Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ДРОБЛЕНИЕМ ШАГА, содержащее входной регистр, кодовый датчик положения, установленный на валу шагового двигателя, циф pOByro схему сравнения, генератор импульсов , подключенный к выходу схемы сравнения, два преобразователя код напряжение , один из которых подключен к дешифратору реверсивного счетчика импульсов, элемент сравнения, подключенный входами к выходам преобразователей код - напряжение, реверсивный распределитель импульсов с дешйф ратором на выходе и преобразователи напряжение - ток, подключенные выходами к обмоткам шагового двигателя, отличают.ееся тем, что, с целью повышения точности позиционирования , введены интегратор, источник опорного напряжения, дополнительный дешифратор, элемент ИЛИ и ключи по числу фаз двигателя, соединенные выходами с входами преобразователей напряжение - ток, управляющими входами - с выходами дешифратора распределителя импульсов, вход которого через элемент ИЛИ подключен к первому и среднему выходам дешифратора .. реверсивного счетчика, а аналоговые входы ключей подключены к источнику (П опорного напряжения и интегратору, соединенному своим входом с выходом элемента сравнения, причем другой преобразователь код - напряжение связан через дополнительный дешифратор с выходами шaдшиx разрядов кодового датчика положения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (l9) (ll) 3(5l) Н 02 Р 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И A8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3393069/24-07 (22) 11.02.82 (46) 30.09.83. Бюл.936 (72) В.A. Можейкис (53) 621.313.13-133.3-525(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 474893,кл. Н 02Р 7/62, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 600682, кл. Н 02 Р 8/00, 1975.

3. Гумен В.Ф., 1<алининская Т.В.

Следящий шаговый привод. Л., "Энергия", 1980, с.131-137 (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ДРОБЛЕНИЕМ

ШАГА, содержащее входной регистр, кодовый датчик положения, установленный на валу шагового двигателя, циф4ровую схему сравнения, генератор импульсов, подключенный к выходу схемы сравнения, два преобразователя код— напряжение, один из которых подключен к дешифратору реверсивного счетчика импульсов, элемент сравнения, подключенный входами к выходам преобразователей код — напряжение, реверсивный распределитель импульсов с дешйф-. ратором на выходе и преобразователи напряжение — ток подключенные выход дами к обмоткам шагового двигателя, о т л и ч а ю щ.е е с я тем, что, с целью повышения точности позиционирования, введены интегратор, источник опорного напряжения, дополнительный дешифратор, элемент ИЛИ и ключи по числу фаэ двигателя, соединенные выходами с входами преобразователей напряжение — ток, управляющими входами — с выходами дешифратора распределителя импульсов, вход которого через элемент ИЛИ подключен к первому и среднему выходам дешифратора реверсивного счетчика, а аналоговые. у входы ключей подключены к источнику .опорного напряжения и интегратору, соединенному своим входом с выходом элемента сравнения, причем другой преобразователь код — напряжение связан через дополнительный дешифра- Я тор с выходами младших разрядов кодового датчика положения.

Изобретение относится к электроте нике и может быть использовано в устройствах для регулирования щаговых двигателей в автоматизированных системах, где требуется повышенное быстродействие и точность отработки входного воздействия.

Известно устройство для управления щаговыми двигателями, содержащее распределитель импульсов, соединенный своими выходами с входами 10 усилителя мощности, регуляторы напряжении HIB фазах шагового двигателя, триггер знака и элементы ИЛИ, выходы которых через элемент И подключены к выходам распределителя импульсов, преобразователь код — аналог и дополнительный н-тактный распределитель импульсов, выходы первого и

+1 каналов которого подключены к входам элемента ИЛИ, а выходы всех каналов дополнительного распределителя импульсов подключены к выходам преобразователей код-аналог, соединенных выходами. с входами регуляторов, напряжения 1).. . 25

Известно также устройство для управления щаговыми двигателями с дроблением основного шага, содержащее распределитель импульсов, усилители мощности, коммутируемые обмотки двигателя и регуляторы напряжения, элементы ИЛИ, цепочки из последовательно соединенных фильтров и ограничителей, связывающие входы усилителя мощности с соответствующими выходами распределителя, причем выходы распределителя подключены к выходам регуляторов напряжения через элементы

ИЛИ ().

