Устройство для управления шаговым двигателем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 29 1Х.1970 (№ 1478580/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 26.1.1973. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 6.IV.1973

М. Кл. Н 02р 7/62

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.313.13-133.

3-525 (088.8) Авторы изобретения

В. P Пивоваров, В. П. Рубцов и Ю. В. Исаев

Московский ордена Ленина энергетический институт

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Известно устройство для управления шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов, связанный своим входом с датчиком импульсов через ключ, управляемый реверсивным счетчиком, один вход которого подключен к выходу ключа, а другой — ко входу устройства.

Известная схема управления обеспечивает работу шагового двигателя с частотой меньше частоты приемистости. В предлагаемом устройстве с целью увеличения быстродействия и расширения диапазона рабочих частот шагового двигателя в качестве датчика импульсов применен генератор с автоподстройкой частоты, вход которого соединен со входом устройства, а выход — со входом ключа.

На чертеже приведена структурная схема описываемого устройства.

Устройство состоит из генератора импульсов 1, выход которого через ключ 2 связан со входом распределителя импульсов 8. Распределитель импульсов 8 через усилитель мощности 4 управляет двигателем 5.

Счетчик 6 управляет ключом 2 таким ооразом, что ключ открыт во всех положениях счетчика кроме нулевого. Регулирование частоты генератора 1 осуществляется узлом сравнения частот 7, выход которого связан со входом генератора 1, один из входов — с выходом генератора 1, а на другой подаются импульсы управления. При частоте управляющих импульсов {fy) большей частоты генератора (/„и) узел 7 увеличивает частоту генератоРа, а пРи fy(freH — Уменьшает ее. Если Уп5 равляющие импульсы отсутствуют ((;=О), то частота генератора уменьшается до минимальной величины, меньшей частоты приемиCTOCTH ШЯГОВОГО ДВИГЯТЕЛЯ (freH. мин (ир. двнг) .

Для удобства расммотрения принципа ра10 боты схемы целесообразно выделить три возможных режимa:

1. Обработку импульсов управления с частотои / -(/

2. Обработку серии импульсов управления

15 С ЧаСтОтсй fy) freH мин, КОЛИЧЕСТВО КОТОРЫХ НЕ превышает числа разрядов счетчика.

3. РЕЖИМ СЛЕЖЕНИЯ ПРИ fy) freH. мин.

В исходном состоянии при отсутствии управляющих импульсов счетчик 6 находится в

20 нулевом положении, обеспечивая закрытое состояние ключа 2, в результате чего импульсы генератора 1, работающего с частотой геH. мин, НЕ ПРОХОДЯТ На ВХОД РаСПРЕДЕЛИтЕля 8.

ПРИ fy(freH, гвин ЭЛЕМЕНТ СРЯВНЕНИЯ ЧЯСТОТ в течение всего времени поступления управляющих импульсов обеспечивает работу генератора с частотой fy. Управляющий импульс, поступающий на вход счетчика 6, выводит его

30 из пулевого состояния, что приводит к откры368707

Тираж 755

Изд, Pie 172

Заказ 622114

Подпионов

Типография, пр. Сапунова, 2

3 ванию ключа 2. Импульс от генератора 1 проходит через открытый ключ 2 на вход распределителя 8, переключая усилитель 4 и шаговый двигатель 5 на один шаг. Одновременно импульс с выхода ключа 2 поступает на второй вход счетчика б, возвращая его в нулевое состояние (ключ 2 закрывается).

При поступлении следующего управляющего импульса описанный процесс повторяется.

Если частота генератора 1 меньше частоты ,импульсов управлен|ия (/у)(,ен. „нп), узел сравнения частот 7 увеличивает частоту генератора. Темп изменения частоты определяется параметрами шагового двигателя и блока управления и должен выбираться, исходя из следующего условия:

d× Мдв Мпагр

Н I где М„, — момент шагового двигателя;

М р — момент двигателя;

1 — суммарный момент двигателя и нагрузки;

1 — время.

При выполнении этого условия двигатель во время разгона (торможения) не выпадает из синхронизма. При поступлении управляющих импульсов счетчик 6 выводится из нулевого положения, ключ 2 открывается, и импульсы генератора 1 поступают на вход распределителя 8. Так как частота fy) freii. счетчик запоминает количество импульсов N, равное:

N — р (fy 1ген) где 1р — время разгона (торможения).

Таким образом, частота, на которую может быть выведен шаговый двигатель определяется уже не параметрами шагового двигателя, а только динамической ошибкой, определяемой емкостью счетчика.

По окончании подачи управляющих импульсов ключ 2 продолжает оставаться открытым в течение времени отработки количества импульсов, записанных в счетчике во время разгона (до тех пор, пока счетчик не возвратится в нулевое положение). Одновременно элемент сравнения частот 7 уменьшает частоту генератора 1. Темп спадания частоты генератора, так же, как и нарастания ее, должен соответствовать динамическим возможностям шагового двигателя. В общем случае темпы разгона и торможения можно считать одинако10 выми.

При большом числе импульсов управления, поступающих с частотой (у)/ген, дгин (режим слежения), частота генератора достигает частоты импульсов управления. В этом случае

15 элемент сравнения 7 переводит генератор 1 в режим уменьшения частоты до тех пор, пока не восстановится условие f )f ен, после чего процесс повторяется.

Таким образом, система обеспечивает ре20 лейное слежение за частотой импульсов управления в пределах динамической ошибки, накопленной при пуске. По окончании следования импульсов управления осуществляется торможение двигателя аналогично описанно25 му ранее процессу, при котором накопленная динамическая ошибка отрабатывается при уменьшающейся частоте генератора до возвращения системы в исходное состояние.

Предмет изобретения

Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов, связанный своим входом с датчиком импульсов через ключ, управляемый реверсив35 ным счетчиком, один вход которого подключен к выходу ключа, а другой — к входу устройства, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия и расширения диапазона рабочих частст двигателя, в качестве

40 датчика импульсов применен генератор с автоподстройкой частоты, вход которого соединен со входом устройства, а выход — со входом ключа.