Устройство для управления шаговым двигателем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ с датчиком положения на валу, содержащее коммутирующий фазы двигателя и изменяющий напряжение на них усилитель мощности, подключенный входами к выходам преобразователя код-напряжение, связанного через дешифратор распределителя импульсов с выходами счетчика распределителя импульсов, выходы младших разрядов которого соединены с входами старших разрядов через два элемента ИЛИ, элемент задерж1Ш, связанный входом с выходом датчика положения, и блок режимов работы, отличающееся тем, что, с целью упрощения, оно снабжено четырьмя дополнительными элементами ИЛИ, восемью элементами И, дополнительными счетчиком и двумя дешифраторами , подключенными входами к выходам дополнительного счетчика, причем первый выход блока режимов работы соединен с входами установки нуля дополнительного счетчика младших разрядов счетчика распределителя импульсов и с одним из входов первого элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с выходом датчика положения, а выходом - с одним из входов первого и второго элементов И, к вторым входам которых подключены соответстт венно второй и третий выходы блока режимов работы, а к третьим входам этих элементов И подключен выход одного из дополнительных дешифраторов , а выходы обоих элементов И подключены к вторым входам основных элементов ИЛИ распределителя :импульсов ,- к входам счетчика младших разрядов которого подключены выходы второго и третьего дополнительных элементов ИЛИ, соединенных двумя своими входами каждый соответственно с выходами третьего и четвертого, пятого со и шестого элементов И, четвертый и пятый выходы блока режимов работы соединены соответственно с первыми входами седьмого и восьмого элементов И, связанных вторыми входам . с выходом элемента задержки, Третьими входами - соответственно с выхоДс1ми первого и второго дополнитель-ных дешифраторов, выход седьмого элемента И подключен к ОДНОМУ ия входов третьего и шестого элементов И и четвертого дополнительного эле мента ИЛИ, соединенного вторым вхо3G дом с выходом восьмого элемента И и входами четвертого и пятого элементов И, а выходом - со счетным вхо:о дом дополнительного счетчика, кроме того, выход элемента задержки соединен с входом блока режимов работы, к второму выходу которого подключены вторые входы третьего и пятого . элементов И, а к третьему выходу .вторые входы четвертого и шестого элементов И..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) Н 02 P 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHGlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3439046/24-07 (22) 20.05.82 (46) 07.10.83. Вюл. Р 37 (72) В.Ф.Гумен и Т.В.Калининская (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения (53) 621.313,133.13-62:83(088.8) (56) 1 ° Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. Под ред.

М.Г.Чиликина:, M., "Энергия", 1971, с, 24.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 309350, кл-. G 05 В 11/26, 1971. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ с датчиком положения на валу, содержащее коммутирующий фазы двигателя и изменяющий напряжение на них усилитель мощности, подключенный входами к выходам преобразователя "код-напряжение", связанного через дешифратор распределителя импульсон с ныходами счетчика распределителя импульсов, выходы младших раэрядон которого соединены с входами старших разрядов через два элемента ИЛИ, элемент задержки, связанный входом с выходом датчика положения, и блок режимов работы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, оно снабжено четырьмя дополнительными элементами

ИЛИ, восемью элементами И, дополнительными счетчиком и двумя дешифраторами, подключенными входами к выходам дополнительного счетчика, причем первый выход блока режимов работы соединен с входами установки нуля дополнительного счетчика младших разрядов счетчика распределителя импульсон и с одним иэ входов первого элемента ИЛИ, соединенного вторым вхо дом с выходом датчика положения, а выходом — с одним из входов первого и второго элементов И, к вторым входам которых подключены соответст-. венно второй и.третий выходы блока режимов работы, а к третьим входам этих элементов И подключен выход одного из дополнительных дешифраторов, а выходы обоих элементов И подключены к вторым входам основных элементов ИЛИ распределителя импульсов,. к нходам счетчика младших разрядов которого подключены выходы второго и третьего дополнительных элементов ИЛИ, соединенных двумя своими входами каждый соответственно с выходами третьего и четвертого, пятого ж и шестого элементов И, четвертый и пятый выходы блока режимов работы соединены соответственно с первыми входами седьмого и восьмого элементов И, связанных вторыми входами с выходом элемента задержки, третьи. ми входами — соответственно с выходами первого и второго дополнитель-ных дешифраторов, выход седьмого элемента И подключен к одному иэ входов третьего и шестого элементов

