Устройство для управления @ -фазным шаговым двигателем

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к управлению-шаговыми двигателями. Цель изобретения - расцррение диапазона регулирования и повьш1ение точности обработки шага. Устройство содержит распределитель 1 импульсов, преобразователь 2ьнл-тактного кода Bt -тактный, дешифратор 3 числа каналов распределителя импульсов в число ключей, элементы И 4, преобразователи 5 и 6 код-аналог, регуляторы 7 и 8 напряжения (стабилизаторы тока), разделительные диоды 9, ключевые элементы 10, разрядные диоды 1 i, нл -канальный усилитель 12 мощW N9 Од 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

I5g 4 Н 02 P 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3824626/24-07 (22) 14.12.84 (46) 23.07.86. Бюл. № 27 (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро низковольтного аппаратостроения Производственного объединения "Иосэлектроаппарат" (72) В.П.Рубцов, В.Н.Козырев, А.А.Сухов и В.M.Ñèòíèêîâ (53) 621.313.13-133.3:525 (088„8) (56) Луценко В.Е., Рубцов В.П..Электропривод с шаговым двигателем. Электропривод и автоматизация промышленных установок. Т. 6. — M.: ВИНИТИ, 1978, с, 82, 83.

Авторское свидетельство СССР № 514410, кл. Н 02 P 7/62, !974.

„,З0„„12463 1 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ m-ФАЗHb1M ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электро.технике, а именно к управлению. шаговыми двигателями. Цель изобретения— расширение диапазона регулирования и повышение точности обработки шага.

Устройство содержит распределитель 1 импульсов, преобразователь 2 -тактного кода в -тактный, дешифратор 3 числа каналов распределителя импульсов в число ключей, элементы И 4, преобразователи 5 и 6 код-аналог, регуляторы 7 и 8 напряжения (стабилизаторы тока), разделительные диоды 9, ключевые элементы 10, разрядные диоды 11, -канальный усилитель 12 мощ1246331 ности и формирователь 13 импульсов обеспечивает постоянство динамичесфорсирования. Разделение функций фор-, . ких характеристик шагового двигатемирования заданной кривой фазного ля во всем диапазоне рабочих частот. тока и форсирования переходных про- Зто, в свою очередь, повышает точцессов, осуществляемое с помощью ре- ность отработки шага и расширяет дигуляторов 7 и 8 напряжения и ключей 10, апазон рабочих частот. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению шаговыми двигателями, и может быть использовано в приводах подач металлорежущих станков с числовым программным управлением, координатографах и т.д.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования и повышение точности отработки шага. 1Q

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства, применительно к четырехфазному двигателю; на фиг.2 временные диаграммы сигналов на ос = новных фунциональных элементах, поясняющие работу устройства при коэффициенте дробления шага К = 3; на фиг.3 — дешифратор; на фиг.4 — формирователь импульсов.

Устройство (фиг.1) содержит рас- 2О пределитель 1 импульсов, преобразователь 2п -тактного кода в н -тактный, дешифратор 3 числа каналов распределителя импульсов в число ключей, элементы И 4, преобразователи 5 и 6 код- 25 аналог, регуляторы 7 и 8 напряжения (стабилизаторы тока), разделительные диоды 9, ключевые элементы 10, разрядные диоды 11, | -канальный усилитель 12 мощности и формирователь 13 11 импульсов форсирования.

Выполнение дешифратора 3 зависит ! от кода, вырабатываемого распределителем импульсов. При построении распределителя импульсов на базе регист- > ра сдвига, вырабатывающего код (сигналы Х,-Х, фиг.2), дешифратор 3 может быть выполнен по схеме (фиг.3) и содержит четыре элемента ИЛИ 14 (по числу ключей 10) с элементами И 15 íà 40 входе, число которых для каждого канала определяется коэффициентом дробления (в рассматриваемом случае h =3).

Число входов элементов И 15 определяется кодом, вырабатываемым распределителем 1 импульсов, Формирователь (фиг,4) содержит элемент ИЛИ 16 (элемент ИЛИ необходим в. том случае, если распределитель импульсов имеет два импульсных входа

В и Н соответственно для движения вперед и назад), ключ 17, интегрирующую К С -цепочку 18 и пороговый элемент 19.Фазы 20 двигателя подключены к выходам усилителя 12 мощности.

Регуляторы 7 и 8 напряжения могут быть как импульсными, так и параметрическими„ Предпочтительнее их выполнять в виде параметрических тран" зистсрных стабилизаторов тока, Преобразователи 5 и 6 код-аналог могут быть выполнены на базе цифроаналоговых преобразователей, если распределитель импульсов выполняется на базе двоичного реверсивного счетчика.

Преобразователь m-тактного кода вгп-тактный выполняется на элементах по схеме, аналогичной схеме, приведенной на фиг.3 и зависит от кода, вырабатываемого распределителем и ф пульсов„

Устройство работает следующим образом.

