Устройство для управления шаговым двигателем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ: ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее распределитель импульсов с многоканальным , усилителем мощности, каждый канал которого включает в себя фазу двигателя, подключенную одним концом к датчику тока, а другим, через силовой ключ - к источнику питания постоянного тока, регулятор тока, связанный входом с датчиком тока, и элемент И, подключенный первым входом к соответствующему распределителя импульсов,о т л и ч а ю щ ё е с я тем, что, с целью уменьшения колебаний ротора двигателя в режиме стоянки при импульсном управлении трком в фазах двигателя, введены интегратор, пороговый элемент,инвертор , дешифратор мультиплексор, а в каждый канал усилителя - второй и третий элементы И и элемент ИЛИ, причем выходы распределителя импульсов связаны с входами дешифратора , подключенного выходами к адресным входам мультиплексора, ин-. формационные входы которого соединены с соответствующими выходами регуляторов тока и первь и входами вторых элементов И, а выход мультиплексора связан с первыми входами третьих элементов И, подключенных к -первьм входам элементов ИЛИ, связанных выходами с BTOpfcBuiH входами (Л первых элементов И, а вторыми входами с вьЬ одами вторых элементов И, соединенных вторыми входами с выходом инвертора, связанного входом с вторыми входами третьих элементов И и выходом порогового элемента, подключенного входом через интегратор к входу распределителя импульсов. а: 05

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(5)) Н 02 Р 8 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(ТИЙ .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3330279/24-07 (22) 03, 08, 81

: (46) 07. 01. &4 . Бюл. р .(72) A;A,Aíàøêèí,: Л,Б. Коц, В..В.Чу)тючкин„ В, Г. Токарев и В.С. Дрогайцев (53) 621. 313.13-133, 3-525(088, 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 744888, кл.H 02 P 7/62, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке )) 2483155/24-07, Кл. Н 02 P 8/00 1980 (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ШКГОВЫИ. ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее распределитель импульсов с многоканальнын, усилителем мощности, каждый канал которого включает в себя фазу двигателя, подключенную одним концом к датчику тока, а другим. через силовой ключ — к источнику питания постоянного тока, регулятор тока, связанный входом с датчиком тока, и элемент И, подключенный первым входом к соответствующему выходу распределителя импульсов,о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью уменьшения колебаний ротора двигателя в режиме стоянки при импульсном управлении током в фазах двигателя, введены интегратор, пороговый элемент, инвертор, дешифратор; мультиплексор, а в каждый канал усилителя — второй и третий элементы И и элемент ИЛИ, причем выходы распределителя импульсов связаны с входами дешифратора, подключенного выходами к адресным входам мультиплексора, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами регуляторов тока и первыми входами вторых элементов И, а выход мультиплексора связан с первыми входами третьих элементов И, подключенных к .первым входам элементов ИЛИ, связанных выходами с вторыми входами первых элементов И, а вторыми входами с выходами вторых элементов И, соединенных вторыми входами с выходом инвертора, связанного входом с вторыми входами третьих элементов И и выходом порогового элемента, подключенного входом через интегратор к входу распределителя импульсов, 1066019 тока, связанный входом с датчиком тока, и элемент И, подключенный первым входом к соответствукщему выходу распределителя импульсов, введены интегратор, пороговый элемент, инвертор, дешифратор, мультиплексор, а в каждый канал усилителя — второй и третий элементы И и элемент ИЛИ, причем выходы распределителя импульсов связаны с входами дешифратора, подключенного выхо-, дами к адресным входам мультиплексора, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами регуляторов тока и первыми входами вторых элементов И, а выход мультиплексора связан с первыми входами третьих элементов И, подключенных к первым входам элементов

ИЛИ, связанных выходами с вторыми входами первых элементов И, а вторыми входами — с выходами вторых элементов И, соединенных вторыми входами с выходом инвертора, связанного входом с вторыми входами третьих элементов И и выходом порогового элемента, подключенного входом через интегратор к входу распределителя..

На фиг, 1 приведена функциональная схема устройства для управления че-. тирехфазным шаговым двигателем; на фиг.2 — эпюры напряжений и токов в . различных точках схемы.

Устройство (фиг, 1) содержит интегратор 1, связанный выходом с йо- роговым элементом 2, выход которого подключен к входу инвертора 3, распределитель 4 импульсов, вход которого соединен с входом интегратора 1 и входом устройства, а выходы с соответствующими входами дешифратора 5. Выходы дешифратора 5 подключены к адресным входам мультиплексора б. Каждый канал усилителя мощности включает в себя фазу 7 шагового двигателя, подключенную одним концом к датчику 8 тока, а другим через силовой ключ 9 — к источнику

10 питания постоянного тока, элемент И 11, первый вход которого подключен к соответствующему выходу распределителя 4 импульсов, а второй — к выходу элемента ИЛИ 12. Первый вход элемента ИЛИ 12 подключен к выходу элемента И 13, а второй вход к выходу элемента И 14. Первый вход элемента И 13 подключен к выходу мультиплексора б, а" второй вход к выходу порогового элемента 2 и входу инвертора 3. Первый вход элемента И 14 соединен с информационными входами мультиплексора 6 и с выходом регулятора 15 тока, вход которого подключен к датчику 8 тока. Второй вход элемента И 14 связан с выходом инвертора 3, Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для управления шаговым двигателем, и может быть использовано, например, в системах числового программного управления металлорежущими станками, Известно устройство для управления шаговым двигателем, содержащее коммутатор, распределитель импульсов с реверсивными входами, нечетные выходы которого связаны че- 10 рез схемы совпадения с управляющими входами ключей коммутатора, соединенных с одной клеммой источника питания, а четные - непосред-, ственно с управляющими входами 15 ключей коммутатора, соединенных .через датчик тока с другой клеммой источника питания, триггер Шмидта, вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход — с вторыми 70 входами указанных схем совпадения, и обратные диоды, соединяющие выводы фаз двигателя с клеммами источника питания, логическая схема И, одновибратор, выход которого связан 25 с дополнительными входами указанных схем И, а выходы схемы ИЛИ вЂ” с реверсивными входами распределителя импульсов (1).

