Устройство для программного управления @ -фазным шаговым двигателем

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для управления станками, оснащенными шаговыми приводами подач. Цель изобретения - повышение нагрузочной способности устройства . Устройство содержит блок 1 задания программ, первый 2 и второй 3 двоичные счетчики, сумматор 4, инвертор 5 и мультиплексоры 6. Счетчик 2 считает импульсы высокой частоты, а счетчик 3 - импульсы -низкой частоты . Показания счетчиков суммируются, и на выходе переноса сумматора 4 появляются импульсы переменной скважности , которые подаются напрямую и через инвертор 5 на информационные входы мультиплексоров 6. Коммутирующие входы мультиплексоров 6 соединены со старшими разрядами счетчика 3. Увеличение нагрузочной способности происходит вследствие подключения одр новременно большего числа обмоток щагового двигателя. 3 ил. (б С/) F 7-/П СО 05 СО 4: О Фиг.1

QlA 3

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1363140 (51) 4 О 05 В 19/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Дв ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 01:„,, (21) 3953887/24-24 (22) 11.09.85 (46) 30,12.87. Бюл. М 48 (72) В.В.Ледерер (53) 62.50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И - 1137443, кл. G 05 В 19/40, 1983, Авторское свидетельство СССР

N 1020800, кл. G 05 В 19/40, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ m-ФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для управления станками, оснащенными шаговыми приводами подач. Цель изобретения — повьппение нагрузочкой способности устройства. Устройство содержит блок 1 задания программ, первый 2 и второй

3 двоичные счетчики, сумматор 4, инвертор 5 и мультиплексоры 6. Счетчик

2 считает импульсы высокой частоты, а счетчик 3 — импульсы низкой частоты. Показания счетчиков суммируются, и на выходе переноса сумматора 4 появляются импульсы переменной скважности, которые подаются напрямую и через инвертор 5 на информационные входы мультиплексоров 6. Коммутирующие входы мультиплексоров 6 соединены со стариими разрядами счетчика 3.

Увеличение нагрузочной способности происходит вследствие подключения од-. ,ф новременно больнего числа обмоток ma- гового двигателя. 3 ил.

40

1 13б31

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

Целью изобретения является повышение нагрузочкой способности устройства (для m>4).

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства применительно к

m-фазному двигателю; на фиг. 2 — то же, применительно к четырехфаэному двигатели; на фиг. 3 — временная диаграмма работы устройства и диаграмма изменения токов в фазах двигате15 ля применительно к четырехфазному двигателю.

Устройство содержит (фиг. 1) блок ! задания программ, двоичные счетчики 2 и 3, сумматор 4, инвертор 5, мультиплексоры б-l,... á-m íà m KBналов, выходы которых подключены к фазным обмоткам 7- 1,...,7-m шагового двигателя, шину 8 низкого потенциала и шину 9 высокого потенциала.

На фиг. 2 показаны обмотки 10-1, 10-2,10-3 и 10-4 фазового двигателя и мультиплексоры 11--1,...,11-4, Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства дпя случая управления четырехфазным шаговым двигателем (ш=4).

Тактовая последовательность высоков частотных импульсов с частотой f„„ 35 непрерывно поступает на вход первого двоичного счетчика 2, работающего на суммирование.

Исходным является состояние, при котором второй двоичный счетчик 3 находится в нулевом состоянии, на выходе переноса сумматора 4 присутствует нулевой; а на выходе инвертора

5 — единичный потенциалы. На все управляющие входы мультиплексоров 11 45

- с выходов старших разрядов счетчика

3 поступают нулевые потенциалы, и, следовательно, к выходам подключаются их первые каналы.

Такое состояние устройства приве- 50 дет к тому, что через третью 10-3 и четвертую 10-4 фазы двигателя потечет номинальный ток T а-.в остальных фазах ток будет отсутствовать.

С пбступлением первого ниэкочастот- 55 ного импульса на вход счетчика 3 в него записывается цифра 1, вследствие чего на выходе переноса сумматора 4 появляются высокочастотные им2 пульсы со скважностью и частотой

f /N, где И вЂ” коэффициент пересчета вь с первого двоичного счетчика 2, а на выходе инвертора 5 — импульсы с той же частотой, но со скважностью

N/N-I. Так как старшие разряды второго счетчика не изменили своего состояния и выбраны первые каналы мультиплексоров, то через третью фазу

10-3 двигателя протекает ток, равный

N-1/N ° j:„, а через первую фазу 10-1, ток I/N T через четвертую фазу 10-4 будет протекать ток Х„, так как первый информационный вход соединен с шиной высокого потенциала. Через вторую фазу 10-2 ток протекать не будет. Все это приведет к тому, что ротор отработает, дробный шаг, равный

d =Й /N, где б ц, — величина основного шага двигателя; N — коэффйциент дробления, величина которого совпадает также с коэффициентом пересчета первого и младших .разрядов второго двоичных счетчиков 2 и 3.