Недостатком Известных устройств .является невозможность получения рав-® номерного дробления основного шага двигателя в силу того,,что принципы их построения не учитывают реальной кривой синхронизирующего момента шагового двигателя. Реальная кривая момен4 та шагового двигателя не является линейной, в связи с чем отсутствие про порциональности между входным сигналом управления и действительным перемещением ротора двигателя создает значи- 5О тельную ошибку в точности позициони рования.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство дляээ управления шаговым двигателем с дроблением шага, содержащее входной регистр, кодовый датчик положения, установленный на валу шагового двигателя, цифровую схему сравнения, re- бО нератор импульсов, подключенный к выходу схемы сравнения, два преобразователя код-напряжение, один из которых подключен к дешифратору ревер. сивного счетчика импульсов, элемент сравнения, подключенный входами к вы, ходам преобразователей код — напряже-ние, реверсивный распределитель импульсов с дешифратором на выходе и преобразователи напряжения - ток, подключенные выходами к обмоткам шагового двигателя (.3).

Недостатком такого устройства являЕтся то, что в процессе его работы и при изменении температуры окружаюшей среды происходит изменение величины момента сухого трения нагрузки на валу двигателя. Так как алгоритм программы движения и торможения ротора двигателя, хранящийся в магнитной памяти, не может учесть этих изменений, то это приводит к увеличению статической и динамической ошибки за счет изменения фазового сдвига между ротором и статорогл двиг теля.

Цель изобретения — повышение точности позиционирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления шаговым двигателем, содержащее входной регистр, кодовый датчик положения, установленный на валу шагового двигателя, цифровую схему сравнения, генератор импульсов, подключенный к выходу цифровой схемы сравнения, два преобразователя код — напряжение, один из которых подключен к дешифратору реверсивного счетчика импульсов, элемент сравнения, подключенный входами к выходам преобразователей код— напряжение, реверсивный распредели-. тель импульсов.с дешифратором на выходе и преобразователи напряжение ток, выходы которых подключены к обмоткам шагового двигателя, введены интегратор, источник опорного напряжения, дополнительный дешифратор, элемент ИЛИ и кличи по числу фаз двигателя, соединенные выходами с входами преобразователей напряжение-ток,. управляющими входами - c выходами дешифратора распределителя импульсов, вхоц которого через элемент ИЛИ под- ключен к первому и среднему выходам дешифратора реверсивного счетчика, а аналоговые входы кличей подключены к источнику опорного напряжения и интегратору,. соединенному своим входом с выходом элемента сравнения, причем другой преобразователь код — на— пряжение связан через дополнительный дешифратор с выходами младыих разрядов кодового датчика положения.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для управления шаговым двигателем с дроблением шага.

Устройство содержит входной регистр I, цифровуи схему 2 сравнения, кодовый датчик 3 положения, генератор

4 импульсов, реверсивный распределитель 5 импульсов, дешифратор 6 ревер1045320 ситного распределителя импуль сов, шаговый днигатель 7, реверсинный счетчик 8 импульсов, дешифратор 9 реверсивного счетчика импульсов, первый преобразователь 10 код — напряжение, 3zeMeHT 11 cpaBHeHHtt azopoA rtpeo6py 5 эователь 12 код — напряжение, дешифратор 13 младших разрядов кодового датчика положения, интегратор 14, ключи 15-18, преобразователи 19-22 напряжение — ток, элемент ИЛИ 23, источник 24 опорного напряжения. С валом шагового двигателя 7 связана нагрузка

25 двигателя.