Импульсы управления с частотой, f (фиг„2) поступают на один из вхо дов В или Н распределителя 1 импуль соя, который преобразует их в пав тактную систему прямоугольных напряжений. Применительно к двенадцатитактной коммутации четырехфазного шагового двигателя (t = З, ч = 4;

12) диаграммы выходных сигналов

Х, -Х„, распределителя 1 импульсов показаны на фиг.2. Преобразователь 2

t -тактного кода в -тактный преобразует nm-канальную систему на124633l

Устройство для управлениягт -фаэным шаговым двигателем с н -кратным дроблением шага, содержащее источник постоянного тока, распредлитель импульсов, н -канальный усилитель мощности, регуляторы напряжения,связанные выходами с фазами двигателя, а входами подключенные к выходам преобразователей код-аналог, соединенных входами с выходами распределителя импульсов, связанными через преобразователььгт -тактного кода в » -тактный с входами усилителя мощности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью расширения .диапазона регулирования скорости и повышения точности отработки шага, оно снабжено дополнительным источником постоянного пряжений Х„ — Х, vг,-канальную (У, - „, . фиг. 2), которая используется для управления h -канальным усилителем 12 мощности, коммутирующим фазы 20 шагового двигателя. Преобразователи 5 5 и 6 код-аналог по сигналам распределителя 1 импульсов обеспечивают подачу на входы регуляторов 7 и 8 напряжения близких к синусоидальным ступенчатых напряжений О, 0 (фиг.2).

I0 а

Число ступеней определяется кратностью дробления шага >, а вид кривой . напряжения — типом двигателя. Регуляторы 7 и 8 тока в соответствии с заданием обеспечивают формирование на!5 фазах 20 ступенчатых напряжений (токов) " „ — !! (фиг.2).

С помощью дешифратора 3 и элементов И 4 импульсы, вырабатываемые формирователем 13, распределяются по ключам 10. При включении ключа 10 к фазе 20 прикладывается повышенное напряжение 2, обеспечивающее быстрое достижение током заданного значения. Импульсы форсирования !! (фиг.2) подаются на фазы 20 двигателя только при формировании нарастающей ветви переднего фронта фазового напряжения кривой фазного тока. На спадающей ветви фазного тока импульсы30 форсирования на фазы 20 не подаются.

Спадающая ветвь кривой фазного тока формируется регуляторами 7 и 8 напряжения.

Разделение функций формирования заданной кривой фазного тока и форсирования переходных процессов, осуществляемое в рассматриваемой схеме с помощью регуляторов 7 и 8 напряжения и ключей 10, обеспечивает постоянство динамических характеристик шагового двигателя во всем диапазоне рабочих частот. Это, в свою очередь, повышает точность отработки шага и расширяет диапазон рабочих частот.

Действительно, в области низких частот основную задачу формирования фаэных токов выполняют регуляторы 7 и 8 напряжения, работающие в режиме параметрических (или импульсных)

50 стабилизаторов -,îêà и подключенные к источнику !., низкого уровня. Это обеспечивает высокую точность формирования заданной кривой фазного тока и практическое отсутствие пульсации тока при высоком КПД схемы. Отсутствие пульсаций тока снимает ограничения на допустимый коэффициент дробления шага, которьп1 в рассматриваемой схеме может достигать 1000.

Таким образом, в рассматриваемой схеме может быть существенно повышена точность отработки шага.

В области высоких частот, когда регуляторы 7 и 8 не обеспечивают изза влияния индуктивности фаз поддержания заданной кривой фазного тока, эту функцию выполняют ключи 10, обеспечивая форсированное нарастание тока. При формировании спадающей ветви фазного тока регуляторы 7 и 8 и ключи 10 запираются, что обеспечивает форсированное спадение тока через разрядные диоды !1. При этом энергия, накопленная фазами 20, рекуперируется в источник питания Li . При дальнейшем увеличении частоты f длиY тельность импульса форсирования - становится соизмеримой. или большей периода следования импульсов управления. В этом случае к фазам 20 шагового двигателя приложено повышенное напряжение в течение всего времени включенного состояния ключевого элемента усилителя мощности.

Устройство обеспечивает плавный переход из области низких частот в область высоких частот без дополниI тельных переключений и измерений частоты, что упрощает ее и повышает надежность. Обеспечивается также формирование симметричной кривой фазного тока при нарастании и спадании без введения специальных датчиков тока и переключающих схем.

Формула изобретения

1 24Ь тока, не менее чем одним, ключевым элементом с двухвходовым элементом И на входе, де пифратором числа каналов распределителя импульсов в число ключевых элементов и формирователем импульсов, подключенным входами к входам распределителя импульсов, а выходом — к первым входам элементов И, соединенных вторыми входами с выхо—

331 а дами дешифратора числа каналов распределителя импульсов в число ключевых элементов, подключенного входами к выходам распределителя импульсов, причем ключевые элементы соединяют,д ополнительный источник постоянногс тока с клеммами фаз двигателя, связанных с выходами регуляторов напряжения.

1246331

6

В

Ф

3

2

7 б

5

9

3

2

&us. O

Составитель 3. Горник

Техр ед ll. Îëåéíèê

М.Пожо

Корректор

Редактор Н.Бобкова

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4019/54 Тираж 631

ВНИИПИ Государственного ко пютета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ы

0; ,ф

Ф

4

4 с