С приходом последующих низкочастотных тактовых импульсов во второй двоичный счетчик 3 поочередно записываются цифры с 2 по N при этом на выходах его старших разрядов присутствуют потенциалы логического нуля и выбраны первые каналы мультиплексоров 11. На выходах переноса 4 поочередно формируются импульсы сь скважностью 11/2, .N/З,...,N/N 1, а на выходе инвертора 5 — со скважностью

N/N-2, N/N-3,...,М. Это приводит к стуйенчатому уменьшению тока N-2/N, N-3/N, I/N в третьей фазе 10-3 и увеличению 2/N, 3/N,...,N-I/N в первой фазе двигателя. В соответствии с этим ротор двигателя отрабатывает N-1 дробных шагов. Этим завершается первая четверть цикла работы устройства. При поступлении очередного низкочастотного импульса на второй двоичный счетчик 3 происходит переполнение его младших разрядов, и в его старшие разряды записывается цифра 1, а в младшие — 0 °

Запись цифры 1 в старшие разряды счетчика 3 приводит к тому, что выбираются вторые каналы мультиплексоров 11, и, так как в младшие разряды счетчика 3 произведена запись цифры

О, то на выходе переноса сумматора

4, как и в первой четверти цикла будет присутствовать нулевой, а на вы-, ходе инвертора 5 — единичный потенци1363140

После завершения четвертой четверти цикла счетчик 3 возвращается в исходное состояние (так как записывается цифра 0 как в младших, так и в старших разрядах), при этом че- 45 рез четвертую 10-4 и третью 10-3 фазы двигателя течет ток, а в остальных фазах ток отсутствует. Последующие циклы работы устройства происходят аналогично первому циклу. 50

Для обеспечения обратного направления вращения двигателя двоичный счетчик 3 переводится в режим вычитания.

Коэффициент пересчета двоичного счетчика 2 равен коэффициенту дробления N основного шага двигателя и равен коэффициенту пересчета младших разрядов двоичного счетчика 3. Колиалы. Это приведет к тому, что через первую 10-1 и четвертую 10-4 фазы будет протекать ток, равный I„, а в остальных фазах ток будет отсутст5 вовать. Далее с поступлением очередных низкочастотных импульсов ток в четвертой 10-4 фазе ступенчато уменьшается, в первой фазе 10-1 остается постоянным и равным Х„, а во второй фазе 10-2 ступенчато увеличивается и в соответствии с этим ротор двигателя отрабатывает дробные шаги. Этим завершается вторая четверть цикла.

После достижения младших разрядов цифры N в его старшие разряды записываются 11ифра 2 и выбираются третьи каналы мультиплексоров ll при этом через первую 10-1 и вторую 10-2 фазы двигателя потечет ток, равный Х„, а в остальных фазах ток будет отсутствовать

После завершения третьей четверти цикла, во время которой происходит ступенчатое уменьшение тока в первой и его ступенчатое увеличение в третьей фазах при сохранении тока равного I во второй фазе двигателя, в старшие разряды счетчика 3 записывается цифра 3 и.выбираются четвертые каналы мультиплексоров 11, при этом по второй 10-2. и третьей 10-3 фазах двигателя потечет ток, равный I, а в остальных фазах ток отсутствует.

В течение четвертой четверти цикла ток во второй фазе 10-2 ступенчато З5 уменьшается, в третьей фазе 10-3 остается постоянным и равным I> а в четвертой фазе 10-4 ток ступенчато увеличивается.

40 чество старлих разрядов у двоичного счетчика 3 определяется количеством фаз m у двигателя и равно logjam.

Частота импульсов, подаваемых на лину высокочастотного тактирования, выбирается исходя из величины электромагнитной постоянной времени " данного двигателя, а частота импульсов, подаваемых на шину низкочастотных управляющих импульсов — в соответствии с требуемой скоростью вращения ротора двигателя.

Увеличение нагрузочной способнос- ти происходит вследствие подключения одновременно большего числа обмоток двигателя за счет изменения схемы подключения информационных входов мультиплексоров.

Ф о в м у л а изобретения

Устройство для программного управления m-фазным шаговым двигателем, содержащее блок задания программ, первый и второй счетчики,сумматор, лину низкого потенциала, инвертор и m мультиплексоров, выходы которых подключены к фазным обмоткам шагового двигателя, причем первый и второй выходы блока задания программ подключены соответственно к входам суммирования первого и второго счетчиков, выходы старших разрядов второго счетчика подключены к соответствующим управляющим разрядным входам каждого i-го мультиплексора, где i=

=l,...,m выходы младших разрядов второго счетчика подключены к соответствующим первым разрядным входам сумматора, к вторым разрядным входам которого подключены соответственно разрядные выходы первого двоичного счетчика, выход переноса сумматора соединен с входом инвертора и

i-м информационным входом i-ro мультиплексора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения нагрузочкой способности устройства (для m>4), в него дополнительно введена шина высокого потенциала, причем выход инвертора соединен с (k+1, k+2,...,m, 1 ° 2,...,k)-ми информационными входами, где k=log m, соответственно (l

2...,m)-х мультиплексоров, (2,3... ...,k; 3,4)...,k+1,...,1,г,...,k-l)информационные входы соответственно (1,2, ° ...ш)-х мультиплексоров подключены к шине высокого потенциала, остальные информационные входы мультиплексоров подключены к шине низкого потенциала.

13631 40

Составитель Е,Власов

Редактор А.Лежнина Техред А.Кравчук

Корректор А.ОбручаР

Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6361/37

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