Устройство для управления шаговымэлектродвигателем

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик и 838998 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.09.79 (21) 2814544/24-07 (53)М. Кл.

Н 02 P 8/00 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Веударетаеннмй кемнтет

СССР лв аллам нзабретеннй н аткритнй

Опубликовано 15.06 81,. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 15.06.81 (5З) УДК621.313..58 (088.8) В. П. Лянзбург, Г. П. Иванова и P. В. Салихов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ

ЭЛЕКТРОДВИ ГАТЕЛЕМ де, ключ питания и блок формирования вре- менных интервалов, имеющий вход эталонной, частоты (2) .

Недостатком данных устройств является ограниченный диапазон изменения скорости шагового двигателя, в котором обеспечи-, вается плавное движение.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования скорости и повышение равномерности движения.

Поставленная цель достигается тем, что

Ф блок формирования временных интервалов снабжен инвертором, счетным триггером, двумя элементами 2И вЂ” 2ИЛИ вЂ” НЕ, четырьмя элементами И и двумя реверсивными счетчиками, подключенными своими счетными входами к выходам элементов 2И вЂ” 2ИЛИ вЂ” НЕ, соединенных входами с выходом счетного триггера, входом эталонной частоты, связанным с

20 входом счетного триттера, и выходом распределителя импульсов, соединенного со входом инвертора, и выходом инвертора, подключенного также ко входам записи реверсивных счетчиков и первым входам элементов И, Изобретение относится к электротехнике, предназначено для регулирования скорости шагового электродвигателя с активным ротором и магнитной фиксацией и может быть использовано в системах автоматического управления для регулирования в широких пределах скорости механизмов с долговременным непрерывным режимом работы при питании системы от автономного источника ограниченной мощности.

Известно устройство дпя управления шаговым электродвигателем, обеспечивающее стартстопный режим работы двигателя и содержа щее блок формирования временных интервалов, распределитель импульсов и усилитель мощности, коммутирующий фазы двигателя (1).

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство дпя управления шаговым электродвигателем с магнитной фиксацией, содержащее распределитгть импульсов, имеющий вход импульсов управления, усилитель мощности, коммутирующий фазы двигателя с логическим звеном на вхо1 у

l;,, j

1.I

838998 соединенных своими остальными входами с соответствующими выходами реверснвных счетчиков, а выходами — с входами остановки счета и установки в нуль реверсивных счетчиков и входами ключа питания и логического звена.

Данное устройство обеспечивает повышение равномерности движения в широком диапазоне скоростей за счет изменения интервалов времени на отработку шагов в функции частоты следования импульсов управления.

На фиг. 1 приведена схема устройства применительно к четырехфазному двигателю; а на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов на отдельных элементах.

Устройство для управления шаговым электродвигателем (фиг. I) содержит распределитель импульсов на триггерах 1 и 2 с входом управляющих импульсов 1вх и выходным элементом

2И вЂ” 2ИЛИ вЂ” НЕ 3, подключенным ко входу инвертора 4 и входам элементов 2И вЂ” 2ИЛИ вЂ” НЕ

5, 6, связанным своими входами также с выходами инвертора 4 и счетного триггера 7, подключенного счетным входом к входу эталонной частоты fqt Выход инвертора 4 соединен также с входами записи реверсивных счетчиков 8, 9, а вход инвсртора — с входом считывания счетчиков. Выход ннвертора 4 соединен также с первыми входами элементов И 10"

13, остальные входы которых подключены к, соответствующим выходам 0, 0 -06, 06 ре . верснвных счетчиков 8, 9. Выходы элементов

И 1.О, 12 через элемент И 14 и промежуточный усилитель 15 подключены ко входу ключа питания 16. Выходы элементов И 11, 13 подключены ко входам логического звена, образованного инверторами 17, 18, элементами 2И вЂ” 2ИЛИНЕ 19 — 22 и элементами И 23 — 28. Выходы ло-. гического звена подключены ко входам усилителя 29 мощности, коммутирующего фазы двигателя. 30, через промежуточный усилитель 31.

Устройство работает следующим образом.

Распределитель импульсов на элементах 1,2 преобразует импульсы управления flax (фиг.2) в четырехканальную систему напряжений

0,, Q>, Q>, Q> (фиг. 2), которые элементом 2И вЂ” 2ИЛИ вЂ” HE 3 преобразуются в одноканальную систему напряжений Pl (фиг. 2), инвертируются ннвертором 4 (О., фиг. 2) и используются реверсивными счетчиками 8, 9, элементами 2И вЂ” 2ИЛИ вЂ” НЕ 5,6 и элементами

И 10 — 13. Блок формирования временных интервалов, включающий в себя инвертор 4, триггер 7, элементы 2И вЂ” 2ИЛИ вЂ” НЕ 5,6, реверсивные счетчики 8,9 и элементы И 10 — 13, делит период входных импульсов f x на три интервала (f t, Pl и Р2, фиг. 2) htg, в течение которого включена только одна фаза двигателя 30; Ь| = Ь|,, в течение которого включены две фазы, 5t в течение которого двигатель обесточен (О,ф, О ф, Озф, О ф, фиг. 2) Если dt s < ht<макс, то Ьтэ = 0, Для четырехфазного двигателя, управляемого от предлагаемого устройства, обеспечивается закон коммутации вида 1 — 12 — 0 — 2 — 23 — 0 — 3— — 34 — О.

