Устройство для программного управления @ -фазным шаговым двигателем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПТ-ФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ по авт. св. № 1020800, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения точности и качества управтления устройства, в него введены второй инвертор а также первый и второй элементы ИЛИ, причем выход переноса сумматора подключен к п рвому входу первого элемента ИЛИ и через первый инвертор - к первому входу второго элемента ИЛИ, дополнительный младший разряд второго счетчика соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ и через второй инвертор - со вторым входом второго элемента ИЛИ, а выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к соответствующим информационным входам мульS типлексоров.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК аю (И) 4 А

4(51) С 05 В 19/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/ ="

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1020800 (21) 3594840/18-24 (22) 23.05.83 (46) 30.01.85. Бюл. М 4 (72 А. 3. Мурадян и В. И. Арутюнян (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 1020800, кл. G 05 В 19/40, 1982 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО

УПРАВЛЕНИЯ rrl -ФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ по авт. св. В 1020800, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и качества управ-. ления устройства, в него введены второй инвертор, а также первый и второй элементы ИЛИ, причем выход переноса сумматора подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и через первый инвертор — к первому входу второго элемента ИЛИ, дополнительный младший разряд второго счетчика соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ и через второй ин ертор — со вторым входом второго элемента ИЛИ, а выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к соответствующим информационным входам мульФ типлексоров. е

43 ключен к первому входу первого элемента ИЛИ и через первый инвертор— к первому входу второго элемента ИЛИ, дополнительный младший разряд второго счетчика соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и через второй инвертор — с вторым входом второго элемента ИЛИ, а выходы первого и второго элементов

ИЛИ подключены к соответствующим информационным входам мультиплексоposHa чертеже приведена функциональная схема устройства для программного управления шаговым двигателем

«

4-х фаэный вариант).

Устройство содержит блок 1 задания программ, первый и второй счетчики 2 и 3, сумматор 4, первый инвертор,5, мультиплексоры 6, фазные об-, мотки шагового двигателя 7, первый и второй элементы ИЛИ 8 и 9, второй инвертор 10 и дополнительный младший разряд второго счетчика 11.

Работа устройства для случая . управления четырехфазным шаговым двигателем, с числом уровней квантования N=8 происходит следующим образом, Тактовая последовательность импульсов с высокой частотой Е „„ из блока задания программ непрерывно поступает на вход первого двоичного счетчика 2, работающего на суммирование.

До поступления из блока 1 в счетчик 3 первого низкочастотного импульса тактирования устройство находится в исходном состоянии, при котором второй счетчик 3 находится в нулевом состоянии. На выходах переноса сумматора 4 и элемента ИЛИ 8 присутствуют нулевые, а на выходах инвертора 5 и элемента ИЛИ 9 — единичные потенциалы. На все управляющие входы мультиплексоров 6 с выходовстарших разрядов счетчика 3 поступают нулевые потенциалы, следовательно, выбираются их первые информационные входы, В таком состоянии устройства через первую фазу двигателя протекает номинальный ток 11, а во всех остальных 7 фазах ток отсутствует.

С поступлением из блока 1 задания программ первого низкочастотного импульса на вход счетчика 3 в него за" писывается .цифра 1, в силу чего на выходе переноса сумматора 4 появля"

Указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены второй инвертор, а также .первый и второй элементы ИЛИ, причем выход переноса сумматора под55

1 11374

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для управления станками, оснащенными шаговыми приводами подач.

По основному авт. св. 11 1020800 известно устройство для программного управления и) -фазным шаговым двигателем, содержащее блок задания программ, подключенный выходами через первый и второй счетчики к вхо- lp дам сумматора, первый инвертор и l7l мультиплексоров,,выходы которых подключены к фазным обмоткам двигателя, управляющие входы соединены между собой и с выходами старших разрядов второго счетчика, выход переноса сумматора соединен с 1,2,3, e)-ым информационным входом соответственно 2,3...,. m 1-го мультиплексоров, а через инвертор — с 1,2,3... ill -ым 1 информационным входом соответствен- но 1,2,3... m-ro мультиплексоров, а третьи информационные входы мультиплексоров подключены к шине нулевого потенциала (1j °,... 25

Однако к этом устройстве линейноступенчато уменьшается ток в одной фазе и одновременно увеличивается в смежной фазах двигателя. В результате этого развиваемый на валу момент в зонах основных положений ротора двигателя достигает номинального значения И„, а между этими положениями постепейно уменьшается до значения

1 Это приводит к неравномернор- И сти распределения моментов и недоиспользованию нагрузочных возможностей двигателя, что снижает качество управления шаговым двигателем в це- 40 лом. Кроме того, при управлении известным устройством число положений ротора получается равным всего лишь числу уровней квантования тока в каждой из смежных фаз.

Цель изобретения — повышение точности и качества управления устройства путем увеличения развиваемого на валу момента в зонах между основными положениями ротора и удвоения 5 числа дробных положений ротора при неизменном числе уровней квантования тока в фазах.

11374

8 8

69 7 э скважностью (8 8 8 8 8 1 Так

16 5 4 3 2 как на выходе дополнительного разряда, 11 второго счетчика 3 присутствует нулевой потенциал, то на выходе эле.мента ИЛИ 9 поддерживается единичный потенциал, а на выходе элемента

ИЛИ 8 поочередно формируются импульсы, аналогичные импульсам на выходе переноса сумматора 4.

Это приводит к ступенчатому увеличению тока 2 3 4 5 .

