Шаговый электропривод

 

Изобретение относится к управлению электрическими машинами, к шаговым электроприводам, работающим в режиме самокоммутации. Цель состоит в расширении функциональных возможностей путем формирования требуемых механических характеристик. Электропривод содержит датчик момента 9, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю 1, выходные коды которого с помощью двух функциональных преобразователей 2 и 3 преобразуются в коды начала и продолжительности диапазона включения фаз к источнику постоянного напряжения, что позволяет с большой точностью формировать требуемую механическую характеристику электропривода с шаговым двигателем регулированием только углового диапазона коммутаций фаз двигателя . 4 ил. sfi

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1367126 А1 (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 405!426/24-07 (22) 07.04.86 (46) 15.01.88. Бюл. N - 2 (71) Ереванский политехнический институт им. К.Маркса (72) А.С.Овакимян и С.X.Àâàêÿí (53) 621.313.525(088.8) (56) Дискретный электропривод с шаговыми двигателями/Под ред. M.Ã.×èëèкина. M. Энергия, )971, с. 24.

Электротехническая промышленность.

Сер. Электропривод, вып. 2 (1)2), 1983, с. 7-8. (54) ШАГОВЫИ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к управлению электрическими машинами, к шагоBbIM электроприводам, работающим в режиме самокоммутации. Цель состоит в расширении функциональных возможностей путем формирования требуемых механических характеристик. Электропривод содержит датчик момента 9, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю ), выходные коды которого с помощью двух функциональных преобразователей 2 и 3 преобразуются в коды начала и продолжительности диапазона включения фаз к источнику постоянного напряжения, что позволяет с большой точностью формировать требуемую механическую харак— теристику электропривода с шаговым двигателем регулированием только углового диапазона коммутаций фаз двигателя. 4 ил.

1367!26

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в шаговом электроприводе; работающем в режиме самокоммутации.

Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей путем формирования требуемых механических характеристик. 1О

На фиг.l приведена блок-схема электропривода; на фиг.2 — схема коммутации фаз двигателя; на фиг.3 — зависимости частоты, угла коммутации и ее длительности от требуемого момента; на фиг.4 — функциональная схема блока определения длительности включения °

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1 выходом соединен с входами функциональных преобразователей (ФП)

2 и 3, выходы которых подключены к первому и второму входам блока 4 определения длительности включения, выход которого соединен с входом рас- 25 пределителя 5 импульсов, соединенного через усилитель 6 мощности с шаговым двигателем 7, на валу которого установлен датчик 8 положения ротора и датчик 9 момента, Выход 10 датчика 30

8 соединен с третьим входом блока 4 определения длительности включения, выход 11 датчика 8 — с вторым входом распределителя 5 импульсов, выход 12 датчика 8 — с четвертым входом блока

4, а выход датчика момента 9 соединен с входом АЦП 1. Фазы шагового двигателя 7 подключены к источнику постоянного тока посредством ключей

13,14 и 15 и шунтированы обратными 4О диодами 16,17 и !8. Блок 4 определения длительности включения содержит п-разрядный двоичный вычитающий счетчик 19, тактовый вход которого является четвертым входом блока 4 и соединен с S-входом триггера 20, К-вход которого соединен с выходом заема счетчика 19, прямой выход — с первым ,входом элемента 2И 21, второй вход которого является третьим входом бло- 5О ка 4, выход подключен к входу вычитания счетчика 19, инверсный выход триггера 20 через дифференциальную цепь 22 соединен с тактовым входом и-разрядного двоичного вычитающего 5 счетчика 23 и S-входом триггера 24, R-вход которого соединен с выходом заема счетчика 23, прямой выход триггера 24 является выходом блока 4 и соединен с первым входом элемента 2И

25, второй вход которого соединен с вторым входом элемента 2И 21, а выход— с вычитающим входом счетчика 23, информационный вход которого является вторым входом блока 4, а информационный вход счетчика 19 является первым входом блока 4.

Функциональные преобразователи 2 и 3 могут быть выполнены в виде программируемых постоянных запоминающих устройств.

Датчик 8 углового положения ротора на первом выходе 10 вырабатывает

N импульсов за оборот, на втором выходе 11 — один импульс за оборот, на третьем выходе 12 — mZ импульсов за оборот ротора, при этом

N = imZ, число; фаз; зубцов на роторе.

15 могут быть транзисгде х — целое

m число

Z — число

Ключи 13,14 и торными.

