Устройство для управления шаговым электродвигателем

 

О П И С А Н И Е ()i) 473272, ИЗОБРЕТЕ Н И Я

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.05.72 (21) 1785990(24-7 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 05.06.75. Бюллетень Ле 21

Дата опубликования описания 29.08.75 (51) М. Кл. Н 02р 7/62

Государственный комитет

Совета ааинистров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.313.13-133,3-525 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Ф. Гумен и T. В. Калининская (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ

ЭЛ ЕКТ РОД В И ГАТЕЛ EM

Известные устройства для управления шаговым электродвигателем, содержащие коммутатор, вход которого соединен с выходами двух дифференцирующих цепей, связанных с логическими элементами «НЕ», «ИЛИ» и дву- 5 мя схемами совпадения, соединенными со входами элемента «ИЛИ», имеют ограниченнь.е функциональные возможности и не позволяют изменять систему коммутации шагового двигателя. l0

В предлагаемом устройстве с целью расширения функциональных возможностей установлен датчик системы коммутации, выходы которого подключены к одним входам обеих 15 схем совпадения, связанных вторыми своими входами с шинами задания системы коммугации, а третьи входы упомянутых схем совпадения объединены между собой и соединены со входом одной из дифференци|рующих 20 цепей.

На фиг. 1 приведена схема описываемого устройства применительно к четырехфазному шаговому двигателю; на фиг. 2 даны времен- 25 ные диаграммы, иллюстрирующие работу схемы.

Устройство для у правления шаговым электродвигателем содержит схемы совпадения 1 и 2, одни из входов которых подключены к 30 шинам 1 и II задания системы коммутации, логические элементы «ИЛИ» 3 и «НЕ» 4, дифференцирующие цепи 5, 6 и коммутатор

7 обмоток 8 шагового двигателя, включающий в себя распределитель импульсов 9, датчик системы коммутации 10 и пороговое устройство 11. Пороговое устройство в свою очередь содержит транзисторы 12 и 13, стабилитрап

1-1 и резисторы 15 -20.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Применительно и изображенной на фиг. 1 схеме для управления четырехфазным шаговым двигателем распределитель импульсов 9 осуществляет восьмитактную несимметричную коммутацию обмоток управления 8 шагового двигателя. Падение напряжения на низкоомном резисторе 10 определяется током, протекающим в общем проводе обмоток управления 8 и зависит от числа одновременно вкспоченных обмоток, т. е. от системы коммутации.

Сигнал с резистора 10 подается на одно из плеч дифференциального каскада порогового устройства 11. собранного на транзисторах !

2. 13 и резисторах 16, 17, 18. Другое плечо дифференциального каскада подключено к стаоильному делителю напряжения, выполненному на резисторах 15, 19, 20 и стаби473272

При отсутствии сигналов на входах задания системы коммутации (входы 1 и II на фиг. 1) импульсы управления на диаграмме

A (фиг. 2), .поступающие на шину «Вход» подаются на вход распределителя 9 коммутатора 7 через дифференцирующую цепь 6.

Коммутация обмоток двигателя происходит при этом по восьмитактной системе, т. е. на каждый управляющий импульс двигатель отрабатывает шаг, равный половине основного.

На диаграмме Г (фиг. 2) показано напряжение на резисторе 10, а на диаграммах Д и E соответственно напряжения на коллекторах транзисторов 12 и 13.

Если на шину 1 (поочередная четырехтактная коммутация) или на шину II (парная четырехтактная,коммутация) подан сигнал соответственно диаграммам Б или В, то устройство автоматически с помощью обратной связи, заведенной с датчика системы коммутации, определит момент включения заданной системы коммутации. Например, если число одновременно включенных фаз двигателя в момент подачи команды на вход I или II соответствовало одному из положений в этой системе коммутации, то коммутатор переходит сразу же на нужный режим. Если же состояние включенных обмоток не соответствовало нужной системе коммутации, то ia прежней системе коммутации будет отработан еще один шаг.