8 " 8. " 8- " 8 1

6 7 55

8 8311 8 111 во второй фазе двигателя, а ток в первой фазе поддерживается ются высокочастотные импульсы со скважностью 8 (так как число уровней квантования токов выбрано N 8) и частотой йggc а на выходе ин8

5 вертора 5 — импульсы с той же частотой, но со скважностью 8/7. Так как старшие разряцы и дополнительный разряд 11 счетчика 3 не меняют свое состояние, то на выходе элемента ИЛИ 9 1р присутствует единичный потенциал, а на выходе элемента ИЛИ 8 — высокочастотные импульсы со скважностью 8.

При таком состоянии устройства через вторую фазу двигателя проте" кает ток равный 1/8 Д . При этом ток в первой фазе двигателя сохраняет свое значение, равное ?>,, а в третьей и четвертой фазах токи отсутствуют Это приводит к тому что ротор двигателя отрабатывает дробный шаг, равный Ю

L р р Э где Ь © — величина основного шага двигателя;

Р— коэффициент дробления, причем P=2N.

С приходом из блока 1 последующих низкочастотных тактовых импульсов во второй счетчик 3 поочередно sanaсываются цифры с 2 по 7. При этом на выходах второго счетчика 3 (включая и дополнительный разряд) присутствуют потенциалы логического нуля и выбраны первые информационные входы 35 мультиплексоров 6. На выходе переноса сумматора 4 поочередно формируются импульсы со скважностью (8 8 8 8

,2 . 3 4 5

40 а на выходе инвертора 5 — со

43 4 номинальным 3q . В соответствии с этим ротор двигателя отрабатывает семь дробных шагов. Этим завершается первая 1 часть цикла работы устрой8 ств а.

При поступлении очередного низкочастотного импульса в младшие разряды счетчика 3 записывается цифра 8.

При этом на выходе дополнительного разряда 11, т.е. четвертого разряда, будет присутствовать единичный потенциал, а на остальных — нулевые. Старшие разряды счетчика 3 не изменяют свое состояние и, следовательно, остаются выбранными первые информационные каналы мультиплексоров.

На выходе переноса сумматора 4, как и в начале первой 1 части цикла, 8 присутствует нулевой потенциал, а нч выходе инвертора 5 — единичный. Так, как на выходе четвертого разряда второго счетчика 3 присутствует единичный потенциал„ то на выходе элементов

ИЛИ 8 и 9 также будет единичный потенциал.

Это приводит к тому, что через первую и вторую фазы двигателяпротекает ток равный Д1,:. а в двух других — ток отсутствует.

С поступлением очередных низкочастотных импульсов ток в первой фазе ступенчато уменьшается, а во второй — поддерживается равным номинальному. В соответствии с этим, ротор двигателя отрабатывает дробные шаги.

Этим завершается вторая 1/8 часть цикла, т.е. первая четверть цикла.

После достижения младшими разрядами счетчика 3 цифры 15 в его старшие разряды записывается цифра 1 и выбираются вторые информационные входы мультиплексоров. При этом во все младшие разряды (включая и дополнительный старший разряд 11 младших разрядов) записывается цифра О, в силу чего через вторую фазу двигателя протекает ток, равный Jy а во всех остальных — ток отсутствует.

Дальнейшая работа устройства ана1 логична двум первым «8 частям цикла, лишь с той разницей, что в старшие разряды счетчика 3 поочередно записываются числа 2 3 и т.д. В соответствии с этим поочередно выбираются

1137443 соответствующие информационные входы мультиплексоров 6 и результирующий вектор электромагнитного поля статора, а также ротор двигателя,перемещаются в соответствующем направле- 5 нии.

Коэффициент пересчета старших разрядов счетчика 3 при числе фаз двигателя щ равен четырем, а коэффициент пересчета остальных его разрядов равен 16, т. е. коэффициент дробления шага Р 16.

Для rn-фаэного двигателя коэффициент пересчета второго счетчика 3 15 равен

Кс -Рш 2 1 m

Ся

Таким образом, цифрой Я определя ется количество уровней квантования токов в фазах двигателя, коэффициент 20 пересчета первого двоичного счетчика

2 и коэффициент пересчета младших разрядов счетчика 3 (без учета дополнительно введенного разряда младших разрядов 1. 25

Цифрой ъ определяется фазность двигателя, количество мультиплексоров, количество информационных входов мультиплексоров и коэффициент пересче-ду та старших разрядов второго двоичного счетчика 3.

Обратное направление вращения рото- ра двигателя задается блоком 1 ° При этом переводи ся в режим вычитания только второй. счетчик 3.

Коэффициент дробления основного шага двигателя можно изменить в широких переделах 2 — P путем одновременного изменения коэффициентов пересче" та первого счетчика 2 и младших раз-рядов второго счетчика 3. При этом коэффициент пересчета старших разрядов второго счетчика 3 необходимо поддерживать равным числу в,.

Частота импульсов, подаваемых на вход счетчика 2, выбирается исходя из величины электромагнитной постоянной времени данного двигателя. A частота импульсов, подаваемьФ на вход счетчика 3, выбирается в соответствии с требуемой скоростью вращения ротора двигателя.

Таким образом, предлагаемое устройство, по сравнению с известным обладает тем преимуществом, что позволяет повысить нагрузочную способность двигателя, а также точность, плавность хода. При том же уровне квантования токов в фазах оно дает возможность получить вдвое большее число дробных шагов, что обуславливает определенный технико-экономический эффект.

1137443

ВНИИПИ . Заказ 10523/:35 Тираж 863 ?Ьдтщсаре

Филиал ШШ "йатеич", г. Ужгород, ун.йроектвеа,4