Устройство для управления шаговым двигателем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЖМ, содержащее распределитель импульсов с регистром в каждом канале, связанным выходами через цифроаналоговьпТ преобразователь с усилителем мощности, и программный блок с тактовым выходом и выходами режима работы, соединенными с входами распределителя импульсов, отличающееся тем, что, с целью расиирекия функциональных возможностей путем увеличения диапазона регулирования шага, мощности и частоты, в каждый канал распределителя импульсов введен не менее чем один дополнительный регистр сдвига, причем выходы последнего разряда каждого регистра одного канала соединены с соогветствующим входом цифроаналогового преобразователя , входы сдвига всех реS гистров объединены и подключены к тактовому выходу программного блока kn а входы записи кода регистров соедийены с выходами режима работь программного блока.,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUW

РЕСПУБЛИК ае 03) 4(51

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ и ABTopckoMY свиивтввватвт (21) 3571393/24-07 (22) 30.03.83 (46) 23.01.85. Бюл. Ф 3 (72) А.М. Кувшинов и А.И.Орлов (71) Отделение Р 2 Московского инженерно-физического института (53) 621.313.13-133.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 838999, кл. Н 02 P 8/АО, 1979.

2. Гумен В.Ф., Калининская Т.В.

Следящий шаговый электропривод. Л., "Энергия", 1980, с. 60-61. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ШАГОВЬМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее распределитель импульсов с регистром в каждом канале, связанным выходами через цифроаналоговый преобразователь с усилителем мощности, и программный блок с тактовым выходом и выходами режима работы, соединенными с входами распределителя импуль сов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем увеличения диапазона регулирования шага, мощности и частоты, в каждый канал распределителя импульсов введен не менее чем,один дополнительный pef

:гистр сдвига, причем выходы последнего разряда каждого регистра одного канала соединены с соответствующим входом цифроаналогового преоб-. разователя, входы сдвига всех регистров объединены и подключены к ф тактовому выходу программного блока, а входы записи кода регистров соеди нены с выходами режима работы прог" раммного блока.

4 1136

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению ша. говыми двигателями всех типов по программе, задаваемой программным устройством или ЭВМ, и может быть применено в оптико-механических сканирукицих устройствах, управляемых от ЭВМ, а также в других устройствах, где требуется изменение шага и энергетических характеристик шаго- 10 вого двигателя по гибкой. программе (цифровые системы автоматического управления, станки с числовым программным управлением и т.д.).

Известно устройство для многорежимного управления шаговым двигателем, содержащее источник сигналов управления, распределитель импульсов, включающий в себя шины выбора режима коммутаций и реверсивный счетчик с . 20

1входом выбора коэффициента счета, з связанный счетным входом с первым . выходом источника сигналов управле ния, а выкодами через усилители— с фазами двигателя. Распределитель 25 состоит из преобразователей двоично-1 го кода в унитарный, число которых .равно числу фаз двигателя, адресные входы каждого преобразователя подключены к выходам счетчика, задаю- З0 щие входы - к шинам выбора режима коммутаций, а выходы — к входам усилителей, причем вход выбора коэффициента счета счетчика соединен с вторым выходом источника сигналов уп равления (1) .

Однако такое устройство не обеспечивает искусственного дробления шага и не позволяет гибко изменять энергетические характеристики двигателя в широких пределах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для управления шаговым двигателем, содержащее распределитель 45 импульсов с регистром в каждом канале, связанным выходами через цифроаналоговый преобразователь с усилителем мощности, и программный блок с тактовым выходом и выходами режи- 50 ма работы, соединенными с входами распределителя импульсов f2) .

Недостатком известного устройства является невозможность изменять коэффициент дробления шага и энерге 55, тические характеристики привода, что ограничивает его функциональные возможности.

296 2

Пель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем увеличения диапазона регулирования шага, мощности и частоты.

Поставленная цель достигается тем, что . в устройстве для управления шаговым двигателем, содержащем распределитель импульсов с регистром в каждом канале, связанным выходами через цифроаналоговый преобразователь с усилителем мощности, и программный блок с тактовым выходом и выходами режимов работы, соединенными с входами распределителя импульсов, в каждый канал распределителя

Htпульсов введен не менее чем один дополнительный регистр сдвига, причем выходы последнего разряда каждого регистра одного канала соединены с соответствующим входом цифроаналогового преобразователя, входы сдвига всех регистров объединены и подключены к тактовому выходу программного блока, а входы записи кода.регист.ров соединены с выходами режима работы программного блока.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства применительно . к управлению щ -фазным двигателем, на фиг. 2 — временные диаграммы токов в двух фазах двигателя.