После появления на одной из схем совпадения 1 или 2 сигнала задания системы коммутации и сигнала обратной связи управляющие импульсы проходят через схему 1 (ди-".грамма ж на фиг. 2) или через схему 2 (диаграмма 3) и далее через схемы «ИЛИ» 3

«НЕ» 4 и дифференцирующую цепь 5 (диаграмма И на фиг. 2) на вход распределителя 9,,куда одновременно приходят импульсы с дифференцирующей цепи 6 (диаграмма K), б0 б5 литропе 14. Падение напряжения iia резисторе 10 выбирается пз условия KU =-. Л(l . о

-. ЛЬ и, где индекс 1 означает режим, когда под током находится одна обмотка двигателя, индекс II — когда ток потребляет две обмотки. При,падении напряжения на резисторе ,,!О

10, равном AU!, напряжение на базе транзистора 12 более положительно, чем па базе транзистора 13, и ток каскада, определяемый сопротивлением резистора 18, проходит через правое плечо. При этом на резисторе 17 поя вляется выходной сигнал, соответствующий поочередной коммутации (одновременпому включению одной обмотки шагового двигателя). При подключении двух обмоток 8 двигателя к источнику. питания U открывается транзистор 13 и сигнал, соответствующий такой системе коммутации, выделяется на резисторе 16. Восьмитактной несимметричной коммутации обмоток 8 шагового двигателя соответствует поочередное переключение транзисторов 12 и !3 на каждом шаге.

L5

50 образуsi,последовательность пачек из импульсов (диаграмма I).

Длительность импульсов уliiiai., lemisi (диаграмма Л) выбирается такой, при ко арой частота следования сдзоепных импульсов в пачке (диаграмма Л) обеспечивала бы переключение транзисторов выходных каналов распределителя импульсов, но была бы недостатошой для отработки шага двигателем.

Таким образом, коммутация распределителя происходит по заложенной в пем восьмитактной схеме, а время между сдьоеннымп импульсами в пачке выбирается настолько малым, что ток в обмотке 8 не успевает нарасти до значения, способного создать Момент для поворота двигателя па соответствующий вась:аитактной системе коммутации шаг. В итоге двигатель реагирует только на второй пз импульсов в пачке, и li.aåeò место заданная четырехтактная система коммутации. Двигатель при;- том отрабатывает основной шаг. После исчезновения сигналов на ьходах 1 и II коммутатор опять переходит на восьмитактиую коммутацшо.

Описание работы устройства дано для четырехфазного шагового двигателя, однако характер работы двигателя и принцип построения устройства пе изменяется и при произвольном числе фаз.

При переходе с 2гп-тактной íà m-тактну:о систему .коммутации, ь связи с неоднозначностью в общем случае пачальных условий, двигатель может отрабатывать первый шаг в прежней системе коммутации. Однако информация, снимаемая с датчика системы коммутации, может быть использована в управляющем программном устройстве для компенсации возникающей при этом ошибки. Кром того, данную ошибку можно ликвидирова гь если для управления использовать калибра ванные серии импульсов с определенным числом импульсов в ceps!». 1-1апример, при поочередной работе двигателя по четырехтактной и восьмитактной коммутации на число импульсов, отрабатываемых по восьмптактной системе коммутации накладываются ограничения, а именно, если до и после восьмитактной коммутации применялась одна и та же четырехтактная, то число импульсов должно быть четным, если же восьмитактная коммутация производится между различными видами четырехтактной, то чис, io импульсов берется нечетным.

Предмет изобретения

Устройство для управления шаговым электрод вигателем, содержащее коммутатор, вход которого соединен с выходами двух дифференцирующих цепей, связанных с логическими элементами «НЕ», «ИЛИ» и двумя схемами совпадения, соединенными со входами элемента «ИЛИ», отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возмож473272

Фиг 7 настей, установлен датчик системы коммутации, выходы которого подключены к одним входам обеих схем совпадения, связанных вторыми своими входами с шинами задания системы коммутации, а третьи входы упомянутых схем совпадения объединены между собой и соединены со входом одной 113 дифференцирующих цепей.

473272

Юиг 2

Составитель 3. Горник

Техред 3. Тараненко

Редактор В. Фельдман

Корректор 3. Тарасова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2! 32 12 Изд. ¹ 787 Тира>к 782 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раугнская аб., д. 4 5