Устройство для управления шаговым двигателем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее первый . ключевой элемент.,связываюпц1й выход источника постоянного тока высокого напряжения с одним зажимом фазы двигателя , подключенным через разделиЮ тельный диод к выходу источника . постоянного тока низкого напряжения, второй ключевой элемент, связывающий другой зажим фазы двигателя, подключенный к разрядному диоду,с общей пивной источников высокого и низкого наряжений через датчик тока, соединенный выходом с первым входом компаратора , подключенного выходом к инверсному входу триггера, соединенного , прямым входом с источником сигнала управления, а прямым выходом - с входом первого fcлючeвoгo элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы i шагового двигателя с пассивным ротором при изменяющейся механической на (Л грузке, в него введен амплитудный детектор, сигнальный вход которого соединен с датчиком тока,, управляющий вход подключен к .инверсному выходу триггераj а выход - к второму входу компаратора. :о эо ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) 4 (51) Н 02 Р 8/00

Гр»й гьь,ь -,тт

Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

" ) о

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3612503/24-07 (22) 30.06.83 (46) 07.02.85 Бюл. 11р 5 (72) Л.П.Мельничук, В.Е.Тонкаль, 10.И.Дыхненко и В.Г.Смолянинов (71) Специальное конструкторско-тех" нологическое бюро Института электродинамики АН Украинской ССР (53) 621.313. 13-133.3(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

В 173891, кл. Н 02 P 8/00, 1980.

2. Луценко В.Е., Рубцов В.П. Элект ропривод с шаговыми двигателями (Итоги науки и техники). В кн: Электропривод.и автоматизация промышленных установок, т.6, M., ВИНИТИ, 1978, с. 59. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее первый ключевой элемент., связывающий выход источника постоянного тока высокого напряжения с одним зажимом фазы двигателя, подключенным через разделительный диод к выходу источника . постоянного тока низкого напряжения, второй ключевой элемент, связывающий другой зажим фазы двигателя, подклю ченный к разрядному диоду, с общей пп1ной источников высокого и низкого на пряжений через датчик тока, соединенный выходом с первым входом компа. ратора, подключенного выходом к инверсному входу триггера, соединенного прямым входом с источником сигнала управления, а прямым выходом — с входом первого Ключевого элемента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы шагового двигателя с пассивным рото- Pg ром при изменяющейся механической нагрузке, в него введен амплитудный детектор, сигнальный ахоП которого соединен с датчиком тока,. управляющий вход подключен к инверсному вы- р ходу триггера, а выход — к второму входу компаратора.

1138919

Изобретение относится к электро" технике, а именно к устройствам для управления щаговыми двигателями.

Известно устройство для управления шаговым двигателем, содержащее датчик тока в цепи отрицательной обратной связи по току, ключи, переклю чающие обмотки двигателя по сигналу обратной связи с высокого напряжения на низкое, и ключи, подключающие об- 10 мотки двигателя к источнику низкого напряжения, а также цепи переключения, состоящие из триггеров, элементов И и ИЛИ, инверторов и усилителей (Я . !

Недостаткам устройства является низкая надежность при работе шагового двигателя на изменяющуюся механическую нагрузку на его валу, обусловленная возможностью потери шага при увеличении нагрузки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для управления шаговым двигателем, содержащее первый ключевой элемент, связывающий выход источника постоянного тока высокого напряжения с одним зажимом фазы двигателя, подключенным через разделительный диод к выходу источника постоянного тока

30 низкого напряжения, второй ключевой элемент, связывающий другой зажим фазы двигателя, подключенный к разрядному диоду, с общей шиной источни. ков высокого и низкого напряжений . через датчик тока, соединенный выхо- З5 дом с первым входом компаратора, подключенного выходом к инверсному входу триггера, соединенного прямым входом с источником сигнала управления, а прямым выходом — с входом первого 40 ключевого элемента f2) .

Однако период проводимости ключевого элемента, подключающего фазу двигателя к высокому напряжению, вы- "5 бирается в соответствии с заданным моментом инерции шагового двигателя и механической нагрузки на его валу.

Изменение механической нагрузки двигателя может привести к сбою при от- 50 работке шага, что снижает надежность работы двигателя, так как датчик тока рассчитан на номинальную нагрузку, Цель изобретения — повьш ение надежности работы шагового двигателя с пассивным ротором при изменяющейся механической нагрузке.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления шаго" вым двигателем, содержащее первый ключевой элемент, связывающий выход источника постоянного тока высокого напряжения с одним зажимом фазы двигателя, подключенным через разделительный диод к выходу источника постоянного тока низкого напряжения„ второй ключевой элемент, связывающий другой зажим фазы двигателя, подключенный к разрядному диоду, с общей шиной источников высокого и низкого напряжений через датчик тока, соединенный выходом с первым входом компаратора, подключенного выходом к инверсному входу триггера, соединенного прямым входом с источником сигнала управления, а прямым выходом— с входом первого ключевого элемента, введен амплитудный детектор, сигналь» ный вход которого соединен с датчиком тока, управляющий вход подключен к инверсному выходу триггера, а выход — к второму входу компаратора.

