Устройство для управления шаговым двигателем

 

(72) Автор изобретения

В. И.,Левашов (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ УПРАВ,ЛЕНИЯ. ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к области электротехники, а именно к управлению шаговыми двигателями и может быть использовано, например, в системах цифрового программного управления металлорежущими станками.

Известно устройство для управления шаговым двигателем, содержащее первый ключевой элемент, связывающий одну клемму фазы двигателя с источником постоянного тока -низкого уровня, второй ключевой элемент, связывающий вторую клемму фазы двигателя с источником постоянного тока высокого уровня и резистор обратной связи (1).

Наиболее близким по технической сущности является устройство для управления шаговым двигателем, содержащее источник управляющих сигналов, триггер, два предварительных усилителя, первый ключевой .элемент, связывающий начало фазы двигателя с источником постоянного тока низкого уровня, второй ключевой элемент, связывающий конец фазы двигателя с источником постоянного тока высокого уровня, и резистор обратной связи (2).

Недостатком этих устройств является низкая надежность, обусловленная последовательным соединением обоих ключевых элементов и фазы двйгатейя, прйкотором выход из строя одного ключевого элемента приводит к выходу из строя другого ключевого элемента, что может вызвать повреждение обмоток шагового двигателя.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Это достигается тем, что в устройство введены третий ключевой элемент, элементы И и ИЛИ, инвертор и дополнительные

R-S-триггер и резистор обратной связи, включенный между вторым ключевым элементом и источником постоянного тока высокого уровня и подключенный ко входу третьего ключевого элемента, соединенного выходом с одним входом элемента И,ЛИ, подключенного другим входом через инвертор ко входу второго ключевого элемента, а выходом— к R входу дополнительного R — S-триггера, вход S которого соединен с выходом источника управляющих сигналов, а выход — с первым входом элемента И, связанного другим входом с выходом второго предваритель705637 ного усилителя, а выходом — со входом первого ключевого элемента.

Такое выполнение устройства обеспечивает автоматическое запирание ключевого элемента, коммутирующего фазу двигателя, при выходе из строя ключевого элемента, S связывающего фазу двигателя с источником постоянного тока высокого уровня.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для одной фазы шагового двигателя, а на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов на отдельных элементах. î

Устройство (фиг. 1) содержит дополнительный R — S-триггер 1, вход S которого подключен к источнику управляющих сигналов fq (на чертеже не показан), R — S-триггер 2, также подключенный входом S к источнику управляющих сигналов fg, предварительные усилители 3, связывающие выход триггера 2 со входами второго ключевого элемента 4 и инвертора 5, и выход источника управляющих импульсов с одним из входов элемента И 6, подключенного вторым 2 своим входом к выходу R — S-триггера 1, а выходом — ко входу первого ключевого элемента 7. Фаза двигателя 8 соединена последовательно с ключевыми элементами 4, 7 и резистором обратной связи 9 относительно источника постоянного тока высокого уровня Е и через диод 10 подключена одним концом к источнику постоянного тока низкого уровня Ех, а вторым — через диод

I 1 к источнику высокого уровня Е1. Между источником Е1 и ключевым элементом 4 з включен второй резистор обратной связи 12, подключенный ко входу третьего ключевого элемента 13, связывающего источник высокого уровня Е; с одним из входов элемента ИЛИ 14. Второй вход элемента ИЛИ 14 соединен с выходом инвертора 5, а выход— со входом R триггера 1. Резистор обратной связи 9 подключен ко входу элемента сравнения 15, связанного своим выходом со входом R триггера 2.

Устройство работает следующим обра- 4 зом.

Сигнал управления fg (фиг. 2), поступающий с выхода источника сигналов, через триггер 2 и усилитель 3 включает ключ 4, а через усилитель 3 и элемент И 6 — ключ 7.

При этом к фазе 8 шагового двигателя прикладывается напряжение Е высокого уровня, что обеспечивает ускорение процесса нарастания тока i (фиг. 2). При достижении током 1, значения, при котором срабатывает элемент сравнения 15 (U на фиг. 2) триггер 2 по входу R возвращается в исходное состояние, запирая ключ 4.. (напряжение Ug на входе ключа 4 показано на фиг. 2). После этого ток в фазе 8 протекает под действием источника низкого уровня Еа.

При неисправности ключа 4 (пробое) сигнал с выхода ключа 13 (U>„pa фиг. 2) по длительности превысит сигнал с выхода инвертора 5 (U> на фиг. 2) и на выходе элемента ИЛИ 14 (Uq на фиг. 2) появится нулевой «уровень», который переключит

R — S- триггер 1. Триггер 1 (U,va фиг. 2) через элемент И 6 закроет ключ 7 и будет удерживать его в закрытом состоянии до устранения неисправности (сигнал Uq на входе ключа 7 показан на диаграмме фиг. 2) .

Запирание ключа, коммутирующего фазу двигателя, при пробое ключа, осуществляющего форсирование процесса нарастания фазного тока, исключает выход из строя как остальных элементов схемы, так и обмоток самого шагового двигателя, что повышает надежность устройства в целом.

Формула изобретения (Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее источник управляющих сигналов, триггер, два предварительных усилителя, первый ключевой элемент, связывающий начало фазы двигателя с источником постоянного тока низкого уровня, второй ключевой элемент, связывающий конец фазы двигателя с источником постоянного тока высокого уровня и резистор обратной связи, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, введены третий ключевой элемент, элементы И и ИЛИ, инвертор и дополнительные R — S триггер и резистор обратной связи, включенный между вторым ключевым элементом и источником постоянного тока высокого уровня и подключенный ко входу третьего ключевого элемента, соединенного выходом с одним входом элемента ИЛИ, подключенного другим входом через инвертор ко входу второго ключевого элемента, а выходом — к R входу дополнительного R — Sтриггера,,вход S которого соединен с выходом источника управляющих сигналов, а выход — с первым входом элемента И, связанного другим входом с выходом второго предварительного усилителя, а выходом — со входом первого ключевого элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Saunier Christian. Lesmoteurs pas a

pas et leuns technigues de commandes. «Еlеctronet microelectron. ind.» 1973, № 172, 59 — 68.

2. Патент СССР № 505395, кл. Н 02 P 7/62, 1970.

705637

Составитель 3. Горник

Редактор О. Волков Техред М. Левицкая Корректор В. Синицкая

Заказ 8052/62 Тирада 857 Подписное

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 I 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4