Устройство для управления шаговым электродвигателем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ IllArOBbW ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С кодовым датчиком на валу, содержащее генератор импульсов, связанный с тактовым f входом распределителя импульсов, и схему сравнения, подключенную входами к кодовому датчику и шинам задания перемещения, а выходами нера- , венства входных сигналов - к входам направления движения распределителя импульсов, о тл юще е с я тем, что, с целью повышения точности и устойчивости работы шагового электродвигателя, введены шесть элементов И-НЕ и ЭК-триггер, счетный вход которого подключен к выходу пё| вого элемента И-НЕ, соединенного своими входами с входами J и К-триггера , выходами второго и третьего . элементов И-НЕ и инверсными входами четвертого и пятого элементов И-НЕ, подключенных прямыми входами к прямому и инверсному выходам триггера, с выходами - к входам шестого элемента И-НЕ, связанного своим выходсж с тактовым входом распределителя имщ .пульсов, соединенного входами направления движения с первыми входами второго и третьего элементов И-НЕ, подключенных вторыми входами к выходу генератора импульсов. сл 00 SI ./

„„SU„„1050087 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ.

РЕСПУБЛИК

1(5И Н 02. Р 8/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ

«» ,1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ; :-

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а;: ».=-5нешк

-So(7L (21) 3469840/24-07 (22) 19..07.82. (46) 23.10.83. Вюл. 9 39 (72) Г.С.1!ихалев (53) 621.313,13-133.3(088.8) (56) 1. Луценко .В.Е., Рубцов В.П.

Электропривод с щаговыми двигателями.

Электропривод и автоматизация промыаленных установок. Т. 6. Итоги науки и техники, ВИНИТИ, 1978, с. 77-79.

2. Авторское свидетельство СССР

9 532241, кл. Н 02 Р 7/62, 1977. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ШАГОВКМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ с кодовым датчиком на валу, содержащее генера-тор импульсов, связанный с тактовым входом распределителя импульсов, и схему сравнения, подключенную входами к кодовому датчику и шинам задания перемещения, а выходами неравенства входных сигналов — к входам направления движения распределителя импульсов, о т л и ч а ю щ.е е с я тем, что, с целью повышения точности и устойчивости работы шагового электродвигателя, введены шесть эле» ментов И-НЕ и 3К-триггер, счетный вход которого подключен к выходу пе(рвого элемента И-НЕ, соединенного своими входами с входами 3 и К-триггера, выходами второго и третьего элементов И-НЕ и инверсными входами четвертого и пятого элементов И-НЕ, подключенных прямыми входами к прямому и инверсному выходам триго .ера, с выходами — к входам шестого элемента И-НЕ, связанного своим выходом с тактовым входом распределителя им- I пульсов, соединенного входами направления движения с первьвии входами второго и третьего элементов И-НЕ, подключенных вторыми входами к выходу генератора импульсов.

1050087

10 датчик 2 положения, соединенные со схемой 3 сравнения, которая управляет вместе с генератором 4 тактовых импульсов схемой 5 блок ировк и состоящей из шести элементов И-НЕ

6-11 и 3К-триггера 12. Выход схемы

5 блокировки соединен с тактовым входом распределителя 13 импульсов, переключающего обмотки шагового двигателя 14, связанного механически с кодовым датчиком 2 положения.

Устройство работает следукщим образом.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства в Режиме, когда частота управления двигателя находится в диапазоне 2 Е р C f 4 тр, где ,частота собственных колебаний. привода. Данный диапазон считается наи-. более благоприятным для эксплуатаЗ0 .ции форсированных и слабо нагруженных систем. Предположим, что.устройство отрабатывает. входную информацию (внешний код) в прямом направлении. При этом внешний код больше кода с датчика положения (а)В) и на выходе Больше. схемы 3 сравнения имеется сигнал единичного уровня, а па выходе Меньше — сигнал нулевого уровня, и каждый тактовый. импульс с выхода гене40 ратора 4, проходя через элемент б, удерживает триггер 12 в состоянии, при котором на его инверсном выходе сигнал единичного уровня, и далее поступает через элементы 9 и 11 на

45 тактовый вход распределителя 13 импульсов, вызывая его срабатывание и переключение обмоток шагового двигателя 14 для выполнения очередного шага в прямом направлении. Один шаг

50 двигателя соответствует длине одного кодового участка в младшем разряде датчика 2 положения.

Устройство обеспечивает работу шагового двигателя 14 в данном направлении до тех пор, пока не станут равными внешний код, поступающий с приемника 1 кода, и код с датчика 2 положения. В этом случае на выходах Больше и Меньше схемы 3 сравнения будет сигнал .нулевого уровня, 60. тактовые импульсы от генератора 4 не пропускаются элементами б и 7 и шаговый двигатель 14 не получает команд на движение ° Однако ротор двигателя продолжает совершать пе65 ремещения по инерции (фиг.2). Угол

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в аналоговых и цифровых следящих системах с диск ре тным зле к троприв одом.