На фиг. 1 приведена схема устройства для управления одной фазой шагового двигателя; на фиг.. 2 — временные диаграммы напряжений и токов на основных элементах схемы; на фиг. 3 — одна из возможных схем амплитудного детектора.

Устройство содержит фазу 1 шагового двигателя, первый ключевой элемент на транзисторе 2, второй ключевой элемент на транзисторе 3, резистивный датчик 4 тока, источник 5 высокого напряжения, источник 6 низкого напряжения и разделительный диод

7. Между общей точкой соединения фазы 1 с транзистором 3 и источником

6 низкого напряжения включена цепь из диода 8 и резистора 9. Входная шина 10 устройства подключена к прямому входу триггера 11 через инвертор 12. Прямой выход триггера 11 связан с базой транзистора 2 через усилитель 13, а база транзистора 3 связана с входной шиной 10 устройства через второй усилитель 14. Входная шина 10 подключена к выходу источника сигнала управления (не показан) .

Амплитудный детектор 15 и компаратор 16 образуют цепь отрицательной обратной связи по току нагрузки, Временные диаграммы сигналов

17-24 на элементах схемы устройства приведены на фиг. 2. ратор 16 производит сравнение. мгновенных, значений напряжений на диаграмме сигналов 19 и 21. На выходе компаратора 16.формируется импульс

22, поступающий на инверсный вход триггера 11, возвращая его в исходное состояние, соответствующее закрытому состоянию транзистора 2. Одновременно сигнал 23 с инверсного выхода триггера 11 поступает на управляющий вход амплитудного детектора

15 (на вход Z9 ключа 28), разряжая конденсатор 27 и отключая отрицательную обратную связь до прихода следующего запускающего импульса 17 на входную шину 10 устройства управления. Транзистор 3 при этом остается открытым и токовый сигнал 19 в фазе

1 поддерживается источником 6 низкого напряжения. После прекращения действия входного импульса 24 закрывается транзистор 3 и токовый сигнал

1Я в фазе 1 спадает до нуля.

Ускорение процесса спада токового сигнала 19 в отключаемой обмотке 1 двигателя обеспечивается цепью разряда, состоящей иэ диода 8 и резистора 9. Введение в отрицательную ооратную связь по току в предлагаемом устройстве амплитудного детектора позволяет период проводимости транзистора 2, в течение которого к фазе двигателя прикладывается высокое напряжение вать в зависимости от приложенной к валу двигателя механической нагруз" ки. Причем длительность форсированного импульса соответствует энергии, необходимой для перемещения ротора на один шаг. Уменьшение механ.яесрой отработке шага и более раннему отключению повышенного напряжения (t.- на диаграмме сигнала 20, фиг.2)

Увеличение механической нагрузки приводит к увеличению продолжительности периода (О- на диаграмме сигнала 20, фиг. 2} приложения к фазе 1 повышенного напряжения.

Таким образом, изобретение уменьшает потери в двигателе и повышает надежность его работы при изменяющейся нагрузке на его валу.

3 1138919 4

Одна иэ возможных схем амплитудно

ro детектора 15 (фиг. 3) состоит иэ операционных усилителей 25 и 26, кондвнсатора 27 и ключа 28. Входы 29 и 30 амплитудного детектора являются соответственно сигнальным и управляющим входами, а выход операционно- . го усилителя 26 — выходом 31 амплитудного детектора 15.

Устройство работает следующим об- Ip разом.

Когда на входную шину 10 устройст/ ва управления поступает импульс 17 (фиг. 2),управления, инвертированный импульс 18 с выхода инвертора 12 перебрасывает триггер 11 в состояние, обеспечивающее открывание транзистора 2, в результате чего транзисторы

2 и 3 -открываются и по фазе 1 двигателя начинает протекать токовый сигнал 19, скорость нарастания которого определяется величиной источника 5 высокого напряжения.

Ток в фазе шагового двигателя с пассивным ротором изменяется по опре-25 деленному закону, зависящему от перемещения якоря и изменения магнитных параметров системы, причем уменьшение тока (t на фиг. 2) соответствует отработке шага. Падение напряжения на резистивном датчике 4 тока, пропорциональное току 19 фазы 1 двигателя, поступает на сигнальный вход 30 (фиг. 3) амплитудного детектора 15, служащего для запоминания экстремума источника 5 автоматически регулиро35

Э

t (фиг. 2) такового сигнала 19 и

его хранения на конденсаторе 27. В цепь обратной связи амплитудного детектора 15 включен повторитель на операционном усилителе 26, уменьшающий погрешность детектирования, обусловленную напряжением смещения нуля. кой нагрузки приводит к более быствходными токами и конечным усилением операциойного усилителя 25. Конденсатор 27 .зашунтирован ключом 28, например, транзистором, предназначенным для сброса значения напряжения, хранимого в амплитудном детекторе 15.

Вход 29 ключа 28 является управляющим входом амплитудного детектора 15.

Сигнал 21 с выхода 31 (фиг. 3) амплитудного детектора 15 поступает на второй вход компарат;ра 16, на первый вход коТорого приходит Сигнал с резистивного датчика 4 тока. Компа1138919! i

ЗНИИПИ Заказ 10703/43 Тираж 646 Пвдаваиюв

©иди® ППП П® ®ж е У® Р©Фе уже Р©®ж ж ®э

8д

I!