Устройство для управления шаговым двигателем

 

Изобретение относится к Электротехнике , к управлению электрическими машинами и может быть использовано в дискретном приводе с регулированием скорости в широких пределах. Цель состоит в упрощении путем сокращения числа микросхем. С этой целью генератор 1 формирует импульсы заданной частоты, которые через элемент 2И 2 поступают на вход обратного счета счетчика 3, коэффициент пересчета которого определяется выходным кодом запоминающего устройства 4, содержащего коды минимальных периодов каждого участка аппроксимации. Запоминающее устройства 15 содержит коды приращений периода каждого участка аппроксимации . Коэффициент пересчета счетчика 8 определяется выходным кодом реверсивного-- счетчика 9 и равен числу импульсов каждого участка ап- . проксимации. Код текущей скорости формируется реверсивным счетчиком 5 и изменяетсяс каткдым новым участком аппроксимации. На входы счетчика 5 поступают выходные импульсы устройства . Работа счетчиков 5 и 9 по входу прямого или обратного счета определяется режимом движения - разгоном или торможением. Выходной код счетчика 5 поступает на один вход элемент сравнения 6, а также является адресом запоминающих устройств 4 и 15. Выходная частота формируется счетчиком 8 и через элемент И 11 поступает на распределитель импульсов 16. 2 ил. с SS (Л 4;:. ю 00 а

СОО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51) 4 Н 02 P 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4050424/24-07 (22) 08.04.86. (46) 07.09.88. Вюл. Р 33 (72) Н.Н.Романьков и С.Е.Мужелев (53) 621 313.525 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1224944, кл. Н 02 P 8/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

В 1381682, кл. Н 02 Р 8/00,20.02.86. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике, к управлению электрическими машинами и может быть использовано в дискретном приводе с регулированием скорости в широких пределах. Цель состоит в упрощении путем сокращения числа микросхем. С этой целью генератор 1 формирует импульсы заданной частоты, которые через элемент 2И 2 поступают на вход обратного счета счетчика 3, коэффициент пересчета которого определяется выходным кодом запоминающего устройства 4, содержащего коды минимальных периодов каждого участка аппроксимации. Запоминающее устройства 15 содержит коды приращений периода каждого участка аппроксимации. Коэффициент пересчета счетчика 8 определяется выходным кодом реверсивного- счетчика 9 и равен числу импульсов каждого участка аппроксимации. Код текущей скорости формируется реверсивным счетчиком 5 и изменяется с каждым новым участком аппроксимации, На входы счетчика 5 поступают выходные импульсы устройства. Работа счетчиков 5 и 9 по входу прямого или обратного счета определяется режимом движения — разгоном или торможением. Выходной код счетчика 5 поступает на один вход элемент сравнения 6, а также является адресом запоминающих устройств 4 и 15.

Выходная частота формируется счетчиком 8 и через элемент И 11 поступает на распределитель импульсов 16, 2 ил.

14?2360

Изобретение относится к электро1ехиике, к управлению электрическими ч

Машинами и может быть использовано н дискретном приводе с регулированием

5 скорости в широких пределах.

Цель изобретения состоит н упрощении путем сокращения числа микросхем.

На фиг.1 изображена функциональ- 1п йая схема устройства; на фиг,2 — график аппроксимации периода выходной частоты н зависимости от его номера на этапе разгона двигателя., Устройство содержит генератор 1, соединенный через первый элемент 2И

2 с первым счетчиком 3, соединенным входом с запоминающим устройством 4, реверсивный счетчик 5, соединенный с элементом 6 сравнения кодов, после-20 довательно соединенные второй счетчик

7 и третий счетчик 8, соединенный входом реверсивного кольцевого счетчика 9, второй элемент 2И 10, пятый элемент 2И 11, третий элемент 2И 12, .четвертый элемент 2И 13, иннертор 14, дополнительное запоминающее устройство 15, распределитель 16 импульсов, соединенный входом с входом сброса первого счетчика 3, первыми входами третьего 12 и четвертого 13 элементов

2И и выходом пятого 11 элементов 2И, входы которого соединены с выходами инвертора 14 и третьего счетчика 8, вход записи которого соединен с выходом кольцевого реверсивного счетчика 9, входы которого соединены перекрестно с входами реверсивного счетчика 5 и с выходами третьего и четвертого элементов 2И, вторые входы которых соединены с выходами элемента

6 сравнения кодов, первый вход которого соединен с шиной задания скорости, а второй — с выходом реверсивного счетчика 5 и адресными входами запоминающих устройств 4 и 15, выход которого соединен с входом записи второго счетчика 7, нычитающий вход которого соединен с выходом втораго элемента 2И 10, второй вход которого через инвертор 14 соединен с выходом 50 первого счетчика 3, соединенным также с вторым входом первого элемента

2И 2. Счетчики 3, 7 и 8 работают в режиме делителей частоты.

Устройство работает следующим .об-- 55 разом.