И и четвертого дополнительного элемента ИЛИ, соединенного вторым вхо" дом с выходом восьмого элемента И и входами четвертого и пятого элементов И, а выходом — co счетным входом дополнительного счетчика, кроме того, выход элемента задержки соединен с входом блока режимов работы, к второму выходу которого подключены нторые входы третьего и пятого элементов И, а к третьему выходу .вторые входы четвертого и шестого элементов И.

1046893

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах, содержащих шаговые двигатели.

Известно устройство для управления шаговым двигателем,с датчиком шагов, установленным на валу двигателя, содержащее подключенный к обмоткам двигателя коммутатор, который производит переключение обмоток управления двигателя по командам датчика L13.

Нри этом обесг:.=---:;,-":ется нейтральная коммутация, что ограничивает быстродействие устройства.

Наиболее близким по технической 15 сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для управления шаговым двигателем с датчиком положения на валу, содержащее коммутирующий фазы двигателя щ и изменяющий напряжение. на них усилитель мощности, подключенный входами к выходам преобразователя "коднапряжения", связанного. через дешифратор распределителя импульсов с выходами счетчика распределителя импульсов, выходы младших разрядов которого соединены с входами старших разрядов через два элемента ИЛИ, элемент задержки, связанный входом с выходом датчика положения, и блок режимов работы f21.

Недостатком такого устройства яв.ляется сложность, особенно для шаговых двигателей .с малым шагом, обусловленная необходимостью обработки информации о каждом шаге после дробления, Цель изобретения — упрощение устройства.

ITîñòàâëåííàÿ цель достигается 40 тем, что устройство для управления шаговым двигателем с датчиком положения на валу, содержащее коммутирующий фазы двигателя и изменяющий напряжение на них усилитель мощнос- А5 ти, подключенный входами к выходам и еобразователя "код-напряжение.", связанного через дешифратор распределителя импульсов с выходами счетчика распределителя импульсов, выходы младших разрядов которого соединены с входами старших разрядов через два элемента ИЛИ, элемент задержки, связанный входом с выходом датчика положения и блок режимов работы, снабжено четырьмя дополнительными элементами ИЛИ, восемью элементами

И, дополнительными счетчиком и двумя дешифраторами, подключенными входами к выходам дополнительного счетчика, .причем первый выхоц блока режи; gg мов работы соединен с входами уста новки нуля дополнительного счетчика младших разрядов счетчика распределителя импульсов и с одним из входов; первого элементов .ИЛИ, соединенного вторым входом с выходом датчика положения, а выходом — с одним из входов первого и второго элементов И, к вторым входам которых подключены соответственно второй и третий выходы блока режимов работы, а к третьим.входам этих элементов И подключен выход одного из дополнительных дешифраторов, а выходы обоих элементов И подключены к вторым входам основных элементов ИЛИ распределите-. ля импульсов, к входам счетчика младших разрядов которого подключены выходы второго и третьего дополнительных элементов. ИЛИ, соединенных двумя своими входами каждый соответственно с выходами третьего и четвертого, пятого и шестого элементов

И, четвертый и пятый выходы блока режимов работы соединены соответст- венно с первыми входами седьмого и восьмого элементов И, связанных вто-. рыми входами с выходом элемента задержки, третьими входами — соответственно с выходами первого и второго дополнительных дешифраторов, выход седьмого элемента И подключен к одному из входов третьего и шестого элементов И и четвертого дополнительного элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с выходом восьмого элемента И и входами четвертого и пятого элементов И, а выходом — co счетным входом дополнительного счетчика, кроме того, выход элемента задержки соединен с входом блока режимов работы, к второму Выходу которого подключены вторые входы третьего и пятого элементов И, а к третьему выходу — вторые входы четвертого и iuecтого элементов И.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу, где ф — угол поворота поля статора, 8 — угол поворота ротора.

