Устройство для управления шаговым электродвигателем

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам управления шаговыми электродвигателями , и может быть использовано в электроприводах станков с числовым программным управлением, роботов, ма- .нипуляторов и т.д. Цель изобретения состоит в повьппении точности регулирования скорости и положения шагового электропривода. Устройство содержит многоканальный регулятор фазного тока , каждый канал которого включает в себя мостовой усилитель мощности 2, датчик тока 6, задатчик тока 8, аналоговый сумматор 4, релейный элемент 7, блок формирования сигнала реверса тока 9, элементы ИСКЛЮЧАВДЕЕ ИЛИ 11 и 12. Устройство обеспечивает форсированное нарастание и снижение тока обмотки в обоих направлениях с использованием одного датчика тока 6, соединенного с общей точкой схемы. При этом блок 9 разрешает реверс только при нарастании тока, благодаря чему предотвращается его неконтролируемое возрастание. 1 з.п.- ф-лы, 2 ил. Ф (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1410266

А1 (51)4 Н 02 P 8 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4167142/24-07 (22) 23.12.86 (46) 15,07.88. Бюл. № 26 (72) А;Б.Красовский, В.Б.Баль, В.М.Добромыслин и ttJ.À.Ïàðèïîâ (53) 621.313.525 (088.8) (56) Электротехническая промышленность. Сер. Электропривод, 1984, № 10, с. 12-15.

Там же, 1982, №- 3, с. 16-18. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ .ШАГОBbIM ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам управления шаговыми электродвигателями, и может быть использовано в электроприводах станков с числовым программным управлением, роботов, ма.нипуляторов и т.д. Цель изобретения состоит в повышении точности регулирования скорости и положения шагового электропривода. Устройство содержит многоканальный регулятор фазного тока, каждый канал которого включает в себя мостовой усилитель мощности 2, датчик тока 6, задатчик тока 8, аналоговый сумматор 4, релейный элемент

7, блок формирования сигнала реверса тока 9, элементы ИСКЛИЧАНЩЕЕ ИЛИ 11 и 12 ° Устройство обеспечивает форсированное нарастание и снижение тока обмотки в обоих направлениях с использованием одного датчика тока 6, соединенного с общей точкой схемы.

При этом блок 9 разрешает реверс только при нарастании тока, благодаря чему предотвращается его неконтролируемое возрастание. 1 з.п. A-лы, 2 ил.

1410266

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам управления шаговыми двигателями (Um), и может быть использовано в электро5: приводах станков с числовым программным управлением, роботов, манипуляторов и т.д.

Целью изобретения является повышение точности регулирования скорости и положения шагового электропривода и упрощение настройки.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства," на фиг.2 — временкые диаграммы напряжений на выходах элементов и блоков и тока обмотки, Устройство содержит распределитель импульсов 1 и многоканальный регулятор фазного тока, каждый канал которого включает в себя ключевой усили" 20 тель мощности 2, выполненный по схеме моста, в одну из диагоналей которого включена фазная обмотка 3, вторая диагональ подключена к источнику питания, аналоговый сумматор 4, встреч- 25 но направленные диоды 5, датчик тока

6, релейный элемент 7 с зоной нечувствительности, задатчик 8 величины тока, блок 9 формирования сигнала реверса тока, первый вход которого 3Q связан с распределителем импульсов

1, второй вход — с выходом релейного элемента 7, а выход связан с входом инвертора 10 и одним из входов первого элемента ИСКЛИЧАИЩЕЕ ИЛИ 11, второй вход которого и один из вхо, дов второго элемента ИСКЛИЧАЛ!ЕЕ ИЛИ

12 связаны с выходом релейного эле,мента 7, второй вход второго элемен та ИСКЛИЧАИНЕЕ ИЛИ 12 связан с выхо,, дом инвертора 10, выходы элемента

ИСКЛИЧАИЩЕЕ ИЛИ 11 и 12 связаны с входами ключевого усилителя мощности

2. В нулевую шину источника питания включен датчик тока 6, связанный через диод, включенный в прямом направлении, с суммирующим входом аналогового сумматора 4 и через диод, включенный в обратном направлении, — с вычитающим входом аналогового сумма50 тора 4 и с задатчиком величины тока

