Устройство для управления шаговым двигателем

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - упрощение устройства для управления шаговым двигателем и повышение КОД. Устройство содержит распределитель импульсов 1, с входом управления f и входами направления движения В и Н, ключевые элементы 2,3, 4, 5 усилителя мощности, фазы 6, 7, 8, 9 шагового двигателя, дроссель 10, диодную сборку из диодов 11, 12, 13, 14, разделительный диод 15, диод рекуперации I6 и форсирующий ключевой элемент 17. Отсутствие элементов, рассеивающих энергию, (резисторов, стабилитронов ) повышает КОД устройства, а автоматическое управление процессом форсирования с помощью тока отключаемой фазы существенно упрощает и повышает его надежность. 2 нл. о S (Л 2ff/ 21 ю vl sl со СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 Н 02 P 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3842240/24-07 (22) 07.01.85 (46) 15.12.86. Бюл. Р 46 (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (72) В.П. Рубцов, T.Þ. Деревенко и И.В. Сибрятко (53) 621.313.13-133-525(088.8) (56) Ратмиров В.А. и др. Дискретный привод подач станков. — Станкостроение. Обзор. С.l. НИИмаш, М.: 1973, с. 44-47.

Луценко В.Е., Рубцов В.П. Электропривод с шаговыми двигателями. Электропривод и автоматизация промьппленных установок: итоги науки и техники, т..б. М.: ВИНИТИ, 1978, с. 53-58. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

+ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — упрощение устройства для управления шаговым двигателем иповьппение КПД. Устройство содержит распределитель импуль-. сов 1, с входом управления f и входами направления движения В и Н, ключевые элементы 2, 3, 4, 5 усилителя мощности, фазы 6„ 7, 8, 9 шагового двигателя, дроссель 10, диодную сборку из диодов 11, 12, 13, 14, разделительный диод 15, диод рекуперации 16 и форсирующий ключевой элемент 17. Отсутствие элементов, рассеивающих энергию, (резисторов, стабилитронов) повьппает КПД устройства, а автоматическое управление процессом форсирования с помощью тока отключаемой фазы существенно упрощает и повьппает его надежность. 2 ил.!

277350

Изобретение относится к электротехнике„ а именно к управлению шагоными днигателями, и может быть использовано в системах цифрового управления различными технблогическими процессами.

Целью изобретения является упрощение устройства. и повышение КПД.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства (применительно к четырехфазному двигателю); на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов на основных элементах устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит ðàñпределитель 1 импульсов с зходом управления f и входами направления движения В и Н, ключевые элементы 25 усилителя мощности, фазы 6-9 шагового двигателя, дроссель 10„ диодную сборку из диодов 11- 14, разделительный диод 15, диод !6 реку"перации и форсирующий ключевой элемент 17.

В качестве ключевых элементов могут быть использованы транзисторы (фиг.!).

Ключевые элементы 2-5, подключенные управляющими входами к выходам распределителя 1 импульсон, связывают общую точку источников шлтания высокого U и низкого Uz уровней с фазами 6-9 шагового двигателя, под— ключенными общей точкой через дроссель 10 и разделительный диод 15 к шине источника питания низкого уровня U,,а через форсирующий ключевой элемент 17 — к шине источника плтания высокого уровня !1,. Диоды 11-14 диодной сборки подключены к фазам 69, а общая точка диодной сборки соединена с управляющим входом форсирующего ключевого элемента 17 и через диод 16 рекуперации с шиной источника питания высокого уровня U<.

Устройство работает следующим образомм.

При поступлении управляющих им— пульсов f (фиг. 2) на управляющий

@ход распределителя I на его выходах вырабатывается многоканальная система по числу фаз двигателя (прямоугольных импульсов напряжения) (Uz,—

U, фиг. 2). Импульсы напряжения U—

51 г

U,„,последовательность чередов а««ия которых определяется сигналами «а входах. В и Н, поочередно коммут:яруют ключевые элементы 2 + 5 усилителя мощности. При сигнале единичного уровня на входе В и нулевого уровня на входе Н распределитель импульсов обеспечивает прямой порядок чередования фаз: 6 — 7 — 8 — 9 — 6 ..... Подача на вход В сигнала нулевого уровня и на вход Н единичного уровня изменяют порядок коммутации фаз на обратный: 6 - 9 — 8 - 7 — 6 — ...., что вызывает изменение направления движения шагового двигателя (реверс).