Устройство разом. работает следующим обАЦП преобразует величину момента на валу двигателя в двоичный Кразрядный код. Функциональные нелинейные преобразователи 2 и 3 преобразуют полученный код в и-разрядные коды углового диапазона коммутации фаз. двигателя n и р . Оптимальные значения и р могут быть определены, как указано в известном устройстве.

Отсчет с(для каждой фазы осуществляется с углового положения ротора, когда собственная индуктивность данной фазы минимальна. Датчик положения ротора устанавливается таким образом, чтобы на выходе 12 появлялись сигналы, когда собственная индуктивность каждой фазы минимальна. Это соответствует случаю, когда ось зубца полюса фазы совпадает с осью паза ротора и имеет место mZ раз за один оборот ротора. С приходом импульсов происходит запись кодов o(и р в счетчики !9 и 23. При совпадении количества импульсов с выхода 10 с кодамч чисел и и р на выходе блока 4 вырабатываются сигналы об отработке углов и p . Данные сигналы поступают на вход распределителя 5 импульсов.

Синхронизация работы распределителя импульсов от углового положения ротоз 1367126 ра осуществляется по сигналам на выходе 11.

На информационные входы Dl — D2 счетчика 19 поступает код Ы от функ5 ционального преобразователя 2. С приходом сигнала с выхода 12 на вход С счетчика 19 код d записывается на выходах счетчика 1 — 2". Этот же сиг- 10 нал переключает триггер 20 в состояние "1". Тогда импульсы с выхода 10 через элемент 2И 21 поступают на вычитающий вход счетчика 19. Вычитание происходит до тех пор, пока все выходные разряды счетчика не переключатся в состояние "0", чему соответствует появление сигнала "1" на выходе заема счетчика 19, который переключает триггер 20 в состояние "0".

Это позволяет блокировать дальнейшее прохождение сигналов с выхода 10 через элемент 21 на вычитающий вход счетчика 19. Схема заново начинает отсчет кода, когда появляется оче- 25 редной сигнал на выходе 12 датчика

8. Таким образом, момент появления на прямом выходе триггера 20 имеет сигнал "1", соответствует величине кода c(. Сигнал инверсного выхода

I триггера 20 дифференцируется по переднему фронту посредством элемента

22 и поступает на вход синхронизации счетчика 23 и S-вход триггера 24.

Элементы 23,24.и 25 работают анало35 гично элементам 19,20 и 21. Разница в том, что на информационные входы счетчика 23 поступает код р от функционального преобразователя 3, а синхронизация осуществляется от импуль- 4 сов, сдвинутых относительно сигналов с выхода 12 на величину Ы . Таким образом, момент появления на прямом выходе триггера 24 сигнала "1" соответствует кодам o(и р за один оборот ротора спи раз. Эти сигналы поступают на вход распределителя 5 импульсов.

Рассмотрим случай, когда на валу двигателя требуется обеспечить режим постоянства мощности.

На.фиг.3 приведены механическая характеристика электропривода, соответствующая режиму И, = 20 Вт, где

М вЂ” момент; gg — угловая скорость ротора, и соответствующие законы управления по а и р, обеспечивающие требуемую механическую характеристику.

Величины d и р даны в геометрических градусах. Для обеспечения других механических характеристик необходимо соответственно определить свои законы управления (m) и p (m), которые реализуются на ФП 2 и 3. Электропривод позволяет с большой точностью формировать требуемую механическую характеристику с регулированием только углового диапазона коммутации фаэ двигателя.

Формула изобретения

Шаговый электропривод, содержащий шаговый двигатель с датчиком положения ротора, последовательно соединенные блок определения длительности включения, распределитель импулЬсов и усилитель мощности, подключенный к фазам двигателя, причем входы блока определения длительности включения соединены с двумя выходами датчика паложения ротора, третий выход которого соединен с установочным входом распределителя импульсов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования требуемых механических характеристик, введены аналого-цифровой преобразователь и два функциональных преобразователя, а шаговый двигатель снабжен датчиком момента, соединенным через аналого-цифровой преобразователь с входами функциональных преобразователей, выходы которых подключены к дополнительным входам блока,определения длительности включения.

1367126

1367126

Составитель В. Алфимов

ТехРед И. Ходанич

Редактор Н.Швыдкая

Корректор Л. Пилипенко

Заказ 6849/53

Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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