Устройство для управления четырехфазным шаговым двигателем с дроблением шага

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных системах автоматического управления. Цель изобретения - повышение равномерности движения и точности отработки дробных шагов двигателя с ненасыщенной магнитной системой. Устройство содержит источник питания двигателя, четыре стабилизатора тока, семь групп ключей, два распределителя импульсов, источник опорного напряжения, делитель напряжения. Различные уровни напряжения от делителя напряжения через определенные ключи поступают к входам стабилизаторов тока в такт переключения распределителей. В результате этого в фазах двигателя создаются линейно-ступенчатые нарастающие и убывающие токи, сдвинутые относительно друг друга на четверть периода и обеспечивающие 12-угольное распределение момента по полю двигателя. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51)4 Н 02 P 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

;1 у :., . -. и

urban j

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ ССОР. Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4411389/24-07 (22) 15.04.88 (46) 15.12.89. Бюл. М 46 (72) В.Ш.Арутюнян, А.Ç.Мурадян и Г.Б.Мнацаканян (53) 621.313.525 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1069116, кл. Н 02 P 8/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Р 1372587, кл. H 02 P 8/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР

И 1372588, кл. Н 02 P 8/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ДРОБЛЕНИЕМ ШАГА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных системах автоматического управления. Цель изобретения — поИзобретение относится к управлению

i электрическими машинами и может быть использовано в прецизионных системах автоматического управления.

Цель изобретения — пОвьппение равномерности движения и точности отработки дробных шагов двигателя с ненасыщенной магнитной системой.

На фиг.1 приведена функ((иональная схема устройства для общего случая, . . когда коэффициент дробления шага равен К = Зп; n = 1,2,3,...; на фиг.2 — 4 — то же, для К = 3, 6, 9; на фиг.5-7 — временные диаграммы функционирования устройства и номограммы векторов результирующих моментов соответственно для случаев К =

3,6,9.

2 вышение равномерности движения и точности отработки дробных шагов двигателя с ненасыщенной магнитной системой. Устройство содержит источник питания двигателя, четыре стабилизатора тока, семь групп ключей, два распределителя импульсов, источник опорного напряжения, делитель напряжения. Различные уровни напряжения от делителя напряжения через определенные ключи поступают на входы стабилизаторов тока в такт переключения распределителей. В результате в фазах двигателя создаются линейно-ступенчатые нарастающие и убывающие токи, сдвинутые относительно ; другдруга на четверть периода и обеспечивающие 12-угольное распределение момента по полю двигателя. 7 ил.

Устройство содержит (фиг.1-4) источник 1 питания двигателя, четыре стабилизатора 2.1 — 2.4 тока коммутирующие фазные обмотки 3.1-3.4 двигателя, первую 4.1, вторую 4.2, третью 4.3 и четвертую 4.4 группы ключей, по три ключа в каждой группе, объединенных выходами в группах и подключенных к входам соответствующих стабилизаторов 2. тока, первый реверсивный распределитель 5 импуль. сов, первый выход которого соединен

; с управляющими входами первого, треть его и второго ключей соответственно первой 4.1, третьей 4.3 и четвертой

4.4.групп, второй выход — с управляющими входами второго, первого и третьего ключей соответственно первой

- 1529397

1 .1, второй 4.2 и четвертой 4,4 групп, ° ° ретий выход — с управляющими входами ретьего, второго и первого ключей соответственно первой 4.1, второй 4.2 ш третьей 4.3 групп, четвертый выход—

4 управляющими входами третьего, торого и первого ключей соответствено второй 4.2, третьей 4.3 и четверой 4.4 групп, пятую 6, шестую 7 и едьмую 8 группы ключей, выходы котоых соединены с сигнальными входами оответственно третьих, вторых и перых ключей первой 4.1„ второй 4.2, ретьей 4.3 и четвертой 4.4 групп, езисторный делитель 9 напряжения, оторый подключен к источнику 10 порного напряжения, а его выходы— сигнальным входам определенных лючей пятой 6, .шестой 7 и седьмой 8 групп, и второй "реверсивный распредеитель 11 импульсов, выходные каналы которого соединены с управляющими входами ключей пятой 6 шестой 7, седьмой 8 групп, а выходы заема и пе- 25 реноса — с входами,тактирования первого реверсивного распределителя 5 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

ЗО

В исходном состоянии (фиг.1-4)

:включены первые вйходные каналы перво"

;го 5 и второго 11 реверсивных распределителей импульсов. В соответствии с этим в открытом состоянии находятся те ключи всех семи групп, управляющие входы которых подключены к первым выходам распределителй 5-и 11. При этом выходные напряжения делителя 9 .напряжения передаются через открытые

40 ключи к входам стабилизаторов 2 тока, что приводит к установлению токов

0,75 Т„ в фазах 3.3 и 3.4. В, этом состоянии токи через фазы 3Ä1 и 3.2 отсутствуют. Такому исходному поло45 жению системы соответствует точка

0 на фиг.5, 6 и 7.

