Устройство для управления шаговым двигателем

 

УСТРОЙСТЮ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее распределитель импульсов, соединенный выходами с управляющими входами клк)Чей многоканального усилителя мощности, свяэываюших с общей ШИНОЙ источников питания постоянного тока высокого и низкого уровней фазы двигателя, подключенные через разрядные диоды к одной пластине разрядного конденсатора, соединенного другой пластиной с общей точкой фаз двигателя, подключенной через разделительный диод к источнику низкого уровня, а через вспомогательный ключ - к источнику высокого уровня , отличающееся тем, что, с целью повышения КПД, в него введены последовательно соединенные дроссель и включеннЕШ встреч но Напряжению источника высокого§ уровня дополнительный диод, связы (Л вающие общую точку соединения пластины разрядного конденсатора и разрядных диодов с источником высокого уровня. QD со со 4

СОЮЗ СдвЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК

П9) П1) 3(5П Н 02 Р 8 00

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3528665/24-07 (22) 28 ° 12.82 (46) 23.06.84. Бюл. Р 23 (72) В.П.Рубцов и Т.Ю.Деревенко (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621 ° 313.13 133.3(088.8) (56) 1 ° Дискретный электропривод с щаговыми двигателями. М., "Энергия", 1971, с.125-126.

2.В.E.Ëóöåíêî, В.П.Рубцов.

Электропривод с шаговымн двигателями. В кн. : Электропривод н автоматизация промлаленных установок, т.6, Итоги науки и техники. 1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее распределитель импульсав, соединенный выходами с управляющими входами

Ф ключей многоканального усилителя мощности, связывающих с общей шиной источников питания постоянного тока высокого и низкого уровней фазы двигателя, подключенные через разрядные диоды к одной пластине . разрядного конденсатора, соединенного другой пластиной собщей точкой фаз двигателя, подключенной через разделительный диод к источнику низкого уровня, а через вспомогательный ключ — к источнику высокого уровня, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьааения ЕПД, в него введены последовательно соединенные дроссель и включенний встречно напряжению источника высокого Я уровня дополнительный диод, связывающие общую точку соединения пластины разрядного. конденсатора и разрядных диодов с источником высокого уровня.

1099374

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению шаговыми электродвигателями, и может быть использовано в системах управления металлообрабатываюцих станков, координатографов, установок для выращивания монокристаллов и др. 1

Иэ вестно устройство для управления шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов, соединенный выходами с управляющими входами ключей многоканального усилителя мощности вспомогательный ключ, соединяюцнй.общую точку. фаз двигателя с шиной источника питания высокого уровня. Концы фаз двигателя связаны с этой же шиной источника питания через разделительные диоды (1) . Недостаток укаэанного устройства — повышенная сложность схемам, обусловленная необходимостью введе- . ния специального инвертора, обеспе- чивающего рекуперацию энергии вывыделяюцейся при отключении фаз, s источник питания.

Наиболее близким к предлагаемощ по технической сущности и достигае-: мому результату является устройство для управления шаговым двигателем, . содержащее распределитель импуль сов, соединенный выходами с управляюцими входами ключей многоканального усилителя мощности, связывающих фазы двигателя с обцей шиной источников питания постоянного тока высокого и низКого уровней. Фазы двигателя подключены также через разрядные диоды к одной пластине разрядного"конденсатора, соединенноге второй пластиной с общей точкой фаз двигателя, которая, кроме того, соединена через разделительный дйод с шиной источника высокого уровня, а через вспомога-, тельный ключ - с.шиной источника высокогр уровня, причем энергия выделяемая при отключении Фаз двигателя, передается s конденсатор, а затем рассеивается в резисторе разрядной цепи j2J .

Недостатком Известного устройства является низкий КПД, что обусловленный потерями энергии, выделяемой при отключении фаз двигателя. Это в свою очередь приводит к необходимости увеличения габаритов блока управления.

Цель изобретения - довышение

КПДе поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов,, соединенный выходами с управляющими входами ключей многоканального диод 7 и дроссель Э связана с источником высокого уровня U

Вторая пластина .конденсатора 6 подключена к общей точке фаз 3 двигателя, которая в свою очередь соединейа. с источником высокого уровня

Ut .через. вспомогательный ключ 9.

Управляющий вход ключа 9 связан через одновибратор 10 с тактовым входом распределителя 1 импульсов. Тактовый вход T и входы выбора направления движения В и Н . распределителя импульсов 1 являются управляющими входами устройства и подключены к задаквцему устройству. (не показаны) .

