Способ торможения шагового электродвигателя и устройство для его осуществления

 

1. Способ торможения шагойого электродвигателя в режиме самокомму1/ДПР тации от датчика положения, установленного на валу двигателя, путем включения обкюток, соответствующих положению фиксации, отличающийся тем, что, с целью умень;шения колебаний и повышения быстродействия при перемещении на произвольном числе шагов, обмотки., соответствующие положению фиксации, включают после отработки предпоследнего :шага через временной интервал, равный четверти периода собственных колебаний ротора, на время, меньшее предыдущего интервала, затем отключают : на время, большее первого интервала после чего вновь включают. ys

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕО ИХ

РЕСПУБЛИК

3ДР Н 02 Р 8/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ zap (21) 3429392/24-07 (22) 23.04.82 (46) 30.07.83. Бюл. 9 28 (72) К.Н. Павлова и В.Е. Солодкин (53) 621.313.13-133.3-525(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 243009, кл. Н 02 Р 8/00, 1967.

2. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. Под ред.

М.Г. Чиликина. М., "Энергия", 1971, с. 546-562 (прототип). (54) .СПОСОБ ТОРМОЖЕНИЯ ШАГОВОГО

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ торможения шагоВого . электродвигателя в режиме самокомму„.Su„„5 А тации от датчика положения, установленного на валу двигателя, путем включения обмоток, соответствующих положению фиксации, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения колебаний и повышения быстродействия при перемещении на произвольном числе шагов, обмотки, соответствующие положению Фиксации, включают после отработки предпоследнего шага через временной интервал, равный четверти периода собственных колеба ний ротора, на время, меньшее преды дущего интервала, затем отклю ают на время, большее первого интервала, после чего вновь включают.

1032585 устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее коммутатор, усилители мощности, счетчик, датчик положения и формирователь импульсов торможения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что введены элемент запрета и блок отключения обмоток, а Формирователь импульсов торможения снабжен дополнительным выходом, 1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к управлению шаговым двигателем, и может быть использовано в устройствах автоматики и телемеханики, вычислительной техники, станках с программным управлением.

Известен способ торможения шагового двигателя путем включения и коммутации обмоток по сигналу обратной связи 1 ).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ торможения шагового двигателя в режиме самокоммутации от дат чика положения, установленного на валу двигателя, путем включения обмоток, соответствующих положению фиксации (2 J.

Недостатком известных способов и устройств для их осуществления является то, что они обеспечивают оптимальное управление на строго определенной неизменной группе шагов. Если же число шагов в единичном перемещении является произвольным, то колебания ротора не устраняются. Это приводит к увеличению динамического цикла работы привода и соответствующему снижению быстродействия.

Цель изобретения — уменьшение колебаний ротора и повышение быстро.действия при перемещении на произвольное число шагов в режиме само.коммутации от датчика положения, установленного на валу двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу торможения шагового электродвигателя в режиме самокоммутации от датчика положения, установленного на валу двигателя, путем включения обмоток, соответствующих положению фиксации, последние включают после отработки предпоследнего шага через временной интервал, равный четверти периода соб ственных колебаний ротора, ня время, меньшее предыдущего интервала, затем отключают на время, большее первого интервала, после чего вновь включают. подключенныМ к управляющему входу блока отключения обмоток, информационные входы которого соединены с выходами коммутатора, а выходы — с входами усилителей мощности, причем вход коммутатора связан с выходом элемента запрета,,цва входа которо- го подключены к выходам датчика положения и счетчика. ж

Кроме того, в устройство для осуществления способа, содержащее коммутатор, усилители мощности, датчик положения и формирователь импульсов торможения, введены элемент запрета и блок отключения обмоток, а формирователь импульсов торможения снабжен дополнительным выходом, подключенным к управляющему входу блока отключения обмоток, информационные входы которого соединены с выходами коммутатора, а выходы — c входами усилителей MQIQHocTH, причем вход коммутатора связан с выходом элемента запрета, два входа которого подключены к выходам датчика положения и счетчика.

Такое управление двигателем позволяет устранить колебания ротора при любом числе отрабатываемых шагов в широком диапазоне скоростей движения ротора при его подходе к позиции фиксации.

На фиг„ 1 приведены временные диаграммы, поясняющие действие спосо 5 ба торможения, на фиг. 2 — функцион ал ьн ая схема устрой ст в а.

Сущность способа заключается в следующем.

После отработки предпоследнего шага в момент прихода сигнала с датчика положения ðïð осуществляют задержку включения обмоток, соответствующих заданному положению фиксации.

Время задержки Т1 устанавливают равным четверти периода собственных колебаний системы, состоящей иэ двигателя и нагрузки. В конце ин.тервала Т1 по сигналу U np (фиг. 1) включают обмотки, соответствующие по4О эиции фиксации, на время Т2, меньшее Т1, но не равное .нулю. По окончании времени Т2 обмотки двигателя обесточивают по сигналу,,-,. на. время ТЗ, большее Т1. После окончания

45 ТЗ по сигналу U,р обмотки вновь включают.