Устройство фиг, 1) содержит шаговый двигатель 1 с импульсным датчиком 2 положения на валу. Фазы двигателя 1 подключены к выходам усилителя 3 мощности, коммутирующего фазы в заданной последовательности и регулирующего напряжение на них, Входы усилителя 3 мощности соединены с выходами преобразователя "коднапряжение" 4, подключенного входами к выходам дешифратора 5. Счетчи,ки младших б и старших 7 разрядов, связанные между собой элементами .

ИЛИ 8 и 9, образуют совместно с де шифратором 5 распределитель импульс.. сов. Датчик 2 положения подключен к промежуточному усилителю 10. Вхо" ды направления счета счетчика младших разрядов 6 подключены к выходам элементов ИЛИ 11 и 12, а вторые входы элементов ИЛИ 8 и 9 — к выходам

1046893 элементов.И 13 и 14, Входы элементов

И 15-18 и элемента ИЛИ 19 подключены к выходам блока 20 режимов работы.

Элемент 21 задержки подключен входом к выходу промежуточного усилителя

10, а выходом †. к входам элементов

И 22 и 23. Выход элемента И 22 подключен к одному из входов элемента

ИЛИ 24. Дешифраторы 25 и 26 соединены с выходами нереверсивного счетчика 27. 10

Подсчет числа дробных шагов, задаваемых для смещения поля статора при разгоне и торможении, осуществлн ется двоичным нереверсивным счетчиком 27. Вход, счетчика 27 "Установка

0" присоединен к выходу 1 блока 20 режимов, к счетному входу подключен выход логического элемента ИЛИ 24, первый и второй входы которого соеди иены соответственно с выходами элементов И 22. и 23. К выходам счетчика

27 присоединены входы дешифраторов

25 и 26, определяющих число дробных шагов, идущих на смещение поля статора при разгоне и торможении. Кроме того, с входом "Установка 0" блока

20 режимов соединены также младшие разряды счетчика распределителя импульсов.

Сигнал на начало работы из блс ка 20 режимов (диаграмма T. нHа ф иH»г . 2) поступает через элемент ИЛИ 19 и эле.мент И 13 (или 14) в зависимости от того, на каком из них находится разрешающий сигнал (диаграммы 1(и ill) .

При этом поле статора смещается в соответствующем направлении на один шаг (Y/2). На фиг. 2 на диаграмме "-g. = ® защтрихованиые участки определяют область положения ротора относительно поля статора при работе четырехфазного шагового двигателя в режиме самокоммутации. Линия, ограничивающая штриховку сверху, соответствует рассогласованию между ротором и полем статора в начале, а снизу — в конце шага. .Импульсы с датчика 2 положения (диаграмма VI). поступают на вход Vll или щш распределителя имп-„льсов (соответственно диаграмма Чп или Й»), обеспечивая разгон двигателя, и одновременно на элемент 21 задержки, Время задержки выбирается меньшим времени, за которое отрабатывается шаг двигателя на максимально возможной скорос ти. !