Известно устройство для управления шаговым элек тродвигателем, содержащее реверсивный распределитель импульсов, усилители мощности, коммутирующие фазы двигателя и датчик положения на валу двигателя (1 j.

Недостатком устройства является низкая надежность из-за отсутствия контроля за отработкой заданного перемещения.

Наиболее бчтизким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для управления шаговым электродвигателем с кодовым датчиком на.валу, содержащее генератор импульсов, связанный с тактовым входом распределителя импульсов, и схему сравнения, подключенную входами к кодовому датчику и шинам задания перемещения, а выходами неравенства входных сигналов — к входам направления движения распределителя импульсов (2 j.

Недостатком, известного устройства является склонность к автоколебаниям после окончания отработки в силу того, что в обычном режиме работы шагового привода отработка каждого шага сопровождается затухающими колебаниями ротора двигателя.

Кроме того, устройство имеет заниженную точность остановки двигателя, так как генератор импульсов запирается и двигатель останавливается только через каждые (n — 1) шагов где и — число тактов коммутации.

Белью изобретения является повышение точности и устойчивости работы шагового электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления шаговым электродвигателем c кодовым датчиком на валу, содержащее

Генератор импульсов, связанный с тактовым входом распределителя импульсов, и схему сравнения, подключенную входами к кодовому датчику и шинам задания перемещения, а выходами неравенства входных сигналов — к входам направления движения распределителя импульсов, введены шесть элементов И-HE и ЗК-триггер, счетный вход которого подклю.ген к выходу первого элемента И-НЕ, соединенного своими входами с входами

Э и К-триггера, выходами второго и третьего элементов И-НЕ и инверсными входами четвертого ц пятого элементов И-НЕ, подключенных прямыми входами к прямому и инверсному выходам триггера, а выходами — к взводам шестого элемента И-НЕ, связанного своим выходом с тактовым входом распределителя импульсов, саединенного входами направления движения с первыми входами второго и третьего элементов И-НЕ, подключенных вторыми входами к выходу генератора импульсов.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 — временная диаграмма изменения угла поворота вала двигателя в конце отработки заданного перемещения. Устройство содержит приемник 1 кода и кодовый

1050087

Угол пооо,оопп фоиод7 .

Тактойе импульсы

Фиг.2

ВНИИПИ Заказ 8449/55 Тираж 687 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4 поворота вала в первой полуволне колебательного процесса может достигать величины, равной одному шагу (с() двигателя . Очевидно, что в этом случае кодовый датчик 2 положения -íà,. какое-то время оказывается в позиции, 5 гдй,его сигнал превышает входной ейгйал (а(в) ., и на выходе Меньше схемы 3 сравнения появляется .сигнал единичного уровня. При установленной частоте управления f очередной так- 10 товый импульс генератора 4 проходит через элемент 7 на триггер 12, но не поступает на распределитель 13 так как его не пропускает элемент 10.

Следовательно, двигателй йе получит команды на движение в обратном направлении, что в противном случае привело бы к возникновению автоколебаний в. системе.

Своим задним фронтом этот тактовый импульс переводит триггер 12 в другое состояние, при котором на входе элемента 10 оказывается сигнал едийичного уровня, а на вйоде элемента

9 — сигнал йулевого уровня. Тем càмым рассмотренная схема оказывается подготовленной к то(4у моменту, когда двигатель будет совершать вторую полуволну колебательного движения.

При данном состоянии схемы, если датчик положения на какое-то время выйдет из эоны равенства кодов (а=в) в зону а>в, то приходящийся на этот моМент времени тактовый импульс, пройдя через элемент 6, не прой-. дет через элемент 9, и двигатель 35

14 снова не получит команды на движение. Задним фронтом тактовый импульс переводит триггер 12 в исходное состояние, готовя схему к следукщей полуволне колебательного процесса.

Äi,, Таким образом,в устройстве блокируютея тактовые импульсы на время, пока ротор шагового двигателя совер; шает затухающие колебательйые движения за пределы зоны равенства кодов (а=в), тем самым предотвращая возникновение автоколебаний в системе.

Если величина входного кода изменится в ту или другую сторону, .то схема 5 блокировки будет пропускать тактовые импульсы от генератора 4 на распределитель 13, начиная с первого или второго тактового импульса в зависимости от того, в каком состоянии находится триггер 12.

При соответствии единицы. младшего разряда кодовой информации одному шагу двигателя, последний способен останавливаться на любом за данном шаге, для которого внешний код равен внутренйему (а=в).

Такое выполнение устройства по вйшает качество работы системы, не допуская возникновения автоколеба" ний, повышает точность остановки двигателя при выполнении отработки, например, в три раза при четырехтактной коммутации обмоток двигателя, снижает время исполнения команды (отработки), уменьшает габариты и вес устройства за счет уменьшения передаточного отношения рй)1уктора от двигателя к кодовому датчику положения.