Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к управлению и,1аговыми двигателями. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования скорости и повьниение точности отработки дробного /75 шага. Устройство в каждом канале содержит основной ключ I, ком.мут фую1иий ток фазы 2 двигателя, датчик 3 тока импульсный регулятор 6 тока, постоянное заио.минающее устройство 7, допо.шительный ключ 8, зарядные диоды 9 и 10, конденсатор 11, разрядный диод 12, разделнтельный диод 13, а также обиьие для все.х каналов реверсивный счетчик 14 и де1лифратор 17 форсировки. На спадаюи ей ветви фазного тока избыточная энергия, накопленная в индуктивностифазы, запасается в конденсаторе и нроис.чодит быстрый спад н медленное нараспание имиу.льсов фазного тока, а на вое.ходяш,ей ветви - быстрое нарастянне .ч мед ленный спад, что обеспечивает высокую точность фор.мирования кривой фазного тока в области высоки.х частот управления. 3 и.п.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4184844/24-07 (22) 2!.01.87 (46) 07.07.88. Бюл. № 25 (72) E. Ф. Володкович, В. С. Вырвич, П. И. Полет-åâ,,М. С. Русинович и В. И. Ясень (53) 621.3! 3.525 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 936341, кл. Н 02 Р 8/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1206949, кл. Н 02 Р 8/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ДРОБЛЕНИЕМ ШАГА (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению щаговыми двигателями. Цель изобретения — расширение диапазона регулирования скорости и повьппение точности отраоотки дробногn п 5

„„SU„„1408517 А 1 шага. Устройство в каждом канале содеросновной ii. Ifn>I 1, KOMi!3TI!ph ющий ток фазы 2 двигателя, датчик 3 ток» импульсный регулятор 6 тока, пос1оян)ни запоминающее устройство 7, дополнительный ключ 8, зарядные диоды 9 и 10. копденсатор 11, разрядный диод 12, разделительный диод 13, а также общие для всех каналов реверсивный счетчик 14 и дешифратор 7 форсировки. На спадакнцсй ветви фазного тока избыточная эн pl ия, накопленная в индуктивности фазы, запасается в конденсаторе и происходит быстрый спад и медленное напал»ние импульсов фазного тока, а н» восходящей ветви — оыстрое нар T;I IIIII. и мед ленный спад, что обеспечивас т вьп окую точность формирования заданной крпнои фазного тока в оол»сти высоких I

1408517

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению шаговыми двигателями с электрическим дроблением шага, и может быть использовано в системах числового программного управления, графопостроителях и т. д.

Цель изобретения — расширение диапа-! она регулирования скорости и повышение

",очности отработки дробных шагов.

На фиг. 1 приведена функциональная ,хема устройства применительно к четырехфазному двигателю; на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов ца основных ункциональных элементах, поясняющие раоту устройства; на фиг. 3 — схема фегц ифратора форсировки.

Устройство в каждом из каналов управ, пения содержит основной ключ 1, соедиенный с фазой 2 двигателя, датчик 3 тоа, включенный между фазой 2 двигателя и нулевой шиной 4, полюс 5 источ ника питания, импульсный регулятор 6 тоka, соединенный входом с выходом постоянного запомрнающего устройства (ПЗУ)

7, дополнительный ключ 8, соединенный с заря ными диодами 9 и 1О, и конденса тор 11, с которым соединен также разрядный диод 12, другой вывод которого соединен с входом ключа 1 и разделительным диодом 13, другой вывод которого подключен к полюсу 5 источника питания.

Другой вход регулятора 6 тока подклю чен к датчику 3, а выход — к управ;ляющему входу ключа 1. Устройство со.держит также общие для всех каналов ,реверсивный счетчик !4, подключенный вхо,дами к шинам 15 тактирования и ши нам 16 реверса, и дешифратор 17 форсировки, соединенный входом с выходом ,счетчика 14 и адресными входами ПЗУ 7 всех каналов, а выходами — с управляющими входами дополнительных ключей 8 всех каналов. Второй зарядный диод 10 и вход дополнительного ключа 8 соединен с нулевой шиной 4, а первый зарядный диод соединяет общую точку ключа 8 и конденсатора 11 с общей точкой фазы 2 и ключа 1.

Импульсные регуляторы 6 тока могут быть как аналоговые, состоящие из цифроаналогового преобразователя и компаратора, так . и цифровые, состоягцие из аналогоцифрового преобразователя и цифровой схемы сравнения.

Дешифратор 17 форсировки формирует сигналы, соответствующие спадающим ветвям фазного тока каждой из фаз (фиг. 2).

Разрядность двоичного реверсивного счетчика 14 выбирается в соответствии с выбранным числом уровней квантования фазных токов, т. е. равна коэффициенту дробления основного шага шагового двигате. я.

В основе работы предлагаемого устройства лежит принцип электрического дробле5

55 пия шага путем ступенчатого изменения токов фаз двигателя, при котором для каждой фазы двигателя формируется по заданному закону эталонный ступенчато-изменяюгцийся периодический ток, который непрерывно сравнивается с фактически протекающим через данную фазу током и по результату сравнения управляется ключевой усилитель этой же фазы так, чтобы фактический ток стремился к заданному значению. Для обеспечения высокой точности формирования заданной кривой фазного тока в области высоких частот на спадающей ветви фазного тока избыточная энергия, запасенная в индуктивности фазы, выводится в конденсатор, который на нарастающей ветви фазного тока используется как источник питания повышенного напряжения.

