Über der Drehgeschwindigkeit v der Handkurbel ist die überproportional ansteigende Kennlinie der Steuerfrequenz f _s aufgetragen.In Fig. 2, the characteristic curve of such a pulse generator is Darge. The disproportionately increasing characteristic of the control frequency f _{s is} plotted against the rotational speed v of the hand crank.

Da die Ausgangsfrequenz f ₁ des Tachogenerators 1 der Drehge schwindigkeit v proportional ist, folgt die Kennlinie der Be ziehungSince the output frequency f _{1 of} the tachogenerator 1 is proportional to the speed of rotation v , the characteristic curve of the relationship follows

f _s = f ₁ (1 + h(v)) f _s = f ₁ (1 + h (v))

h(v) ist ein funktionell mit der Drehgeschwindigkeit anstei gender Summand. h (v) is a summand that increases functionally with the speed of rotation.

Um eine besonders feinfühlige Verstellung um kleine Winkel oder Wege zu erreichen, kann in einer in Fig. 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform des Impulsgebers eine anfänglich lineare und erst ab einem Grenzwert nichtlineare Vergrößerung der Steuerfrequenz vorgenommen werden.In order to achieve a particularly sensitive adjustment by small angles or paths, in a preferred embodiment of the pulse generator shown in FIG. 3, the control frequency can be increased initially linearly and only non-linearly from a limit value.

Von dem hier der Einfachheit halber nicht mehr eingezeichne ten Tachogenerator mit der drehgeschwindigkeitsproportionalen Ausgangsfrequenz f ₁ wird ein Grenzwertmelder 9 gespeist, wel cher einen Umschalter 10 betätigt.From the tachometer generator, which is no longer shown here for the sake of simplicity, with the output frequency f ₁ proportional to the rotational speed, a limit value indicator 9 is fed, which actuates a changeover switch 10 .

Bei Drehgeschwindigkiten unterhalb einer einstellbaren Grenz geschwindigkeit v 1 ist die drehgeschwindigkeitsproportionale Frequenz f ₁ über den Kontakt a 1 als Steuerfrequenz f _s direkt dem Stellantrieb 7 aufgeschaltet. Es läßt sich so eine sehr exakte Feineinstellung erreichen.In the case of rotational speeds below an adjustable limit speed v 1 , the rotational speed proportional frequency f _{1 is} directly connected to the actuator 7 via the contact a 1 as the control frequency f _s . A very exact fine adjustment can be achieved in this way.

Nach Überschreiten der Grenzgeschwindigkeit v 1 schaltet der Umschalter 10 auf den Kontakt a 2, an welchem die in dem Fre quenzvervielfacher 6 aus der Eingangsfrequenz f ₁ erzeugte, überproportional ansteigende Ausgangsfrequenz f ₂ als Steuer frequenz f _s anliegt.After the limit speed v 1 has been exceeded, the changeover switch 10 switches to the contact a 2 at which the frequency multiplier 6 generated in the frequency from the input frequency f ₁ , the disproportionately increasing output frequency f _{2 is present} as the control frequency f _s .

Bei linearer Erhöhung der Drehgeschwindigkeit v lassen sich so schnelle Weg- oder Winkelverstellungen vornehmen.With a linear increase in the rotational speed v , rapid path or angle adjustments can be made.

In dem Diagramm in Fig. 4 ist diese mit der Anordnung nach Fig. 3 erreichbare Kennlinie dargestellt; sie besteht aus einem linearen Teil von der Drehgeschwindigkeit 0 bis zur Drehgeschwindigkeit v 1 als Grenzgeschwindigkeit und einem daran anschließenden überproportional ansteigenden Teil, so daß sich bei etwa verdoppelter Drehgeschwindigkeit eine bei dem gezeigten Beispiel um etwa vier- bis fünffach erhöhte Impulsfolgefrequenz f ₂ und demgemäß Verstellgeschwindigkeit erreichen läßt.The diagram in FIG. 4 shows this characteristic curve which can be achieved with the arrangement according to FIG. 3; it consists of a linear part from the speed of rotation 0 to the speed of rotation v 1 as the limit speed and a subsequent disproportionately increasing part, so that when the speed of rotation is approximately doubled, a pulse repetition frequency f _{2, which is} increased by approximately four to five times in the example shown, and accordingly the speed of adjustment can be achieved.

Claims

1. By means of a hand crank operable electrical pulse generator for controlling an electric actuator, in particular a stepper motor, characterized by means ( 6 ) for generating a disproportionately high speed of rotation (v) of the hand crank ( 2 ) increase the pulse repetition frequency (f ₂ ) as the control frequency (f _s ).

2. Pulse generator according to claim 1, characterized in that the pulse train of the control frequency (f _s ) up to a predetermined rotational speed (v 1 ) this is proportional and then increases disproportionately.

3. Pulse generator according to claim 1, characterized by a hand crank-operated tachometer generator ( 1 ) with rotational speed-dependent pulse train (f ₁ ) as an output variable, which leads to a non-linear frequency multiplier ( 6 ), the output frequency (f ₂ ) for the control frequency (f ₂ ) for the actuator ( 7 ).