Устройство для управления шатовым двигателем состоит из программного блока 1 с тактовым выходом 2 и выходами 3 и 4 режима работы, распределителя 5 импульсов, содержащего регистры 6 сдвига, и цифроаналоговых преобразователей 7 с усилителями мощности на выходах.

Устройство работает следующим образом.

Программа коммутаций обмоток шагового двигателя,иэ программного устройства 1 и по нине 3 переписывается в регистры 6 сдвига. Адрес регистра задается 8 -разрядным двоичным кодом по шине 4 на входах А °вЂ” о — А„, регистров 6. Число R определяется из выражения = og я $ у где р з Eof Н - число разрядов цифроаналоговых преобразователей 7;

3 . 1136

Й вЂ” число уровней тока, формируемых на выходе цифроаналогового преобразователя 7.

Программа коммутаций может заноситься в каждый регистр 6 параллельным кодом по входам о — .2„, или последовательным кодом по входу DR

Применение интегральных микросхем позволяет получить время ввода программы Т много меньше электро Ь магнитной постоянной двигателя Т .

Поэтому смена программы в процессе работы, даже при последовательном вводе, не вносит дополнительной инерционности в привод. Двоичной комбинацией на входах 5 и 5< выбирается требуемый режим работы регистра сдвига — "Сдвиг вправо", "Сдвиг влево" или "Хранение".

После ввода программы регистры переводятся в режим сдвига и под воздействиеи тактовых сигналов, пос25 тупающих на входы С .регистров 6 с тактового выхода 2 программного блока 1, осуществляется поразрядный сдвиг инфориации. Выход триггера нулевого разряда ч соединен с входом триггера последнего разряда 2, 30 а выход последнего разряда Q„=, соединен с входом первого разряда 2

Этим достигается и -тактный цикл.

В процессе сдвига на выходах последнего разряда всех регистров 6 каж- 3$

<дой фазы потактно появляются р-разрядные кодовые комбинации, под воздействием которых через усилитель цифроаналоговый преобразователь 7 формирует в фазе двигателя ступени 40 тока,.соответствующие записанной программе.

На фиг. 2 показаны временные диаграммы изменения токов J в двух фа- (4$ 9 зах шагового двигателя при числе уровйей, равном четырем:

1, 2

3 " 3

$0 где 1I, — номинальное значение тока в фазе.

296 4

При этом число разрядов цифроаналогового преобразователя 7 должно быть р =Cog 4 = 2.

Следовательно, каждая фаза распределителя импульсов должна содержать по два регистра сдвига.

В таблице записан двоичный код потактно, формируемый на выходах

Q„ регистров 6 для первой Ф4 и второй ь фаз шагового двигателя.

Этот код и является программой, которую следует занести в регистры

6 сдвига, начиная с нулевого такта °

Для остальных фаз двигателя программа составляется аналогично.

Использование четырех уровней тока в фазах @ — Ф шагового двигателя обесгечивает дробление шага в шесть раэ. При р = 3 получаем Н =

= 8, а шаг уменьшается в четырнадцать раз ° В общем случае степень дробления основного шага определяется как

Ч = 2(М вЂ” 1).

Использование регистров 6 сдвига, связанных с программным блоком 1, позволяет. последовательно или параллельно за короткое время вводить в регистры программу коммутаций фаз шагового двигателя в двоичном коде.

При работе от ЭВМ программный блок

1 выполняет функции устройства сопряжения. Регистры 6 совместно с цифроаналоговыми преобразователями 7, осуществляют двухступенчатое кодирование: кодирование программы коммутаций обмоток двигателя, кодирование уровня тока в обмотках. Причем Ь— разрядный код, записанный в регистрах, и р-разрядный двоичный код, формирующийся при сдвиге на послед" них выходах регистров 6, однозначно связаны с диаграммой коммутаций фаз шагового двигателя.

Такое выполнение устройства рас-; ширяет функциональные возможности шагового привода, обеспечивая гибкое применение величины шага, мощности и частоты. R(j <

lq, 0

1 „

0

Такт

1)36296

I .И

3 И

1136296

Г

1

l

)

I

1

1

)

I

1

1

l

)

I

I

L о с г а не р Я шорник

Редактор И.Николайчук Техред A.ÁàáÿHe0 Корректор О.Билак

Заказ 30299/43 Тираж 646 Подписное

ВНИКТИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

133635, Иоск-.-:a Ж-35,, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", .". Ужгород, ул. Проектная., 4