Устройство для управления четырехфазным шаговым двигателем с дроблением шага
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных системах автоматического управления для управления четырехфазным шаговым двигателем. Целью изобретения является повышение точности и упрощение настройки. Изобретением достигается уменьшение цены шага в два раза по сравнению с прототипом при одинаковой разрядности преобразователя 2 код-аналог, а также облегчение настройки привода за счет обеспечения режима работы, при котором одновременно изменяется величина тока только в одной фазе. Устройство содержит операционный усилитель 7 в каждом канале усилителя мощности, постоянное программируемое запоминающее устройство 4, преобразователь кода 5 и элементы ИСКЛЮЧАЮЩИЕ ИЛИ 3. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (5!)4 Н 02 P 8/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 435 7959/24-07 (22) 04 ° 01.88 (46) 30.08.89. Бюл. У 32 (71) Московский энергетический институт (72) А.К.Лебедев, В.П.Рубцов и И.В.Сибрятко (53) 621. 313. 525 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 1372587, кл. Н 02 Р 8/00, 1986.
Авторское свидетельство СССР
У 1069116, кл. Н 02 P 8/00, 1984.
„„SU„„1504779 А 1
2 (54) УСТРО1!СТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХФАЗНЬМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ДРОБ- .
ЛЕНИЕМ Ц!АГА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных системах автоматического управления для управления четырехфазным шаговым двигателем. Целью изобретения является повышение точности и упрощение настройки. Изобретением достигается уменьшение цены ша3 1504779
ra в два раза по сравнению с прототи- тока только в одной фазе. Устройство пом при одинаковой разрядности преоб- содержит операционный усилитель 7 в разователя 2 код — аналог, а также каждом канале усилителя мощности, по- облегчение настройки привода за счет 5 стоянное программируемое запоминающее обеспечения режима работы, при кото- устройство 4, преобразователь кода 5 ром одновременно изменяется величина и элементы ИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ 3. 3 ил.
Из обретение отно сит ся к упр авлению электрическими машинами и может быть использовано в прецизионном дискретном электроприводе. 15
Цель изобретения состоит в повышении точности и упрощении настройки.
На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — времен- >р ные диаграммы сигналов при дроблении шага в три раза; на фиг. 3 — вариант исполнения схемы преобразователя кода.
Устройство (фиг. 1) содержит реверсивный счетчик 1, преобразователь 25 (2 код — аналог, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ
ИЛИ 3, постоянное программируемое устройство 4, преобразователь 5 кода, многоканальный усилитель 6 мощности, каждый канал которого состоит из one- 30 рационного усилителя 7, токоограничивающего резистора 8, ключей 9, 10, силового транзистора ll, связывающего обмотку 12 управления (фазу) шагового ! двигателя с источником питания U, и резистора 13 обратной связи по току.
Младшие разряды реверсивного счетчика 1 (первые пять на фиг. 1) подключены через элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 к входам преобразователя 2 код — ана- 40 лог. Выход преобразователя 2 код— аналог соединен с входами операционных усилителей 7 всех каналов многоканального усилителя 6 мощности, выходы которых через токоограничивающий 45 резистор 8 соединены с общей точкой ключей 9, 10, один из которых связан с общим проводом, а второй — с источником питания, и силового транзистора 11. Три старших разряда реверсивного счетчика 1 соединены с постоянным программируемым запоминающим устройством 4 (емкостью 8 8 бит), выходы которого подсоединены к соответствующим ключам 9, 10. Первый стаРший раз-55 ряд реверсивного счетчика 1 подсоединен к объединенным между собой вторым входам элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и преобразователю 5 кода, выходы последнего подключены к входам реверсивI ного счетчика 1.
Устройство работает следующим образом, На входы преобразователя 5 кода поступают от внешнего задающего устройства (не показано) импульсы управления с частотой f и потенциальные сигналы выбора направления В (условно — движение вперед) или Н (условно — движение назад). Преобразователь
5 кода преобразует эти управляющие сигналы к виду, необходимому для нор- . мальной работы реверсивного счетчика
1, Емкость счетчика 1 выбирается равной (п+3), где n — - необходимый коэффициент дробления шага. Первые и разрядов реверсивного счетчика через элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 подаются на преобразователь 2 код — анЪлог, который вырабатывает напряжение U< (фиг. 2). Нисходящую ветвь этого напряжения получают путем изменения кода счетчика 1 с помощью элементов
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, которые в зависимости от состояния (и+1)-rc разряда счетчика изменяют код реверсивного счетчика 1 на инверсный; чтобы максимальное и минимальное значение напряжения Б сохранились в течение одного такта, осуществляют дополнительное преобразование кода счетчика 1 с помощью преобразователя 5 кода, который по фронту и спаду импульсов на (n+1)-м разряде счетчика изменяет код на один такт.