Траектория разгона (торможения) шагового двигателя аппроксимируется участками, на которых изменение выходной частоты, а следовательно, и скорости двигателя происходит по зависимости, близкой к линейной.

Ka>zgsiA участок г симиронанной траектории представляет собой линейное изменение периода выходной частоты Т н зависимости

9bix от номера п,, и,,..., и; на этом участке. Количество импульсов выходной частоты на каждом участке постоянно. При разгоне выходная частота постоянно возрастает во времени. Период выходной частоты соответственно уменьшается с возрастанием количества импульсов от начала разгона. Перед началом работы нсе счетчики схемы, кроме счетчика 9, находятся н обнуленном состоянии. На выходе реверсивного кольцевого счетчика 9 устанавливается код постоянного числа импульсов и. на каждом участ\ ке. Этот код устанавливается перед началом работы по входу предварительной записи счетчика 9.

На одном входе элемента 6 сравнения кодов устанавливается код максимальной скорости двигателя. В запоминающее устройство 4 заносятся коды минимальных значений периода Т каждого участка аппроксимации. В дополнительное запоминающее устройство

15 заносятся коды постоянных приращений периода DT< на каждом участке аппроксимации. На выходных шинах запоминающего устройства 4 установлен код минимального периода начального участка аппроксимации, на выходных шинах запоминающего устройства 15 установлен код постоянного приращения на первом участке аппроксимации.

Начало работы устройства на этапе разгона осуществляется пуском генератора 1 импульсов, на выходе которого появляются импульсы с частотой Fq

Одновременно на распределитель 16 имнульсон подается первый ориентирующий импульс с однонибратора пуска (не показан}, Счетчик 3 считает импульсы, поступающие через элемент

2И 2 с генератора 1 импульсон. Коэффициент пересчета счетчика 3 определяется кодом минимального периода с запоминающего устройства 4, ныходные шины которого соединены с входами предварительной установки счетчика 3, работающего на вычитание. В момент окончания счета ня выходе счетчика 3

1 ;223 0 устанавливается логический "0", которым запирается элемент 2И 2, и импульсы на вход счетчика 3 не поступают. Таким образом, длительность минимального периода участка определяется

Н 1ЦН СЦНХР М 1 где Тс „„ — перйод синхронизирующей частоты F

К вЂ” число пересчета счет- чика 3, код которого установлен HB выходе запоминающего устройства 4.

Логический 0 1 на выходе счетчика

3 через инвертор 14 разрешает прохождение синхроимпульсов с генератора 1 через элемент 2И 10 на вход обратного счета счетчика 7, входы предварительной установки которого соединены с выходными шинами запоминающего устройства 15 кода постоянного приращения периода 8Tц участка. По окончании счета импульсов, определяемых кодом запоминающего устройства 15, на выходе счетчика 7 появляется импульс, который поступает на вход обратного счета счетчика 8, по входам предва" рительной записи которого установлен код числа импульсов п. участка аппроксимации с выхода счетчика 9. Длительность приращения периода участка

dT определяется ТN Т синхР КМ 1 где К вЂ” число пересчета счетчика

i5

7, код которого установлен на выходе запоминающего устройства 15, Количество раз пересчета счетчика 7 определяется числом, код которого установлен по входам предварительной записи счетчика 8. Счетчик 8 с каждым циклом пересчета счетчика 7 уменьшает свое содержимое на единицу. Как только записанное число в счетчике 8 сосчитано, на выходе счетчика 8 появляется логическая "1", которая через элемент 2И 11, на втором входе которого установлена логическая "1" с инвертора, поступает на распределитель импульсов. Таким образом, формируется второй импульс после ориентирующего импульса пуска.

Период между двумя импульсами на первом участке определяется Т

hI

Тц,„„ + Т й, п . Этот период является максимальным на участке аппроксимации.

Одновременно импульс с выхода элемента 2И 11 сбрасывает счетчик 3 в

В общем с тучяе в пределах каждого участка период выходных импульсов определяется кяк Т„=Т м „„,„+дТ (и;-Е), где К =0,1,2,3,...,п,. ао

Как только счетчик 5 сосчитает количество импульсов участка аппроксимации, которое определяет коэффициент деления счетчика 5, код увеличивается на единицу. Таким образом, новый цикл счета следующего периода начинается при новых значениях минимального периода Т „ц„ и приращения периода dT . При этом на счетчике 9 устанавливается код полного числа импульсов участка аппроксимации. Так начинается новый участок аппроксимации. С каждым новым участком аппроксимации значение кода ня выходе счетчика 5 увеличивается на единицу, Выходной код счетчика 5, являясь адресом запоминающих устройств, определяет начальный период импульсов каждого аппроксимационного участка и в конеч45

55 исходное еоетоянпе1 и череэ э:10>1c nl

2И 13 поступает ня вход пря;;о(11 счета реверсивного счетчика 5 и нхс1л обратного с:етя счетчика 9. На втором

5 входе элемента 2И 13 на этапе разгс ня, т,е. когда заданная скорость больше текущей скорости, присутствует логиfI 11 ческая 1, Н а втором выходе эл еме нта 6 сравнения к оп о н в э т о в р емя л огич е с кий " 0" . Коэффициент деления сч е тч и ка 5 у с т я ня вл и н а е тс я до начала р я б о ты равным числу импульсов и, I участка аппроксимации. С приходом имлульса содержимое ечетчикя 9 умень пяется на единицу, соответственно уменьшается на единицу коэффициент пересчета счетчика 8. Новый цикл счета следующего периода выходных

I импульсов складывается из счета минимального периода, как в предыдущем цикле, и добавки к минимальному периоду. Но эта добавка в отличие от предыдущего цикла на величину приращения дТ меньше,тяк как коэффициент пересчета счетчика 8 на единицу ъ меньше .