Предположим, что в рассматриваемьпл момент нремени замкнут ключевой элемент 2. При этом к фазе 6 приложено напряжение U, под действием которого протекает ток i . Такой же по величине ток 1О протекает в дросселе 10 (cM. фиг. 2). Ключевой элемент 17 заперт и ток в дросселе 10 и в фазе 6 протекает под действием источника низкого уровня U . С приходом очередного имгульса управления f сигналами с распределителя 1 запирается ключевой элемент 2 и замыкается ключевой элемент 3. При этом образуется конту-р: фаза 6 — диод 11 — диод 16 шина +U — шина +Uz . — диод 15— дроссель 10, по которому происходит замыкание отключенной фазы 6. Ток в фазе 6 спадает с большой скоростью год действием встречно приложенного напряжения U - U .Ток отключенной фазы протекает по диоду 16 рекуперации, падение напряжения на котором

Ы (приложено к переходу эмиттер— база транзистора 17) открывает формирующий ключевой элемент 17, который будет замкнут до тех пор, пока ток в отключенной фазе не достигнет значения, близкого к нулю (см. фиг. 2).

Форсирующий ключевой элемент 17 подключает дроссель 10 и вновь включаемую фазу 7 к источнику высокого уровня U, и, запирая диод 15, отключает источник низкого уровня U . Происходит ускоренное (форсированное) нарастание токa во включенной фазе под действием напряжения П, (U и фиг„ 2). Ток i. B дросселе при этом изменяется незначительно под действием напряжения Б», а отключенная . фазах7 оказываются соединенными последовательно по цепи: U — провоZ дящие диоды 16 и 11 — фазы б и 7 замкнутый ключевой элемент 3„ — общая точка источников питания. Фаза 6 при этом включается встречно напряжению U, а фаза 7 -. согласно, что обеспечивает спаданле тока >6 и нарастание тока 1. с одинаковой скоростью,, Энергия отключенной фазы пере3 1277 дается в источник U, и частично запасается в дросселе 10.

Процесс форсирования переходных процессов спадания тока в отключенной фазе 6 и нарастания тока во включенной фазе 7 обеспечивается в рассматриваемой схеме автоматически до тех пор, пока ток в отключенной фазе не станет близким к нулю и падения напряжения У на диоде 16 будет не- 10 достаточно для поддержания ключевого элемента 17 в проводящем замкнутом состоянии. При = 0 и h,U = 0 ключевой элемент 17 запирается и дроссель 10 с фазой 7 подключается через 15 разделительный диод 15 к источнику низкого уровня Б.,. Оставшийся после запирания ключевого элемента 17 ток в фазе 6 протекает встречно напряжению U1 — U по контуру: фаза 6 — ди- 20 .оды 11 и 16 — шина +Б, — шина +Uä диод 15 — дроссель 10. Происходит дальнейшая рекуперации энергии отключенной фазы.

Аналогично выше описанному происходят процессы изменения токов и напряжений при коммутации остальных фаз шагового двигателя. Число фаз двигателя при этом не является существеннным, но нормальная работа 30 схемы обеспечивается только при нов очередной коммутации фаз, когда в каждом такте возбуждена только одна фаза.

Отсутствие элементов, рассеивающих энергию (резисторов, стабилит350

4 роков), повышает КПД рассматриваемой схемы, а автоматическое управление процессом форсирования с помощью тока отключаемой фазы существенно упрощает и повышает ее надежность.

Формула изобретения

Устройство для управления шаговым двигателем с поочередной коммутацией фаз, содержащее распределитель импульсов> подключенный выходами к уп равляющим входам ключевых элементов усилителя мощности, связывающих общую точку источников питания высокого и низкого уровней с фазами двигателя, соединенными в звезду, разделительный диод, подключенный одним электродом к источнику питания низкого уровня, и форсирующий ключевой элемент, соединяющий источник питания высокого уровня с вторым электродом разделительного диода, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения КПД, в него введены диод рекуперации, диодная сборка и дроссель, соединяющий общую точку фаз двигателя с общей точкой соединения разделительного диода и форсирующего ключевого элемента, подключенного управляющим входом к выходу диодной сборки, соединенному с источником питания высокого уровня через встречно включенный ему диод рекуперации, причем входы диодной сборки подключены к фазам двигателя.

Составитель 3 . Горник

Редактор Л. Повхан Техред A. Кравчук Корректор В. Бутяга

Заказ 6757/55 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно †полиграфическ предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4