Устройство управления шаговым двигателем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик нн962858 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 241280 (21) 3223553/18-24 сприсоединением заявки ¹(23) Приоритет(51)M Кл з

G 05 В 19/40

Государственный комитет

СССР. но делам изобретений и открытий (53) УДК 62-50

:(088.8) Опубликовано 300982. Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания ЗОЯ982 (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ шАГОВЫИ ДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к регулирующим и управляющим системам и предназначено для применения в электрон-. ной аппаратуре, в частности в меди-; цинских приборах радиоиэотопной диагностики.

Известно устройство управления шаговым двигателем, содержащее генератор положений шагового двигателя, схему сравнения и ицдикатор положений шагового двигателя l1).

Однако в данном устройстве недостаточная скорость и надежность управления.

Известно также устройство, в котором информация на перемещение поступает на один из входов реверсивного счетчика в виде последовательности импульсов, а на второй его вход пос- .2р тупают импульсы датчика отработанных шагов. Для регулирования скорости вращения,в контур обратной связи введен блок управляемой задержки импульсов датчика отработанных шагов.

Блок синхронизации и торможения вырабатывает напряжение управления, величина которого определяется разностью чисел, поступивших на вход импульсов и отработанных шагов, и мгновенной скоростью двигателя (23.

Управление. шаговым двигателем в указанном устройстве сопряжено с неопределенностью начального положения, ложной отработкой шагов при больших скоростях управления с реверсированием и недостаточной помехозащищенностью.

В медицинских приборах радиоизотопной диагностики шаговый двигатель используется в цветовом штрихорегистраторе для передвижения многоцветной ленты между ударником и писчей бумагой. Уровни исследуемой радиоактивности могут меняться в.любой последовательности и поэтому смена цветов ленты должна происходить в различных направлениях (с по:1ощью реверса ротора двигателя) и на любую величину шага. При этом смена цветов ленты должна происходить на предельной скорости между ударами ударника штрихорегистратора, скорость срабатывания которого достигает 50 уд/с, При таких условиях работы шагового двигателя возможны случаи проскакивания по инерции задаваемого положения ротора и установления его в ложном положении, приводящем к искажению сканограммы. Слишком быстрая смена управляющего кода на обмотках

9б2858 статора, находящегося в состоянии покоя, мо кет НрНВесТН к нежелательному реверсу шагового двигателя.

Цель изобретения - повышение скорости и надежности управления шаговым двигателем.,:5

Поставленная цель достигается тем, что в устройство управления шаговым двигателем, содержащее последовательно соединенные,шаговый двигатель, индикатор положений и элемент срав- 10 нения, первый вход которого соединен с источником управляющего сигнала, регулятор скорости, блок управляемой задержки и коммутатор обмоток, выход которого соединен с обмотками шагово-15 ,го двигателя, первый вход блока управляемой, задержки соединен с выходом индикатора положений, второй вход — с, выходом регулятора скорости,.дополнительно введены кодовый преобразователь н сумматор, выход которого сое-. динен со входом коммутатора обмоток, первый вход соединен с выходом блока управляемой задержки, а второй вход - с выходом кодового преобразователя, ° вход которого соединен с выходом эле.- 5 мента сравнения.

На чертеже представлена блоксхема устройства управления шаговым двигателем.

Устройство содержит шаговый дви гатель 1, индикатор 2 положений шагового двигателя, элемент 3 сравнения, источник 4 управляющего сигнала, коммутатор обмоток 5, регулятор б скорости, блок 7 управляемой за- 35 держки, сумматор 8 с входами А, В и выходом 5 и кодовый преобразователь 9.

Устройство работает следующим образом.

При отключенном входе A сумматора 4р

8 кодовый сигнал индикатора 2 с некоторой задержкой в блоке 7 управляемой задержки подается на вход В и с выхода S без изменения поступает на коммутатор обмоток 5. Последний . 45 преобразует код индикатора 2 в код управления обмотками двигателя 1 в соответствии с тем положением двигателя, в котором он находится в данный момент времени.

Таким образом, в каком бы положении не был шаговый двигатель, он самоустановится в этом положении, .благодаря описанной положительной обратной связи.

Для приведения двигателя в движение в прямом или инверсном направлении достаточно на вход A сумматора 8 подать от преобразователя 9 соответственно прямой или дополнительный двоичный код единицы. 60

Таким образом, на выходе сумматора

8 появляется только соседний код по отношению к тому коду, которым ранее управлялся шаговый двигатель, что обеспечивает надежную работу щагово- !65 го двигателя при максимально возможной скорости.