В течение интервала Т1 ротор движется по инерции в поле электромагнитных сил, создаваемых обмотками, включенными на предпоследнем ша1032585 ге. В конце интервала Т1 ротор имеет наибольшую амплитуду выбега и нулевую скорость, т.е. 6 = 0 (фиг. 1 ). В этот момент ему сообщается энергия, необходимая для даль нейшего движения в позицию фикса- 5 ции, путем включения на время Т2 обмоток, соответствующих позиции фиксации. В связи с тем, что дальнейшее движения ротора будет происходить в поле сил трения при обесто- 10 ченных обмотках, количество энергии. сообщаемое ротору за время Т2, долж— но быть пропорционально оставшемуся расстоянию до позиции фиксации.

Это условие достаточно точно выполняется при постоянном значении— интервала Т2 вследствие закона распределения статического синхрониэирующего момента в зоне выбега ротора.

Таким образом, чем дальше ротор находится от позиции фиксации, тем большую скорость он приобретает за время разгона на интервале Т2. Позто= му оставшееся расстояние до позиции фиксации он проходит при обесточенных обмотках независимо от

25 его величины за одинаковое время ТЗ.

В конце интервала ТЗ при приближении ротора к позиции фиксации со скоростью, близкой к нулю (e = О), включают обмотки, соответствующие ЗО позиции фиксации, и ротор устанавливается в позиции фиксации практически без колебаний.

Величины временных интервалов

Т2 и ТЗ определяют экспериментальным или расчетным путем из условия баланса кинетической энергии, сообщаемой ротору за время Т2, и энергии, затрачиваемой на преодоление сил трения при движения ротора до позиции фиксации за время ТЗ.

Интервалы времени Т1, Т2 и ТЗ являются постоянными для данного привода, не зависят от числа отрабатываемых шагов и определяются величиной статического синхронизирующего 45 момента двигателя, моментом инерции системы и моментом трения.

Устройство (фиг. 1 ), осуществляющее предлагаемый способ, содержит коммутатор 1, счетчик 2, усилители 3 5О мощности, датчик 4 положения, установленный на валу двигателя 5, формирователь б импульсов торможения, элемент 7 запрета и блок 8 отключе ния. Формирователь импульсов тор- 55 можения снабжен дополнительным выходом, подключенным к управляющему входу схемы обесточивания обмоток, информационные входы которой соединены с выходами коммутатора, а выходы с входами усилителей мощности, при этом вход коммутатора связан с выхо-. дом элемента запрета, два входа которого подключены к выходам датчика .положения и счетчика шагов соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с датчика 4 положения в виде унитарного кода через элемент 7 запрета импульса, коммутатор 1 и блок 8 отключения обмоток поступают на вход усилителей 3 мощности, обеспечивая работу двигателя 5 B режиме самокоммутации.

Одновременно сигналы с датчика

4 положения поступают на вход счетчика 2, выходы которого соединены с элементом 7 запрета и формирователем 6 импульсов торможения.

С выхода формирователя б сигнал поступает на коммутатор 1 и на вход блока 8 отключения обмоток.

Счетчик 2 выдает сигнал после отработки предпоследнего шага на элемент 7 запрета и формирователь б импульсов торможения. Элемент 7 запрета запрещает прохождение сигнала с датчика 4 положения на предпоследнем шаге. При этом происходит задержка коммутации фиксирующих обмоток на вре = мя Т1, определяемое формирователем

6. В конце интервала Т1 формирователь 6 выдает сигнал на коммутатор

1 для включения фиксирующих обмоток и начинает отсчет временного интервала Т2.

llo окончании интервала Т2 на дополнительном выходе формирователя 6 появляется сигнал на управление блоком 8 отключения обмоток двигателя 5 и начинается отсчет временного интервала ТЗ. Обмотки двигателя 5 на время интервала ТЗ обесточиваются. По окончании интервала Т3 производится включение фиксирующих обмоток двигателя.

Использование предлагаемого способа торможения шагового электродвигателя и устройства для его осуществления значительно повышает быстродействие привода за счет устранения колебаний ротора в момент фиксации при перемещении на произвольное число шагов.

Составитель 3. Горник

Редактор Н. Сташишина Техред М.Коштура Корректор С. Шекмар

Закаэ 5418/59 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ торможения шагового электродвигателя и устройство для его осуществления Способ торможения шагового электродвигателя и устройство для его осуществления Способ торможения шагового электродвигателя и устройство для его осуществления Способ торможения шагового электродвигателя и устройство для его осуществления 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и направлено на снижение времени и повьшение точности торможения шагового двигателя

Изобретение относится к электротехнике и направлено на расширение функциональных возможностей устройства управления шаговым двигателем путем формирования траектории движения двигателя

Изобретение относится к области электротехники

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в программно-управляемом оборудовании позиционного типа с шаговыми двигателями

Изобретение относится к электротехнике , к управлению шаговыми двигателями

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в шаговом электроприводе с перемещениями, содержащими большое число шагов
Наверх