Роли задатчиков эталонных ступенчатоизменяющихся токов фаз выполняют постоянные запоминаюгцие устройства, в которых может быть записан любой закон изменения токов фаз.

Синусоидальный закон обеспечивает высокую равномерность движения (фиг. 2) .

Устройство работает следующим образом.

Импульсы управления поступают через шину 15 тактирования на счетный вход счетчика !4. Для задания направления вращения двигателя к шине 16 реверса прикладывается единичный или нулевой логический уровень. Информация со счетчика

14 поступает на адресные входы ПЗУ всех каналов управления, с выходов которых считываются коды, соответствующие квантованным эталонным периодическим токам фаз. Эти коды поступают на второй вход регулятора 6 тока, на первый вход которого поступает сигнал с датчика 3 тока. Регулятор 6 тока сравнивает действительное значение тока в фазе 2 двигателя с эталонным и, если последнее больше, на выходе регулятора 6 тока формируется нулевой уровень, открывающий ключ 1 и подключающий фазу 2 двигателя к источнику питания, а если меньше, то высокий уровень, закрывающий ключ 1. Таким образом, обеспечивается импульсное формирование заданного тока в фазах двигателя.

Дешифратор 17 форсировки обеспечивает формирование сигналов, соответствующих нисходящих ветвям фазных токов. В каждом канале эти сигналы закрывают дополнительный ключ 8 на спадающей ветви фазного тока. При открытом ключе ток протекает по цепи: полюс 5 источника питания, диод 13, ключ 1, фаза 2 двигателя, датчик 3 тока, нулевая шина 4. При закрывании основного ключа за счет ЭДС самоиндукции начинается заряд конденсатора 11 по цепи: фаза 2 двигателя, ди140851

3 од 9, конденсатор ll, диод 10, нулевая шина 4, датчик 3 тока, фаза 2 двигателя, т. е. происходит форсированное спадение тока в фазе двигателя, а энергия, запасенная в индуктивности обмотки фазы, выводится в конденсатор 11.

На восходящей ветви фазного тока в каждом канале дешифратор 17 форсировки открывает дополнительный ключ 8, конденсатор 11 при этом оказывается подключенным через разрядный диод 12 параллельно основному источнику питания и выполняет функции дополнительного источника питания повышенного напряжения. При открывании основного ключа 1 начинается разряд конденсатора ll по цепи: конденсатор 11, диод 12, ключ 1, фаза 2 двигателя, датчик 3 тока, нулевая шина 4 источника питания, ключ 8, конденсатор 11.

Энергия, накопленная в конденсаторе 11 на спадающей ветви фазного тока, возвращается в фазу 2 двигателя и обеспечивает 20 форсированное нарастание импульсов тока в ней. При закрывании основного ключа 1 на восходящей ветви фазного тока ток через фазу 2 протекает по цепи: фаза 2 двигателя, датчик 3 тока, нулевая шина 4 источника питания, ключ 8, диод 9, фаза 2, что обеспечивает медленный спад импульсов тока в фазе двигателя вследствие шунтирования ее диодом.

Таким образом, введение новых элементов и связей позволяет на спадающей ветви фазного тока осуществлять быстрый спад и медленное нарастание импульсов фазного тока, а на восходящей ветви быстрое нарастание и медленный спад импульсов фазного тока, что обеспечивает формирование симметричной кривой фазного тока в области высоких частот управления. Это позволяет существенно расширить диапазон регулирования скорости шагового

1> двигателя и повысить точки> гь <»1;>й>т>си дробных шагов. Наряду с этим»овышается КПД.

Формула изобретения

Устройство для управления шаговым двигателем с дробление шага. содержащее источник питания, реверсивный счетчик, шины импульсов тактирования и реверса, каналы управления по числу фаз, каждый из которых включает в себя основной ключ и датчик тока, соединенные последовательно с фазой двигателя, регулятор тока, соединенный входом с датчиком тока, выходом — с управляющим входом ключа, и постоянное запоминающее устройство, подключенное адресным входом к выходу реверсивного счетчика, а выходом — к второму входу регулятора тока, причем шины тактирования и реверса подключены к соответствующим входам реверсивного счетчика, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования скорости и повышения точности отработки дробных шагов, дополнительно введен дешифратор форсировки, а в каждый канал введены дополнительный ключ, конденсатор, два зарядных диода, разделительный и разрядный диоды, соединяющие сигнальный вход основного ключа с полюсом источника питания и одним выводом конденсатора, другой вывод которого соединен посредством одного зарядного диода с выходом основного ключа, посредством дополнительного ключа — с нулевой шиной устройства, с которой через второй зарядный диод соединен также первый вывод конденсатора, а управляющий вход дополнительного ключа соединен с выходом дешифратора форсировки, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика.

l408517

Составитель В. Алфимов

Редактор Н. Тупица Текред И. Верес Корректор А. Тяско

Заказ 3360/56 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж---35, Раугпская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Г!роектная, 4