При поступлении на вход A сумматора 8 положительной единицы (в прямом двоичном коде) или отрицательной единицы (в дополнительном двоичном коде) указанная совокупность элементов, а именно: индикатор, блок задержки, сумматор, коммутатор и шаговый двигатель - автогенерирует последовательность кодов, приводя двигатель в движение в прямом или инверсном направлении со скоростью, величина которой устанавливается управляющим сигналом скорости, подаваемым на вспомогательный вход блока 7 управляемой задержки от регулятора 6 скорости.

При нулевом значении задержки в блоке 7 управляемой задержки скорость вращения определяется параметрами самого двигателя 1, что придает системе автогенерирования свойство самонастраиваться в зависимости от изменяющихся внешних условий.

Элемент 3 сравнения вырабатывает на выходе сигнал рассогласования между истинным и заданным положением ротора шагового двигателя 1 для управления его работой.

В предлагаемом устройстве нет счетчиков, а формирование кодов управления шаговым двигателем осуществляется автогенератором положений шагового двигателя, состоящего из, последовательно соединенных шагового двигателя, индикатора положений, блока управляемой задержки, суммато-ра и коммутатора обмоток. Эта замкнутая цепь, включающая положительную обратную связ — индикатор положений и блок управляемой задержки, образует триггер с многими устойчивыии состояниями. Быстродействие этого триггера определяется инерционностью механического звена, что определяет высокую помехоустойчивость и надежность функционирования устройства управления.

Применительно к цветовому штрихорегистратору в сканирующих приборах ,такое схемное решение полностью ликвидирует возможность пропечатки на бумаге ложного цвета.и, следовательно, исключает необходимость повторного сканирования. Кроме того, позволяет вести диагностические исследования на предельных скоростях за минимальное время, получая при этом качественные сканограммы.

Введение новых элементов в устройство управления шаговым двигателем выгодно отличает его от прототипа, так как значительно повышает быстродействие исполнительных устройств, s частности штрихорегистраторов медицинских сканирующих аппаратов радиоизотопной диагностики, при этом прин962858

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3736488, кл. 318-685, опублик.. 1970.

30 2. Чиликин и"др. Дискретный злек-

:тропривод с шаговыми двигателями.

М., "Энергия", 1971, с. 582,. рис. 15-.

18 (прототип). ципиально исключается воэможность сбоев их в работе.

Схема управления шаговым двигателем базового объекта, например штрихорегистратора сканера ГПР-1, построе,на по принципу разомкнутого управле,:ния и поэтому обладает недостатками,. присущим данному типу управления малая скорость, отсутствие начальной установки положения двигателя, низ.кая помехоустойчивость. 10

По сравнению с базовым объектом предлагаемое устройство позволяет беэ значительного усложнения схемы перейти от разомкнутой систеьы управления шаговым двигателем к замкнутой, 15 исключив тем самым вышеупомянутые недостатки.

Предлагаемая замкнутая система управления с автогенератором положений шагового двигателя повышает в

- полтора-два раза скорость управления шаговым двигателем, что позволяет производить радиоиэотопное обследование пациентов во столько же раз быстрее.

При малых скоростях сканирования применение предлагаемого устройства дает возможность увеличить степень

- квантования отображаемой информации в многоцветном регистраторе и получить более детализированную картину распределения радиоактивности в теле пациента.

Формула изобретения устройство управления шаговым дви гателем, содержащее последовательно ,соединенные шаговый двигатель, индикатор положений и элемент сравнения, первый вход которого соединен с источником управляющего сигнала, регулятор скорости, блок управляемой задержки и коммутатор обмоток, выход .которого соединен с обмотками шагового двигателя, первый вход блока управляемой задержки соединен с выходом индикатора положений, второй вход - c выходом регулятора скорости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения: быстродействия и надежности устройства, в него введены кодовый преобразователь и сумма- . .тор, выход которого соединен с входои коммутатора обмоток, первый вход соединен с выходом блока управ-. ляемой задержки, а второй вход - с выходом кодового преобразователя, вход которого соединен с выходом элемента сравнения. 962858

Составитель Н. Кирпатенко

Редактор В. Пилипенко ТехредМ.Надь; Корректор С. Шекмар .

Подписное

Заказ 7509/65 Тираж 914

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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