Устройство для программного управления шаговым двигателем

 

(72) Авторы изобретения

М.А. Мартиросян и С.С. Мусаелян (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к числовому программному управлению станками, оснащенными шаговыми приводами подач, а также может быть использовано в си стемах а втома тики и информационноиэмерительной техники.

Известно устройство для программного управления шаговым двигателем, содержащее блок задания программ, коммутатор, сумматоры, второй счетчик,;риггеры, соединенные с фазными обмотками шагового двигателя, и первые счетчики. Такое устройство позволяе реализовать фаэоимпульсное управление током двигателя (1) .

Однако функциональные воэможности данного устройства весьма ограничены: нет возможности управления кратностью дробления, а также малый динамический диапазон скоростей за счет неустойчивой работы при малых оборотах двигателя.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является шаговый привод, содержащий блок электрического дробления шага, с делителем, последовательно соединенные распределитель импульсов и усйлитель мощности, а также датчик положения, датчик тока, регулятор наПряжения, преобразователь код-аналог (21.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, связанная с применением сложных блоков.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей управления шаговым приводом, т.е. получение управляемой кратности дробления шага шагового двигателя и увеличение динамического диапазона скоростей при импульсном управлении.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем блок электрического дробления шага с делителем, последовательно соединенные

3 95717 усилитель мощности и распределитель импульсов, блок электрического дробления ша га содержит дели тель с упра вляемым коэффициентом деления, блок управления коэффициентом деления, ин- 5 вертор, регистр и арифметическо-логический блок, выход переноса которого соеди нен с распределителем импул ьсов и с входами выбора режима арифметическо-логического блока непо- t0 средственно и через инвертор, а информационные выходы соединены с информационными входами регистра, выходы которого соединены поразрядно с входом первого числа арифметическо- >5 логического блока и с входами блоков сравнения кодов, другие входы которых соединены с выходами делителя, а выходы с первыми входами триггеров, выходы которых соединены с входами усилителя мощности, а вторые входы соединены с старшим разрядом делителя и входом делителя с управляемым коэффициентом деления,,выход которого соединен с тактирующим входом регист- р5 ра,, а входы управления коэффициентом деления - с первыми выходами блока управления коэффициентом деления, вторые выходы которого соединены с входом второго числа арифметическо-логического блока.

Устройство применимо для управления многофазным шаговым двигателем, На фиг. 1 изображена структурная схема устройства применительно к че35 тырехфазному шаговому двигателю; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие формирование сигнала на фазах двигателя. Для упрощения иллюстрации на фиг ° 2 изображены диаграммы для двухразрядного варианта схемы.

Устройство содержит шаговый двигатель 1, усилитель 2 мощности, распредели тель 3 импульсов, три ггеры 4 и 5, блоки 6 и 7 сравнения кодов, де45 лители 8, делитель 9 с управляемым коэффициентом деления, блок 10 управления коэффициентом деления, регистр 11, арифметическо-логический блок 12, инвертор 13 °

Устройство работает следующим образом °

В исходном состоянии на выходах делителей 8, 9 и регистра 11 установлен код 00..00,а на инверсных выходах делителя о - код 11..11. Выход переноса устанавливает на управляющих входах арифметическо-логического блока 12 режим суммирования: первое чис2 4 ло плюс второе число. На информационные входы регистра 11 поступает код

00..00 плюс второе число. Триггер 4 находится в состоянии "1", а триггер 5 установлен блоком сравнения кодов в состояние "0".

C поступлением тактовых импульсов на вход делителя 8 набор кодов на входах блоков 6 и 7 сравнения меняется (фиг. 2а,o), и на входах триггеров 4 и 5 формируются ШИИ сигналы, причем длительность импульсов на выходе триг.гера 4 уменьшается, а на выходе триггера 5 увеличивается (фиг. 22,g)

С помощью ШИИ происходит дробление шага шагового двигателя. Период следования импульсов Tä равен времени одного цикла деления делителя 8. Количество импульсов одинаковой длительности, формирующих один квант дробления, рав но и, где n - коэффициент деления делителя 9. Длительность одного кванта дробления Т = n Т . Количество квантов дробления шага k равно 2", деленное на число В = 2, где mчисло разрядов регистра 11, à i может принимать значения от 0 до m.

С поступлением каждого следующего импульса с выхода делителя 9 на тактирующий вход регистра 11 в регистре записывается код первого числа плюс код второго числа. При поступлении k-го импульса на вход регистра 11 в регистр записывается код

11..11. Выход переноса арифметическологи ческого блока 12 у стана вли вает режим: первое число минус второе число и подает сигнал на переключение обмотки, распределитель 3 импульсов переключает выход триггера 4 на усилитель 2 мощности противоположной фазы.

С приходом следующих k импульсов на вход регистра 11 длительность импульсов на выходе триггера 4 увеличивается, на выходе триггера 5 уменьшается, причем передний фронт импульса определяется положением заднего фронта старшего разряда делителя 8 (фиг. 2й), а задний фронт импульса определяется моментом сравнения кодов на выходах делителя 8 и регистра 11 (фиг. 2Ь). При поступлении k-го импульса на вход регистра 11 последний устанавливается в состояние 00..00.

Выход переноса арифметическо-логического блока 12 устанавливает режим:первое. число плюс второе число . формула изобретения

Устройство для программного управления шаговым двигателем с дроблением шага, содержащее блок электрического дробления шага с делителем, последовательно соединенные распределитель импульсов и усилитель мощности, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью изменения величины шага и расширения динамического диапазона скоростей,блок электрического дробления шага содержит делитель с управляемым

5 9

Распределитель 3 импульсов переключает выход триггера 5 на усилитель 2 мощности противоположной фазы. На фиг. 28 изображены диаграммы напряжений на фазах двигателя. Изменяя код второго числа можно управлять кратностью дробления шага.

Для того, чтобы при малых скоростях вращения с дроблением шага якорь двигателя не успевал реагировать на каждый импульс, т.е. чтобы не наблюдались рывки и автоколебания, в схему введен делитель частоты с управляемым коэффициентом деления 9. Он позволяет увеличить время нахождения якоря в фиксированном положении за счет повторения и-раз каждого импульса дробления (фиг. 2>k), т.е. можно уменьшить скорость вращения в п-раз, не ухудшая устойчивости и плавности движения.

57172 4 коэффициентом деления, блок управления коэффициентом деления, инвертор, регистр и арифметическо-логическ, и блок, выход переноса которого соединен с распределителем импульсов и с входами выбора режима арифметическологи.ческого блока непосредственно и через инвертор, а информационные выходы соединены с информационными вхо10 дами регистра, выходы которого соединены поразрядно с входом первого числа арифметическо-логического блока и с входами блоков. сравнения кодов, другие входы которых соединены с вы15 ходами делителя, а выходы с первыми входами триггеров, выходы которых соединены с входами усилителя мощности, а вторые входы соединены с старшим разрядом делителя и входом делителя

20 с управляемым коэффициентом деления, выход которого соединен с тактирующим входом регистра, а входы управления коэффициентом деления - с первыми выходами блока управления коэффициентом деления, вторые выходы которого соединены с входом второго числа арифметическо-логического блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 601666, кл. G 05 В 19/40, 12.04.76, 2. Лученко B Е. и Рубцов В.П.

Электропривод с шаговыми двигателями, "Электропривод и автоматизация промышленных установок". 1978, т. 6, с. 67, рис. 42 (прототип).

957I72

Ю

8 д

1p

Рф дф фу

ВНИИПИ Заказ 6597/36 Тираж 914 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4