Однако указанное устройство не устраняет колебаний ротора двигателя в режиме стоянки.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления шаговым двигателем, содержащее рас-. пределитель импульсов с многоканальным усилителем мощности, каждый канал которого включает в себя фазу двигателя, подключенную одним концом к датчику тока, а другим через силовой ключ — к источнику питания постоянного тока, регулятор тока, связанный входом с датчиком тока, и элемент И, подключенный первым входом к соответствующему выходу распределителя импульсов (2). 45

К недостаткам известного устройства относится то, что в режиме стоянки колебания вектора электромагнитных сил, действующих на ротор, вызывают значительные его колеба- 50 ния.

Цель изобретения — уменьшение колебаний ротора двигателя в режиме стоянки при импульсном управлении током в фазах двигателя. 55 ю

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления. шаговым двигателем, содержащее ра спределит ель импульсов с многоканальным усилителем мощности, каж- 60 дый канал которого включает в себя фазу двигателя, подключенную одним концом к датчику тока, а дру-. гим через силовой ключ — к источнику питания постоянного тока, регулятор 65

1066019

Работа устройства рассмотрена применительно к управлению четырехфазным шаговым двигателем с системой коммутации фаз 12-23-34-41-.„

Устройство работает следующим образом

В исходном состоянии в режиме стоянки в результате отсутствия на входе устройства входных импульсов (fù на фиг. 2) интегратор 1 вырабатывает сигнал, превышающий порого-. вый уровень элемента 2, который устанавливается в единичное состояние (Ц, на фиг. 2). Сигнал логической единицы на выходе порогового элемента 2 блокирует работу элементов И- 14 по вторым входам и разрешает прохождение сигнала, поступающего с, выхода мультиплексора б через элементы И 13. Код,. Установившийся на выходах распределителя

4 импульсов определяет, какие из фаз двигателя включены в данный момент. Дешифратор 5 по коду, установившемуся на, выходах распределителя 4 импульсов, формирует адрес того регулятора 15 тока, выходной сигнал которого проходит на выход мультиплексора б, т,e= определяет, какой из регуляторов 15 тока осуществляет управление током включенных в данных момент фаз двигателя.Если,например, включены первая и вторая фазы двигателя, то управление их током осуществляется регулятором \ 5 тока первой фазы, когда включены вторая и третья фазы — регулятором

15 тока второй фазы, и т.д. Таким образом, управление током двух одновременно включенных в каждый момент времени фаз осуществляется от одного регулятора 15 тока, чем обеспечивается синхронность нарастания и спада токов в этих фазах двигателя;

Рассмотрим режим движения.. Пусть в момент времени 1„ (фиг. 2) на первый канал усилителя с соответствующего выхода распределителя 4 импульсов поступает сигнал О<р,--1 (фиг. 2).

С этого момента времени начинается шйротно-импульсное управление током в первой фазе (I< фиг. 2). Пусть в момент. времени 1 на второй канал усилителя с соответствующего выхода распределителя 4 импульсов поступает сигнал Uq> = 1 (фиг. 2)i Нарастание и спад токов в первой и второй фазах происходит несинхронно Q< e g> на фиг. 2) При прекращении подачи управляющих импульсов / „на вход устройства интегратор 1 через вре- . мя интегрирования 7 вырабатывает

10 сигнал, превышающий порог. срабатывания элемента 2. На выходе элемента

2 устанавливается уровень логической единицы U 1 (фиг. 2), Устройство переходит в режим стоянки, 15 Управление током в первой и второй фазах с момента времени Фз осуществляется от регулятора 15 тока, первой фазы, а. именно в момент времени 1 (фиг.2), С этого момента вре20 мени ток во второй фазе начинаеТ изменяться синхронно с током в первой .фазе двигателя (Э(и 3 . на фиг-2).

Таким образом в режиме стоянки нарастание и спад токов 3>3z .7 3<

25 (фиг. 2) во включенных фазах происходит под действием управляющего сигнала с выхода одного соответствующего регулятора тока, .

Синхронность нарастания и спада токов в обмотках двигателя в режиме стоянки приводит к устранению колебаний вектора электромагнитных сил, действующих на ротор двйгателя, а следовательно,к уменьшению колебаний ротора, Во время движения на вход устройства поступают входные импульсы, Интегратор 1 вырабатывает сигнал, не превышающий пороговый уровень элемента 2, который устанавливается

40 в состояние Ц,=о. Уровень логического нуля на выходе порогового элемента 2 блокирует по вторым входам элементы И 13 и разрешает прохождение сигналов с выходов соответствую45 щих регуляторов 15 тока .через элементы И 14 на вторые входы соответствующих элементов И 11>

Такое построение устройства для управления щаговыми двигателями позволяет существенно снизить пульсации ротора двигателя в режиме стоянки при наиболее экономичном импульсном питании фаз двигатЕля.

10бб019

106601 9 .

Фию 8

Составитель 3 .Горник

ТехредМ.Гергель Корректор А.Ференц

Редактор А, Власенко

Заказ 11057/58 . Тираж 671 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