Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Республик (iii909734 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 1 5Р780 (21) 2956970/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 280282. Бюллетень УА 8

Дата опубликования описания 280232 (5!)М. Кл.

Н 02 P 8/00 фвударстееввы6 кенвтет

СССР ао делам взабретеккй н втерыткй (53) УДК621 S)З

58(088.8) (72) Авторизобретения

В Ш Арутюнян (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЦН ДВИГАТЕЛЕМ

С ДРОБЛЕНИЕМ ШАГА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления многофаэными шаговыми двигателями.

Известны устройства для управления шаговым двигателем с дроблением вага,i содержащие блок задания программ,коммутатор, несколько сумматоров, счет чиков и триггеров, подключенных к фазным обмоткам шагового двигателя (> 3.

Недостатками этих устройств явля" ются сложность и большой объем аппаратуры.

Наиболее близким по те:;нической сущности к предлагаемому s шляется устройство для управления благовым двигателем с дроблением шага, содер» жащее распределитель импульсов,свя» занный выходами со входами усилителей мощности, коммутирующих фазы двигателя, и блок дробления шага (2).

Недостаток этого устройства состоит в низкой надежности.

Цель изобретения - повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления шаго3 вым дви га тел ем с дроблением ша га блок дробления шага содержит иногопрограммный распределитель импульсов, реверсивный счетчик, одновибратор, триггер управления, реверсивный делиев тель и две группы двухвходовых элементов И, одна из которых подключена ервыми входами к выХодам распределителя импульсов, вторыми входами элементов, взятых через один, к выходам одного разряда многопрограммного распределителя импульсов, и выходами - к входам усилителей мощности, а другая группа элементов И соединена выходами с входами каждого разряда многопрограммного распределителя импульсов, пеовыми входами - с выхо" дами каждого разряда реверсивного счетчика, а вторыми входами - с выходом одновибратора, связанного своим

909784 входом со счетным входом реверсивного счетчика и прямым выходом триггера управления, подключенного инверсным выходом к счетному входу делителя, соединенного своим выходом со счетным входом распределителя импульсов.

Такое выполнение устройства позволяет повысить надежность работы за счет использования дискретных элементов.

На Фиг. 1 приведена Функциональная схема устройства применительно к четырехфазному шаговому двигателю, на Фиг. 2 - временные диаграммы сигналов, соответствующие кратности дробления шага И 8.

Устройство содержит распределитель 1 импульсов, усилитель Z мощности, коммутирующие Фазы 3 шагового двигателя и связанные входами с выходами первой группы двухвходовых логических элементов И 4. Первые входы логических элементов И 4 подключены к соответствующим выходам распределителя 1, а вторые входы элементов 4, взятых через один,подключены к выходам первого разряда многорежимного распределителя 5, число разрядоа которого равно коэффициенту дробления шага й. Входы каждого разряда распределителя 5 подключены к выходам второй группы двухвходовых логических элементов И 6. Первые входы логических элементов И 6 подключены к выходам соответствующих разрядов реверсивного счетчика

7, а вторые входы объединены и подключены к выходу одновибратора 8.

Вход одновибратора 8 и счетный вход реверсивного счетчика 7 соединены с прямым выходом триггера 9 управления, инверсный выход которого подключен к счетному входу реверсивного делителя 10, представляющего собой реверсивное пересчетное устройство.

Установочные входы всех счетных элементов подключены к шине У1 установки исходного состояния. Входы выбора направления движения распределителей

1 и 5, счетчика 7 и делителя 10 под» ключены к шине У . Счетные входы триггера 9 и многорежимного распределителя 5 подключены соответственно к тактовым шинам Т 1 и Т2,.

Ю

Устройство работает следующим образом.

t9

zo

59

4

Подготовка устроиства к работе осуществляется путем подачи на шину

У1 сигнала установки в исходное состояние. При этом распределитель 5, счетчик 7, триггер 9 и делитель 10 устанавливаются а нулевые исходные состояния, а распределитель 1 - в положение, при котором в единичном логическом состоянии находится первая половина его выходов, например, для четырехфазного двигателя выходы

Выход и Вых 2. (Фиг. 1) . В соответствии с требуемым направлением вращения к шине У2. прикладывается единичный или нулевой сиrналы.

Первоначальное нулевое состояние многорежимного распределителя 5 обеспечивает на нулевом выходе триггера его первого разряда единичный, а на. его единичном выходе нулевой потенциалы. Благодаря внутренней структуре распределителя это состояние не нарушается и после подачи на шину

ТА импульсов высокой частоты. Эти потенциалы первого разряда распределителя 5, взаимодействуя с единичными потенциалами Вых и Вых., вырабатываемыми распределителем 1 (фиг.2), создают на выходе соответствующего элемента И 4 единичный потенциал.

Усилитель мощности 2 данной фазы обеспечивает при этом протекание в ней максимального значения тока

t> (Фиг 2).

При поступлении на шину Т, первого тактирующего импульса низкой частоты (фиг. 2 ) триггер управления 9 переходит в единичное состояние. От положительного перепада напряжения на его прямом выходе запускается реверсивный счетчик 7 и в его первом разряде записывается единица, т.е. устанавливается код 1000060. От этого же перепада напряжения запускается одновибратор 8 и через определенную задержку, превышающую время переходных процессов триггеров, вырабатывает на своем выходе единичный импульс и,тем самым, обеслечивает передачу первого кодового набора счетчика 7 через элементы И 6 в распределитель

Это приводит к созданию в распределителе 5 режима высокочастотной (с частотой Т ) циркуляции по разрядам укаэанного кода и, стало быть, генерации импульсов со скважностью 8 на прямом выходе первого разряда и

8/7 на его инверсном выходе. Эти им5 9097 пульсы, проходя через элементы И 4 к усилителям мощности 3, создает токи величиной 7/8 1 Н в первой фазе и 1/8 ° 111 во второй фазе(11 и Ig) (фиг. 2), где 1Н - максималыное зна- 5 чение тока s фазе.