Длительность очередного периода выходных импульсов определяется как

Т„=Т +дТN (п--t). С приходом

1МЦ1(1 1 следующего импульса содержимое счетчика 9 уменьшается еще ня единицу, т.е. следующий период меньше предыдущего на Т <.

142 2360

50 ном счете скорость двигателя. С выходным кодом счетчика 5 сравнивается заданная скорость, В случае равенства заданной и текущей скоростей двига5 теля на обоих выходах элемента 6 сравнения кодов присутствуют логические "0". При этом прекращается поступление импульсов через запертые элементы 2И 12 и 13 на счетные входы 10 счетчика 5 и счетчика 9. При этом на

:,адресных шинах запоминающих устройств

4 и 15 присутствуют постоянные коды, коэффициенты пересчета счетчиков 3, 7 и 8 остаются также постоянными, и частота следования импульсов на выходе элемента 2И 11 остается постоянной, Так реализуется режим движения двигателя с постоянной скоростью.

В случае задания на входе схемы 6 сравнения скорости меньшей, чем текущая, на втором выходе элемента сравнения появляется логическая "1",,которая отпирает элемент 2И 12 и выходные импульсы поступают на вход 25 обратного счета счетчика 5 и на вход прямого счета счетчика 9, начинается этап торможения, В этом случае на каждом аппроксимационном участке последующий период по сравнению с преды- у» дущим постоянно увеличивается на

8Т» так как счетчик 9 с каждым импульсом увеличивает выходной код, увеличивая тем самым коэффициент пересчета счетчика 8. Коэффициент пересчета 9 остается постоянным, таким же, как и на этапе разгона. С увеличением периода выходная частота падает, скорость замедляется. После отработки периодов каждого аппроксимаци40 онного участка выходной код счетчика 5 уменьшается на единицу. Из запоминающих устройств 4 и 15 выбираются коды предыдущих значений Т „„„и

hT>, которые определяют меньшую вы45 ходную частоту. Так происходит замедление скорости двигателя до скорости, равной заданной или до полного торможения.

Предлагаемое устройство позволяет изменять скорость двигателя в любой момент движения, а также аппроксимировать любую траекторию движения в переходных режимах, повысив тем самым качество работы двигателя. Изменяя частоту генератора F,„„„ можно из55 менять длительность аппроксимационных участков, сохраняя Форму траектории, и добиваться тем самым оптимального быстродействия. Система легко переналаживается, объем запоминающих устройств требуется в 50-100 раз меньший, чем при пошаговом программировании траектории, соответственно сокращается трудоемкость программирования. При этом предлагаемое устройство проще известного, так как устранены два генератора импульсов, два сумматора и три регистра. формулаизобретения

Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее генератор импульсов, соединенный с первыми входами первого и второго элементов 2И, выход первого из которых соединен с вычитающим входом первого счетчика, запоминающее устройство, элемент сравнения кодов, первый вход которо- го соединен с шиной задания скорости, второй — с выходом реверсивного счетчика, соединенного входами с выходами третьего и четвертого элементов 2И, первые входы которых соединены с выходами элемента сравнения кодов, а вторые входы вЂ, с входом распределения импульсов, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения путем сокращения числа микросхем, введены второй и третий счетчики, кольцевой реверсивный счетчик, дополнительное запоминающее устройство, инвертор и пятый элемент

2И, выход которого соединен с входом распределителя импульсов и входом сброса первого счетчика, выход которого соединен с вторым входом первого элемента 2И, а через инвертор с вторым входом второго элемента 2И и первым входом пятого элемента 2И, второй вход которого подключен к выходу третьего счетчика,: вычитающий вход которого соединен с выходом второго счетчика, вычитающий зход которого подключен к выходу второго элемента 2И, вход записи — к выходу дополнительного запоминающего устройства, адресные входы которого подключены к выходу реверсивного счетчика и соединены с адрескымп входами запоминающего устройства, выход которого соединен с входом записи первого счетчика, вход записи третьего счетчика соединен с входом реверсивного кольцевого счетчика, входы которого соединены с выходами четвертого и третьего элементов 2И.

1422360

Составитель В.Алеримов

Редактор, Л,Зайцева Texpeg И,Дидцк

Корректор С.Шекмар

Заказ 4439/55

Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4