Тактовые импульсы с рабочей частотой f поступают от внешнего задающего генератора (не-показан),на один из входов "В" (условное движение Вперед") или "Н" (условное движение

"Назад" ) второго реверсивного распре делителя 11 импульсов, имеющего 3,„ выходных каналов управления, где n =

1 2, 3,... При этом поочередно вы-55

Ф бираются выходные каналы распределителя 11, что приводит к поочередному открываниюключей пятой 6, шестой

7 и седьмой 8 групп. В результате этого через открытые ключи первойчетвертой групп к входам стабилизаторов 2 поступают ступенчато-нарастающие и ступенчато-спадающие напряжения.

Система поочередно принимает состояния, условно показанные на фиг.5-7 точками 1 †(3n-1). Этим завершается первая четверть цикла управления двигателем, при котором отрабатываются

Зп-1 дробных шагов величиной ф. = Ы. ос /Зп, где d> — основной (конструктивный) шаг двигателя;

A = 1,2,3,....

После включения последнего выходного канала распределителя 11 в следующем такте снова включается первый канал, а на выходе переноса и формируется импульс, который поступая на вход распределителя 5, приводит к выборке его второго выходного канала. ь

Б результате этого выбирается другая группа ключей 4. По поступлении тактовых импульсов на выход распределителя 11 поочередно выбираются его последующие выходные каналы. Таким образом формируется вторая четверть цикла управления двигателем. Система поочередно переходит в состояния, соответствующие точкам Зп-(6n- 1) на фиг.5-7.

Последующая третья и четвертая четверти цикла управления аналогичны описанным первым двум четвертям цикла, Отличие заключается лишь в

„ .,том, что выбирается третий и четвер"6

: тый выходы распределителя 5 и соответствующие ключи 4.

После завершения полного цикла управления вся система устанавливается в нулевое состояние.

Для обеспечения. обратного направления вращения двигателя (реверсирования) тактирующие импульсы подаются на другой вход распределителя 11, Таким образом, устройство обеспечивает равномерное дробление шага и равномерное распределение момента по полю, что позволяет получить высокую равномерность движения четырехфазного шагового двигателя с ненасыщенной магнитной системой.

Формула и э о б р е т е н и я

Устройство для управления четырехфазным шаговым двигателем с дробле5

15293 нием шага, содержащее источник питания двигателя, подключенные к нему четыре стабилизатора для коммутации фазных токов двигателя, четыре группы ключей по три ключа в каждой группе, объединенных выходами в группах и д подключенных к входам соответствую- . щих стабилизаторов тока, первый реверсивный распределитель импульсов, 10 каждый i-й выход которого соединен с управляющими входами первого, второго и третьего ключей соответственно

i-й,(i-t)-й,(i-2)-й групп ключей по кольцу, =1,2,3,4,1,...,пятую группу 15 ключей и источник опорногонапряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью повышения равномерности движенияи точности отработки дробных шагов шагового двигателя с ненасыщенной 20 магнитной системой, в негодополнительно введены шестая и седьмая группы ключей с Зь ключами в каждой группе, где n=1,2.3,..., второй реверсивный распределитель импульсов, резисторный делитель напряжения, включаюп(ий

4п одинаковых элементов и подключенный к источнику опорного напряжения; пятая группа ключей дополнительно содержит Зп-3 ключей, выходы ко- 30 торых -соединены с выходами основных ключей данной группы, причем управляющие входы первого, второго, ° ... (3n-1)-го, 3n-ro ключей пятой, шестой и седьмой групп соединены с соответствующими выходами второго реверсивного распределителя импульсов, сигнальные входы первого, второго,..., (Зп-1)-го, Зп-го ключей пятой группы соединены соответственно с .Зп-м, (Çn-1)-м,..., вторым, первым, выходами делителя напряжения, сигнальные входы первого, второго,..., (п-1)-го, и-го ключей шестой группы соединены соответственно с Зп-м, (3n+1)-м,...,(4п-2)-м, (4п-1)-м выходами делителя напряжения, сигнальные входы (и+1)-го, (n+2)-ro,..., (2n+1)-го ключей шестой группы соединены с шиной источника питания опорного напряжения, сигнальные входы (2п+2)-ro, (2п+3)-ro,..., Çn-го ключей шестой группы соединены соответственно с (4п-1)-м, (4п-2)-м,..., (3n+1)-м выходами делителя напряжения, сигнальный вход первого ключа седьмой группы соединен с нулевой шиной источника опорного напряжения, сигнальные входы второго, третьего,..., Зп-го ключей седьмой группы соединены соответственно с первым, вторым,.. °, (Зп-1)-м выходами делителя напряжения, выходы ключей пятой, шестой и седьмой групп соединены с сигнальными входами соответственно третьих, вторых.и первых ключей первой, второй, третьей, четвертой групп, а выходы заема .и переноса второго реверсивного распределителя импульсов подключены к входам тактирования первого реверсивного распределителя импульсов.

1529397

)529397

) 529397

l529397

1529397

l529397

Фиг. 7

Составитель В.Алфимов

Редактор И.Рыбченко Техред Л.Олийнык Корректор о Кра цова

Заказ 7757/53 . Тираж 551 Подписи ое

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101