Работа блока формирования временных интервалов основана на управлении режимами запи10 сн и считывания двух реверсивнык счетчиков 8 и

9. Схема режимов записи и считывания осуществляется по сигналам Pl (фнг. 2). В полутакт записи предварительно обнуленный счетчик начинает заполняться импульсами час15 тотой fzt/2 до заполнения, которое происходит за промежуток времени 2ht>, после чего срабатывает логическая схема, которая блокирует счетчик в заполненном состоянии на промежуток времени ht до прихода сле20 дующего импульса fax С приходом следующего импульса f x режим записи сменяется режимом считывания, при котором на вход счетчика поступают импульсы частотой Фэт, и считывание до нулевого состояния совер-, 25 шается за,промежуток времени ht, в 2 раза меньший времени записи. Таким образом, один счетчик в первый период входной частоты формирует интервалы времени 2htt и

ht, а в: следующий — ht>. Для получения

55 всех временных интервалов gati, 4t>, Ьтэ в каждый период введено два. реверсивных счетчика, работающих в противофазе по режимам записи и считывания.

Элемент 4 (фиг. 2) инвертирует сигнал

Pl. Триггер 7 делит частоту импульсов fqt на 2. На элементах 5 и 6 типа 2И-2ИЛИ вЂ” НЕ, на входы которых поступают сигналы Еэт, fez/2, Pl, U1, формируются в противофазе пачки импульсов с частотой fqt и fqq/2 с длительностью пачек, равной 1/f „(P2 и Р3, фиг,. 2). Элементы И 10 — 13 запускаются выходными импульсами счетчиков 8, 9 и сигналами с элементов 3, 4. В полутакт считывания элемент 10 или 12 заблокирован в состоянии, соответствующем логической единице на выходе, сигналом с выхода элемента

4 или 3, сигнал с выхода которых равен логическому нулю. В полутакт записи (промежуток 2b,t ) элемент 10 (или 12) находится в состоянии "Г из-за нулевого сигнала на одном из его входов. При заполнении счетчика до состояния насыщения на всех входах элемента 10 или 12 появляются сигналы логической единицы и он переходит в состояние "0". Импульс с.его выхода, соединенного со входом остановка счета" счетчика

8 или 9, останавливает счетчик в заполненном состоянии до прихода следующего импульса 1вх на промежуток времени Ь|э. Вы838998 ходные импульсы с элементов 10 и 12 через промежуточный усилитель 15 управляют рабо той ключа 16. Элементы И 11 и 13 также запускаются выходными импульсами счетчиков и сигналами Pl и 01. В полутакт записи элемент 11 или 13 заблокирован в со стоянии "1" сигналом Рl (или 01), имеющим нулевой потенциал. В полутакт считывания (промежуток- ht>) элемент 10 или 12 находится в состоянии, соответствующем логической единице на выходе, так как на одном из его входоВ имеется нулевой потенциал.

При обнулении счетчика на всех входах элемента И 11 (или 13) появляются единичные сигналы и импульс с его выхода, соединенно- 1S го со входом Сброс в "0" счетчика 8 (9), останавливает последний в нулевом состоянии до прихода следующего импульса 1вх.

Выходные импульсы с элементов 11 и 13 подаются на вход логического звена для форми- 2о рования промежуточных шагов двигателя.

С повышением 1вх, начиная с некоторого значения Фвх» счетчик в полутакт записи эа. полняется не полностью, при этом время заполнения счетчика импульсами 26т1=2/1вх, 25 время считывания hti=1/Фвх. Импульсы с выходов элементов И 11 и 13 через промежуточный усилитель 15 возцействуют на ключ

16 шпания так, что он закрьгг на время

Из Прн 1вх > вх1 время записи 2 >= зо

1/1вх, ключ 16 открыт постоянно и Ьтз=0.

При 1вх< 1вх, ключ 16 заперт в каждый полутакт на время лтз-твх — — -1- = 1/fsx — 1/fax»

f вх1

35 которое увеличивается с уменьшением входной частоты.

В логическом звене отпирание каждого .транзистора усилителя 29 мощности задержи- 4О вается на время ht» которое определяет длительность промежуточного шага двигателя, когда включена только одна фаза. Две фазы двигателя включены на промежуток времени после окон внии импульса считывания до окончания импульса записи, т.е. на Мг.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы сигналов на выходах элементов И 10 — 13 (соответственно 02 — 05), элемента И 14 (06), элементов 17, 18 (07, 08) и элементов 19—

22 (снгналы P4 — Р7), поясняющие работу основных элементов устройства.

Формула изобретения

Устройство для управления шаговым электродвигателем с магнитной фиксацией, содержащее распределитель импульсов, имеющий вход импульсов управления усилитель мощности, коммутирующий фазы двигателя с логическим звеном на входе, ключ питания и блок формирования временных интервалов, имеющий вход эталонной частоты, о т л н ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования скорости шагового двигателя н повышения равномерности движения, блок формирования временных интервалов снабжен инвертором, счетным триггером, двумя элементами 2И вЂ” 2ИЛИ вЂ” НЕ, четырьмя элементами И и двумя реверсивными счетчиками, подключенными своими счетными входами к выходам элементов 2И вЂ” 2ИЛИ-НЕ, соединенных входами с выходом счетного триггера, входом эталонной частоты,гсвязанным с входом счетного триггера, и выходом распределителя импульсов, соединенного со входом инвертора, и выходом инвертора, подключенного также ко входам записи реверсивных счетчиков и первым входам элементов

И, соеднненных своимч остальными входами с соответствующими выходами реверснвных счетчиков, а выходами — с входами остановки счета и установки в нуль реверснвных счетчиков и входами ключа питания и логического звена.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. -Дискретный электропривод с щаговыми двигателями. Под ред. М. Г. Чилнкина М., "Энергия", 1971, с. 546-556.

2. Патент Японии Р 51 — 30641, кл, 55 С 4, 1976.

838998

+Bx.

Редактор М. Хома

Заказ 4471/88

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная. 4

Р2. Составитель 3. Горник

Техред Ж. Кастелевич.Тираж 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий. f13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор С. Щомак

Подписное