Возможный вариант исполнения пре-. образователя 5 кода представлен на фиг. 3. Преобразователь состоит из трех элементов 2И-НЕ и формирователя импульсов (ФИ) по нарастающему и спадающему фронтам.
Напряжение U с выхода преобразователя 2 код — аналог подается на входы операционных усилителей 7 усилителя 6 мощности. На выходах усилителей
6 мощности в зависимости от управляющих напряжений на ключах 9..10 „ U+z
Состояние.на выходах ППЗУ
1 2 3 4 5
Раз р яды с че т чика
1 и+2 п+3
1 I
1
1
О
О
0
0
1
0
1
О
О
1
0
0
1
О
I
0
0
0
0
1
1
0
О
1
1
1
О
0
0
1
О
1
О
О
О
0
О
О
О
1
1
О
5 15 (фиг. 2) появляются сигналы, которые задают токи в фазах двигателя U -U (2, а f2) (фиг. 2) . Управляющие напряжения на ключах формируются с помощью постоянного программируемого запоминающего устройства (ППЗУ) 4 емкостью 8 8 бит в зависимости от состояния (и+1), (п+2), (и+3)-ro разрядов счетчика 1, в соответствии с таблицей.
Состояние логической единицы напряжений U« -U соответствует замкнутому состоянию ключей 9, 10 а логического нуля (О) — разомкнутому. Токоограничивающий резистор 8 служит дпя защиты операционного усилителя 7 от перегрузки по току. Резистор 13 обратной связи в цепи силового транзистора 11 каждого канала обеспечивает работу усилителя мощности в режиме стабилизации тока, что повьппает точность обработки шага и уменьшает влияние колебаний питающего напряжения и изменений сопротивления фазы двигателя.
Описанное устройство обеспечивает в два раза большее дробление шага, чем устройство-прототип, при одной и той же разрядности преобразователей. код — аналог и, следовательно, большую плавность движения, что особенно важно в приводах, обеспечивающих низкие и сверхнизкие скорости, например в приводах вытягивания,монокристаллов. Наличие одного преобразователя код — аналог и, соответственно, одного изменяющегося в каждый момент тока позволяет значительно упростить настройку привода.
04779 6
Ф о р» а и э о б р е т е н и я
Устройство д»я управления четырех5 фаэным шаговым двигателем с дроблени— ем шага, содержащее реверсивный счетчик, преобразователь код - аналог, многоканальный усилитель мощности, коммутирующий фазы двигателя и содержащий в каждом канале два ключа, силовой транзистор и резистор обратной связи, о т л и ч а.ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения настройки, введены постоянное программируемое запоминающее устройство, преобразователь кода и элементы
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а в каждый канал усилителя мощности введен операционный усилитель, выходом подключенный через токоограничивающий резистор к базе силового транзистора и общей точке ключей, входом — к выходу преобразователя код — аналог, одни входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к
25 младшим разрядам реверсивного счетчика, другие объединены между собой и подключены вместе с входом преобразователя кода к первому старшему разряду Счетчика, выходы элементов
30 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с входами преобразователя код — аналог, другие выводы ключей подключены к общей шине и источнику питания соответственно, а их управляющие входы — к выхоЗ5 дам постоянного программируемого запоминающего устройства, входы которого подключены к трем старшим разрядам реверсивного счетчика, послед-. ний своими входами подсоединен к выходам преобразователя кода.
1504779
Оэ и», 0».g и».э и»» и».t
Ц»,g и».у и»,э
<и.э
Фис. 2
Составитель Б.Алфимов
Редактор А.Маковская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Борисова
Заказ 5265/55 Тираж 550 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 т
Производственно-издательский комбинат Патент, r.Óàãîðîä, ул. Гагарина,1 1
II Il
101
