Устройство для управления шаговым электродвигателем

 

УСТРОЙСТБО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ 1 1АГОИ гМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, содержат вдее распределитель импульсов и многоканальный усилитель мсяцностй каждый . Канал которого йключает в себя ключево|$ элемент с блоком управления током фазы двигателя и преобразователь код-аналог с входным регистром уровня тока, от ли ч а ю|д ее с я тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик, в блок управления Током фазы двигателя введены RS-триггер, элемент задержки с регистром кода задержки и элементы И, подключенные своими первыми входами к выходам регистра уровня тока, выходаьо - к входам преобразователя код-аналог, а вторыми входами - к выходу триггера, соединенного входом R - с выходом распределителя, а входом - с выходом элемента задержки, подключенного своим управляющим входом к выходу блока управления током фазы двигателя .

(1% (11)

СаОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ъ

) Фиг.1

Г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2483155/24-07 (22) 10.05.77 (46) 15.06.83. Вюл. 9 22 (72) О.М. Савинов, Л.B. Коц, В.С. Дрогайцев н К.Н. Лисмн (53) 621.313.13-133.3-525(088.8/ ,(56) 1. Рубцов В.П. и др. Системы с силовыми щаговыми двигателями для металлургической промыщленности, И., "Энергия", 1967, с. 54-59.

2. Авторское свидетельство СССР

В 474893, кл. Н 02 Р 8/00, 1973.

{54} (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ .УПРАВЛЕНИЯ

ИАРСВЬИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, содержа-. щее распределитель импульсов и мно- гоканальный усилитель мощности, каждый канал которого включает в себя ключевой элемент с блоком управле-. ния током фазы двигателя и преобразователь код-аналог с входным регистром уровня тока, о т л и ч а ющ е -е с я тем, что, с целью улуч.щения энергетических характеристик, в.блок управления током фазы двигателя введены КЗ-триггер, элемент задержки с регистром кода задержки и элементы И, подключенные своими первыми входами к вйходам регистра уровня тока, выходами — к входам преобразователя код-аналог, а вторыми входами — к выходу триггера, соединенного входом R - с выходом распределителя, а входом - с выходом элемента задержки, подключенного своим управляющим входом к выходу Е блока управления током фазы двигателя.

1023614

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводу с шаговым двигателем, и может быть использовано в системах цифрового управления станками.

Известно устройство для управления шаговым электродвигателем, со держащее распределитель импульсов и многоканальный усилитель мощности, каждый канал которого включает ключевой элемент с блоком управления 10 током фазы двигателя (1).„

Недостатком указанного устройства является невозможность изменения в процессе работы тока в.фазах двигателя, что ухудшает энергети- f5 ческие показатели привода, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов и многоканальный усилитель мощности, каждый канал которого включает ключевой элемент с блоком управления током фазы двигателя и преобразователь код-аналог с входным регистром уровня тока 2).

Недостатком указанного устройства является жесткая программа регулирования тока в Фазах двигателя, которая не может быть изменена при переходе с одного режима работы на; другой, что также приводит к ухуд.шению энергетических показателей привода.

Цель изобретения — улучшение энер-35 гетических характеристик.

Указанная цель достигается тем, что в блок управления током фазы двигателя введены RS-триггер, элемент задержки с регистром кода за- Щ держки и элементы И, подключенные своими первыми входами к выходам регистра уровня тока, выходами - к входам преобразователя код-аналог, а вторыми входами — к выходу триг- ф5 гера, соединенного входом R с выходом распределителя, а входом 5-с выходом элемента задержки, подключенного своим управляющим входом к выходу блока управления током фа» зы двигателя.

Такое выполнение устройства позволяет управлять моментом, развиваемым двигателем, и соответственно расходом энергии, потребляемой двигателем, т.е. улучшить энергетические характеристики привода..

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для управления электрическим шаговым двигателем, на фиг. 2 - временные диаграм- 60 мы сигналов на элементах схемы.

Устройство (фиг. 1) содержит высоковольтный источник 1, соединенный через управляемый переключатель

2 с Фазой 3 шагового двигателя и 65 узлом формирования разрядного тока

4 ° Другой конец фазы 3 соединен с шунток 5 и блоком управления 6 током фазы двигателя, включающим кокпаратор 7, соединенный выходок с входом B сумматора 8, управляющим входом программируемого элемента задержки 9 и одним из входов элемента И 10. Выход сумматора 8 соединен с прямком входом,компаратора 7.

Вход Б сумматора 8 связан с выходом преобразователя код-аналог 11, входы которого соединены с выходами регистра 12, подключенного входами к

ЭВм или программному устройству.

Вход A сумматора 8.соединен с выходом преобразователя код-аналог 13, входы которого соединены с выходами элементоь И 14. Одни из входов элементов И 14 связаны с выходами регистра 15, подключенного входами к

ЭВИ,. а другие - объединены между собой и связаны с единичным выходом триггера 16, вход R которого свя.- зан с выходом распределителя (не по-. казан), другим входок элемента И 10 и управляющим входом узла управления 4 разрядным током фазы двигателя °

Вход $ триггера 16 соединен с выходом элемента задержки 9, входы которого соединены с выходами регистра кода задержки 17, также подключенного входами к ЭВЙ.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии с выхода распределителя поступает сигнал логического нуля, который .запирает элемент И 10, что обеспечивает отключе- ние фазы 3 шагового двигателя от источника питания 1 запертым ключевым элементом 2. На инверсном входе компаратора 7 напряжение равно нулю (равен нулю ток фазы), а к прямому входу компаратора 7 приложено напряжение - U q (фиг. 2) .