Устройство работает следующим образом. распределитель 1 импульсов по сигналам задающего устройства (C „ на фиг. 2),поступающим на вход обеспечивает коммутацию основных ключей усилителя мощности в после45

55 довательиости обусловленной выбранным способом управления шаговым

60 двигателем. порядок коммутации ключей усилителя мощности, определяю щий направление врацения.двигателя, зависит от сигналов, поданных на входы Ь (вперед) и И (назад) ф5 распределителя 1 импульсов. усилителя моцности, связывающих с общей шиной источников питания постоянного тока высокого и низкого уровней фазы двигателя, подключенные через разрядные диоды к одной пластине разрядного конденсатора, соединенного другой пластиной с общей точкой Фаз двигателя, подключенной через разделительный диод к источнику низкого уровня, а.

10 через вспомогательный ключ -- к источнику высокого уровня, введены последовательно соединенные дроссель и включенный встречно напряжению источника высокого уров)5 ня дополнительный диод, связывающие общую точку соединения пластины разрядного конденсатора и -раз. рядных диодов с источником высокого уровня.

На Фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства применительно к четырехфазному шаговому дви. гателю; на фиг. 2 - временные диаграмьы, поясняющие работу устрой25

Устройсуво содержит разделитель 1 импульсов,,выходы которого подключены к управляющим входам ключей 2 многоканального усилителя, мощности. Каждый канал усилителя мощности содержит основной ключевой элемент 2, соединяющий Фазу 3 двигателя с источником питания низкого уровня U> .через разрядный диод 5 с одной пластиной общего для Всех

35 каналов разрядного конденсатора 6i

Эта же пластина конденсатора 6 через

1099374

Предположим, что в рассматриваемяй момент времени отключается одна иэ ранее включенных фаз 3 двига. теля и запирается соответствующий ключ 2. При этом ток i. (фиг.2), протекающий в фазе, протекает по цепи: фаза 3, диод 5, конденсатор б, общая точка фаз 3, обеспечивая заряд конденсатора б, напряжение на котором (полярность указана на фиг. 1) изменяется в соответствии с диаграм- 10 мой Ус (фиг .2). В зави<сивюсти от величины напряжения 0 на конденсаторе б в конце. периода заряда возможны два режима работы схема..

При Uz U, конденсатор 6 остается И заряженным до момента включения следующей фазы 3 двигателя. Если

Vc> U<, Фо конденсатор б разряжается по цепи: диод 7, дроссель 8, источник О< > диод 4, отдавая накопленную энергию в источник питания.

Очередной импульс управления

Е, поступающий на вход 1 распределителя 1 импульсов, переключает носиед- ний на такт, обеспечивая включение ключа 2. Одновременно импульс управ ления через.одновибратор 10 включает вспомогательный ключ 9 на время форсирования t< (U+ на фиг.2), величина которого зависит от постоянной времени фазы 3 и йапряжения U °

При этом к включенной фазе 3 прикладывается повышенное напряжение 0, (фиг. 2), обеспечивающее ускоренное нарастание тока i в фазе. Нспользо- 35 ванне одновибратора 10.для управления вспомогательным ключом 9 odecneчивает форсирование нарастания тока в фазе в функции времени (обычно

1, const) ° 40 . Включение вспомогательного ключа 9 помимо форсирования процесса

1 нарастания тока обеспечивает и рекуперацию энергии, накопленной конденсатором б в источник питания. Это достигается введением диода 7 и дросселя 8, связывающих один электрод конденсатора б с источником питания U), При.включении ключа 9 образУетои Цепь Разряда «он ценсатора б, включающая диод 7, дрос-

° ° ° ель 8, ключ 9. Ток разряда i (фиг. 2) возрастает, достигая максима в конце импульса форсирования (t йф). На этом интервале обеспечивается передача энергии от конденсатора б к дросселю 8. После запирания ключа 9 цепь разряда иэ» меняется и энергия, накопленная в дросселе 8, передается в источник

U (интервал спадания тока разряда

H&,фиг.2). Прн этом уменьшаются напряжение Uc на конденсаторе .6 и ток разряда ip (фиг. 2)..Диод 7 препятствует заряду конденсатоРа б от источника Uq ° подбором индуктивностй дросселя 8 и емкости конденсатора 6 можно обеспечить требуемое значение,напряжения в цепи рекуперации..

Введение дросселя 8 и диода 7 позволяет рекуперировать энергию, выделяемую при отключении фаз двигателя, беэ использования дополнительных сложных инверторных схем.

Предлагаемая схема рекуперации энергии может быть применена при любом способе коммутации фаз двигателя, как при поочередной, так и при попариом включении фаэ. .Раним образом, предлагаемое изобретение позволяет значительно уменьыить потери в блоке управления двигателем и улучщить массогабаритные показатели. устройства.

1099 374

Редактор И.Ковальчук

Составитель Э. Горннк

Техред A. Вабинец, Корректор Г. Решетник

Заказ 4382/43 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, М-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал IIIIII Патент", r.Óæãîðî®, ул.Проектная,4

ППП,Патент Зак. УУ5