Импульс с выхода элемента задержки при разгоне двигателя через элемент И 22 и элемент ИЛИ 24 поступает на счетный вход счетчика 27 шагов и одновременно через элементы И 15 (18) и ИЛИ 11 (12) на вход Х (1? ) счетчика распределителя импульсов (диаграммы 1Х и X на фиг. 2). Поле статора двигателя при этом смещается дополнительно в направлении увеличения угла коммутации. Увеличение угла коммутации происходит до тех пор, пока скорость двигателя не станет максимальной. При этом код в счетчике 27 нарастает до такого значения, когда дешифратор 25 выдает запрещающий сигнал, и импульсы с датчик- 2 положения проходят только на входы Ф и

QllI и далее через элементы ИЛИ 8

4 ИЛИ 9) на входы старших разрядов счетчика распределителя импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Управление отработкой перемещения осуществляется блоком 20 режимов, который выдает следующие импульсные и потенциалЬные сигналы: с выхода 1 начальный. импульс отработки перемещения, с выходов II,,ill — напряжения, задающие направление вращения "вперед" и "назад", с выходов 1Ч и Ч вЂ” 20 напряжения, определяющие участки разгона и торможения, с выхода 3l импульсы напряжения на отработку целого шага (фиг. 2) . ! 25

Импульсы на отработку целого шага поступают с датчика 2 положения через усилитель 10, первый вход элемента ИЛИ 19, выход которого соединен с первыми входами элементов И 14 и

13, а их выходы подключены к входам

Yll u Vill элементов ИЛИ 8 и 9 {сигналы на этих входах обозначены позициями

Vll и Vill на фиг. 2) . В этом случае происходит отработка основного шага по каналам "в»»еред" или " назад".

Вторые входы .элементов 19, 14 и 13 подключены соответственно к выходам

Il,,Il u ill блока 20, а третьи входы элементов 13 и 14 присоединены .к выходу дешифратора 26. Импульсы на 40 отработку дробного шага проходят через элемент 21 задержки, вход которого присоединен к выходу усилителя 10,.а выход -. к первым входам элементов И 22 и 23. К вторым входам 45 элементов И 23 и 22 подключены выходы дешифраторов 25 и 26, а к третьим входам — соот"ветственно выходы )Ч и

М блока 20. Выход элемента И 22 присоединен к первым входам элементов

И 15 и 18, к вторым входам которых подключены соответственно выходы П ч и III блока 20 режимов. Выход элемента

И 23 соединен с,первыми входами элементов H 16 и 17, к вторым входам которых подключены выходы и ll 55 блока 20, Выходы логических элементов И 16 и 15 подсоединены к входу элемента ИЛИ 11, а выходы элементов ,И 17 и 18 — к входу элемента ИЛИ 12, выходы элементов ИЛИ 11 и 12 подклю= 60 чены к входам Х z» Х1 счетчика распределителя импульсов, обеспечивая при этом работу на дробном шаге (сигналы на этих входах обозначены Х и Х1 на фиг ° 2) .

1046893

Одновременно импульсы с датчика 2 положения через усилитель 20 и зле;мент 21 задержки поступают в блок 20 режимов и списывают код перемещения. Когда код перемещения станет соответствовать необходимому для торможения, на выходе ч блока 20 режимов появляется разрешакщий по- . тенциал (диаграмма М ) и импульсы с датчика 2 положения через усилитель

10, элемент 21 задержки, логические элементы И 23 и ИЛИ 24 поступают на счетчик 27, и также через логические элементы И 16 (17) ИЛИ 11 (12) на входы X (1Х) счетчика 7. В ре-. зультате угол коммутации уменьшается, так как на каждом шаге из него вычитается величина, определяемая значением дробного шага. При этом скорость двигателя снижается. Когда все шаги, соответствующие участку торможения будут отработаны, С дешиФратора 26 на.логические элементы И 23, 13 и 14 приходит запрещающий потенциал. Двигатель останавливается без:выбега. При очередной

10 отработке .задания запускакщий импульс с выхода 1 блока 20 устанавливает счетчик 27 . шагов и младшие разряды 6 счетчика распределителя импульсов в нулевое

35 положение.

1046893

Составитель. З.Горник

Редактор Н.Безродная Техред Т.Маточка Корректор А, Зимокосов

Заказ 7748/54 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, УЛ. Проектная, 4