Входной регистр 1 подключен своими выходами к одним входам цифровой 15 схемы 2 сравнения, к другим входам которой подключены выходы кодового датчика 3 положения, установленного вместе с нагрузкой 25 на валу шагового двигателя 7. Выход цифровой схемы

2 сравнения подключен к входу генератора 4 импульсов, управляемым входам реверсивного счетчика 8 и реверсивного распределителя 5 импульсов.

Выход генератора 4 импульсов подключен к входу реверсивного счетчика 8 импульсов, выходы которого подключены к дешифратору 9. Дешифратор 9 подключен к преобразователю 10 код— напряжение и к элементу ИЛИ 23.

Дешифратор 23 связан своими входами с выходами младших разрядов кодового датчика 3, а выходами — с преобразователем 12 код — напряжение, который вместе с преобразователем

10 код — напряжение подключен к входам элемента 11 сравнения. Элемент

111 сравнения соединен с входом интегратора 14. Выход интегратора 14 источника 24 опорного напряжения и нулевая шина источника питания подклю- 49 чены к соответствующим аналоговым входам ключей 15-18, выходы которых через преобразователи 19-22 напряжение — ток подключены к обмоткам шагового двигателя 7, а управляемые входы через дешифратор б — к реверсив ному распределителю 5 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Во входной регистр 1 периодически записывается входная информация.

Цифровая схема 2 сравнения определяет Знак разности или равенство кодов входного регистра 1 и датчика 3 поло.жения. Генератор 4 импульсов включает ся при любом знаке рассогласования

55 с выхода цифровой схемы 2 сравнения и выключается при получении сигнала

"Равенство". Знаковыи выход цифровой схемы 2 сравнения управляет направлением счета реверсивного счетчика 8 импульсов и реверсивного распределитель 5 импульсов. Число разрядов реверсивного счетчика 8 импульсов ныбирается в соответствии с числом дробных шагов на интервале оснонного шага шагового двигателя. Реверсивный счетчик 8 импульсов через дешифратор

9 управляет работой прЕобраэователя 10 код — напряжение. Одновременно с этим выходные импульсы с первого и среднего выходов дешифратора 9 поступают на вход элемента ИЛИ 23, с ныхода которого управляющие импульсы переключают реверсивный распределитель

5 импульсов. Последний через дешифратор б воздеистнует на управляющие нходы ключей 15-18 переключая их в заданной последовательности.

На входы элемента r,11 сравнения поступают напряжения с выходов преобразонателей 10 и 12 код — напряжение. Напряжение на выходе преобразователя 10 код — напряжение, который задает характер движения шагового двигателя, сравнивается в элементе

11 сравнения с напряжением преобразователя 12 код — напряжение, величина которого пропорциональна положению, углу поворота ротора шагового двигателя 7 н данный момент времени.

Разница между этими напряжениями, величина которой определяет ошибку в отработке шаговым двигателем 7 величины входного воздействия, поступает на интегратор 14, интегрируется и через соответствующий аналоговый ключ 15,1б,17 или 18 поступает на вход связанного с ним преобразователя 19,20,21 или 22 напряжение ток и далее на обмотку шагового двигателя 7. Шаговый двигатель поворачивается до тех пор, пока на входах схемы 11 сравнения напряжения с выходов преобразователей 10 и 12 код — напряжение не будут равны.

Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется обратная связь по положению ротора шагового двигателя 7 на интервале всего его движения и в моменты остановок при получении сигнала "равенство" с выхода цифровой схемы 2 сравнения.

Предлагаемое выполнение устройства уменьшает влияние дестабилизирующих факторов на динамику перемещения и повышает точность отработки управляющего воздействия.

Составитель 3. Горник

Редактор С. Пекарь Техред T.Маточка I:oðpåêTîð О.Тигор . Заказ 7567/55 Тираж 687 Подписное

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