Во втором такте работы устройства триггер 9 переходит в нулевое состояние. От положительного перепада напряжения на его инверсном выходе запускается делитель 10 и в нем записывается число один.

В последующих нечетных тактах поступления импульсов на шину Т,1, аналогично описанному первому такту, происходит потактное изменение (и одновременная передача в распределитель g) кода в счетчике 7: 11006000;

1»00000, »»ОООО; »1»ОО0;

»»»00; 11111110; » 111» 1. Это 20 приводит к потактному уменьшению тока в первой фазе (б/8 1и„5/8 11,4/8 Ig, 3/8 I@,2/8. 1,,1/8 I,О) и его одновременному увеличению во второй фазе . (2/8" lq 3/8 1и "/ " I 5/8 Iq б/8 l>, 7/8.11я, I ) В течение всего последнего (из этого цикла) нечетного такта все триггеры распределителя

5, благодаря его внутренней структуре, находятся в единичных состояниях несмотря на непрерывное поступление на шину Т высокочастотных импульсов.

В последующих четных тактах пос35 тупления импульсов на шину Т1,аналогично описанному второму такту, происходит подсчет импульсов в делителе

10 до М 8. Одновременно с поступлением последнего импульса на выходе переноса делителя 10 формируется единичный импульс, который поступает на тактовый вход распределителя 1 и изменяет его состояние. Начиная с этого момента, единичные потенциа45 лы оказывается на Зых. и Вых.g распределителя 1. Одновременно с этим в делителе 10 восстанавливается первоначальное нулевое состояние,поскольку он осуществляет деление на И.

Этим завершается первый полуцикл функционирования устроиства, при котором за 16 тактов поступления импульсов на шину Т,1 в первых двух фазах 3 двигателя осуществляется 8-ступенчатое изменение тока (уменьшение в первой фазе и одновременное увеличение во второй фазе ). Ступенчатое изменение тока в смежных фазах двигателя приводит к ступенчатому повороту суммарного вектора электромагнитного момента и, соответственно, ротора.

3 результате ротор отрабатывает восемь дробных шагов, величиной

doc

АР где 0(о- величина основного шага.

Второй полуцикл функционирования устройства аналогичен рассмотренному первому, с той лишь разницей, что происходит потактное изменение числа единиц s счетчике 7, 1 » » » О, »»1100, 1»» 000, 1» 10000, 11100000, »000000, 10000000,00000000, Это приводит к линейно-ступенчатому уменьшению тока во второй фазе и его линейно"ступенчатому увеличение в третьей фазе.

Последующие циклы работы предлагаемого устройства происходят аналогично описанному первому циклу. На фиг. 2 графики 1, 1 и 1, I условна иллюстрируют процессы ступенчатого изменения токов в соответствующих фазах (в результате потактного формирования широтно-модулированных сигналов на прямом и инверсном выходах первого разряда многорежимного распределителя g), которые имели бы место в том случае, если бы на всех выходах,Вых.4 Sexy J распределителя 1 одновременно присутствовали единичные потенциалы. Графики "0"ТУ и "1нТУ (фиг.21иллюстрируют изменение сигналов соответственно на прямом и инверсном выходах триггера управления 9. Кривые и i отображают действительный ход ступенчатого изменения токов в соответствующих фазах двигателя при реальной циклограмме парного переключения выходов распределите" ля I.

Реверсирование предлагаемого устройства осуществляется путем измене" ния ранее поиложенного на шине Yg ло" гического потенциала на обратное.При этом изменяются на обратные описанные выше процессы изменения кодов на распределителе 1, счетчике 7 и делителе 10 (фиг. 2).

Частота тактирующих импульсов на шине Т1 устанавливается в 2 раза выше требуемой рабочей частоты, а частота тактирующих импульсов на шине Т выбирается исходя из величины электромагнитной постоянной времени данного двигателя, чтобы обеспечить

909784

8 допустимые пульсации тока при осуществляемой широтно-импульсной модуляции фазных. напряжений.

Предлагаемое устройство пригодно для управления шаговым двигателем с любым числом фаз при коэффициенте дробления шага I>r 2.

Формула изобретения о

Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага, содержащее распределитель импульсов, связанный выходами с входами усилителей мощности, коммутирующих фазы двигателя, и блок дробления шага, отличающееся тем, что с целью повышения надежности, блок дробления шага содержит многопрограммный распределитель импульсов, ревер- 0 сивный счетчик, одновибратор, триггер управления, реверсивный делитель и две группы двухвходовых элементов И, одна из которых подключена первыми входами к выходам распределителя 25 импульсов, вторыми входами элементов

/ взятых через один, к выходам одного разряда многопрограммного распределителя импульсов, и выходами - к входам усилителей мощности, а другая группа элементов И соединена выходами с входами каждого разряда многопрограм.много распределителя импульсов, первыми входами - с выходами каждого разряда реверсивного счетчика, а вторыми входами - с выхоаом одновибратора, связанногб своим входом со счетным входом реверсивного счетчика и прямым выходом триггера управления, подключенного инверсным выходом к счетному входу делителя, соединенного своим выходом. со счетным входом распределителя импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

И 601666, кл. G 0 В 19/40, 1978.

2. Чиликин М.Г. Жильцов Л.В.

Прыткое В.Г. и др. Унифицированная структура разомкнутого marosoro электропривода. Труды Иосковского энергетического института, 1975, вып. 202, с. 3-9.