Напряжение Ug на прямом входе компаратора 7 всегда определяется формулой

О гО„+Ц и где U - напряжение на выходе преоб-! разователя код-.аналог 13, - напряжение на выходе преобразователя код-аналог 11 ;

U - напряжение на выходе комМ паратора

m - коэффициент передачи сумма- тора.

При поступлении с распределителя сигнала логической единицы триггер 1

16 устанавливается в положение, при котором с его выхода сигнал логической единицы поступает на входы элементов И 14, разрешая Прохождение кода с регистра 15 на входы преобра1023б эователя код-аналог 13,. в результате чего на прямом входе компаратора

7 вырабатывается сигнал (фиг. 2) i+ » + к

И Я. 1 ч 5

Одновременно сигнал логической единицы с выхода коммутатора поступает на управляющими вход узла управления 4- разрядным током Фазы двигателя и на один из входов элемента 10

И 10. Сигнал логической единицы с выхода элемента И 10 включает. Управляемый переключатель. 2, который подключает высоковольтный источник напряжения 1 к Фазе 3 шагового дви- 15 гателя. Ток Фазы двигателя I(t) нарастает по .закону.

l8>= (1-е )

- 20 где U - напряжение источника, R = P- +К - суммарное активное со1 -O ы противление Фазы двигателя и шунта, Ь - индуктивность Фазы двигателя.

При достижении током Фазы значения

Оиру ! ы где 1 Ф - максимальное значение то- . З0 ка Форсировки, на выходе компаратора 7 появляется нулевой сигнал., а на его прямом входе напряжение становится равным ц,ц„ЗВ

М м

Одновременно нулевой сигнал с выхода компаратора 7. поступает на уп1равляющий вход элемента задержки

9 и на один иэ входов элемента И 10. 40

На выходе элемента И 10 появляется сигнал логического нуля, запирающий ключевой элемент 2. Энергия, запасенная в .фазе 3, разряжается через шунт 5, обшую точку схемы и 45 узел управления 4 разрядным током фазы двигателя. При сигнале логи- ческой единицы на выходе распределителя сопротивление узла 4 пре-. небрежимо narrow . 50

Ток разряда фазы двигателя 3 определяется Формулой (lli J42t

И ф1

Так как сопротивление. Rg мало, то процесс разряда протекает с меньшей скоростыс, чем процесс нарастания тока в фазе. (Фиг. 2). Ои будет продолжаться до тех пор пока ток. не достигнет значения

Оиру 60 ф и ц

На прямом входе С компаратора 7, напряжение увеличивается до значения U (Фиг. 2) . Сигнал логической едйницы с выхода компаратора

7 откроет элемент И 10 и ключевой элемент 2, обеспечивая тем самым повторное подключение фазы 3 к источнику питания 1.

Указанный процесс поддержания тока Фазы в пределах 1ф11 ф обес печивается в течение времени й3 (Фиг. 2), определяемом кодом, поступившим,с регистра 17 на вход элемента задержки 9. При поступлении сигнала логической единицы с выхода элемента задержки 9 на вход

S триггера 1б последний вырабатывает на выходе сигнал логического нуля, который запирает элементы

И 14, отключая тем самым преобразователь код-аналог 13 от сумматора

8. На прямом входе компаратора 7 напряжение определяется формулой 0ю, 4м

Ток в фазе 3 уменьшается до значения

Н4 щ „,. при достижении которого единичный сигнал с выхода комйаратора 7 обеспечит вновь подключение фазы 3 к источнику питания 1. Однако при этом будет обесйечиваться поддержание тока стоянки в пределах . нъ- в до тех пор, пока на выходе распределителя будет сигнал логической единицы.

В момент повышения на выходе распределителя сигнала логического нуля на выходе элемента И 10 возникает. сигнал логического нуля, отключающий через управляемый переключатель 2 источник 1 от фазы 3 до следующего момента коммутации фазы.

4 Одновременно нулевой сигнал с выхода распределителя переключает узел 4 в положение, соответствующее большому сопротивленик цепи разряда фазы, что обеспечивает ускоренное спадание тока при ее отключении.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает программное изменение тока форсировки и времени действия импульса форсировки по сигналам кодов, поступающих от ЭВМ или любого другого программиого устрсйства на регистры 15, 17. Обеспечива . ет также регулирование тока стоянки по сигналам кодов, поступающих на регистр 12. Такое выполнение устройства позволяет улучшить энергетические характеристики marosoro при вода.

1023614

1р

7 Р1 и

42 п2

М . 0ns

Йм

Составитель 3. Горннк

Редактор 0:. Колесникова Техред М.Костик.; КорректорЮ.Макаренко

В \»»

Заказ 4236/48 Тирам 687 Подписное: .ВНИИПИ Государственного комитета СССР, no делам изобретений и открвтий

113035, Москва, ЖЕ35, Рауаская наб,, д. 4/5

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