8. Кроме того, блок формирования сигнала реверса тока 9 включает в себя инвертор 13, элемент И-НЕ 14, два

R-S триггера 15 и 16, элемент ИЛИ 17, элемент задержки 18, причем вход Sтриггера 15 через релейный элемент 7 соединен с выходом аналогового сумматора 4, вход R связан с распределителем импульсов 1, а выход связан с одним из входов элемента И-НЕ 14„ второй вход элемента И-НЕ 14 соединен с R-входом триггера 15, а выход — с

S-входом триггера 16, R-вход которого связан с S-входом триггера 15, а выход — с одним из входов элемента

ИЛИ 17, второй вход которого через инвертор 13 соединен с S-входом триггера 16 а выход через элемент задержки 18 связан с входом инвертора

10 и одним из входов элемента ИСКЛИЧАИЩЕЕ ИЛИ 11.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что в исходном состоянии ток в фазной обмотке 3 равен нулю. Задатчик 8 выдает потенциал, величина которого пропорциональна требуемому значению тока в фазной обмотке 3. При включении устройства триггера 15 и 16 автоматически сбрасываются в нуль. Кроме того, на выходе распределителя импульсов 1 присутствует логический нуль. В этом случае на выходе релейного элемента

7 — логический нуль. Тогда на выходе элемента 12 устанавливается логическая единица, что приводит к открыванию нижнего левого и верхнего правого транзисторов ключевого усилителя мощности 2. Ток в обмотке 3 начинает нарастать в положительном направлении. При достижении током величины I + d 1/2, где Т „„ - требуемое значение тока; 8 I — ширина эоны нечувствительности релейного элемента 7, элемент 7 переключается, на выходе триггера 15 устанавливается логическая единица, сигнал на выходе элемента 12 изменяется на логический нуль, а на выходе элемента

11 — на логическую единицу. Открытые ранее транзисторы закрываются и открывается противоположная пара транзисторов. К нагрузке прикладывается обратное напряжение и ток начинает с спадать, происходит рекуперация энергии из обмотки 3 в источник питания, что соответствует отрицательному импульсу напряжения на выходе датчика 6.

При достижении током величины

I -d I/2 элемент 7 переключается

50I A вновь, что приводит к смене полярности прикладываемого к обмотке 3 напряжения и ток начинает нарастать. Таким образом, происходит импульсная

1. Устройство для управления шаговым электродвигателем, содержащее распределитель импульсов и многоканальный регулятор фазного тока, каждый канал которого включает в себя ключевой усилитель мощности, выполненный по схеме моста, в одну из диагоналей которого включена фазная обмотка шагового двигателя, а вторая диагональ подключена к источнику питания, аналоговый сумматор, датчик тока, релейный элемент, входом связанный с выходом аналогового сумматора, и задатчик величины фазного тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования скорости и положения шагового электропривада, в каждый канал регулятора фазного тока введены инвертор, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два встречно направленных диода, блок формирования сигнала реверса тока, первый вход которого связан с распределителем импульсов, второй вход— с выходом релейного элемента, выход— с входом инвертора и одним из входов первого элемента ИСКЛИЧАК)ЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого и один из входов второго элемента ИСКЛР)ЧАИЩЕЕ ИЛИ соединены с выходом релейного элемента, второй вход второго элемента

ИСКЛВЧАИЩЕЕ ИЛИ подключен к выходу инвертора, выходы элементов ИСКЛИЧАИЦ ЕЕ ИЛИ связаны с входами ключевого усилителя мощности, в HyJIeEyto шину источника питания включен датчик тока, связанный через диод, включенный в прямом направлении с суммирующим входом аналогового сумматора, и через диод, включенный в обратном направлении, — с вычитающим входом аналогового сумматора, соединенного с задатчиком величины тдка.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования сигнала реверса тока содержит дополнительный инвертор, элез 141026 стабилизация тока в обмотки 3 на заданном уровне.

Изменение направления тока в обмотке 3 задается изменением состояния распределителя импульсов 1. При

5 появлении на выходе распределителя импульсов 1 логической единицы изменяется состояние триггера 15 и на его выходе устанавливается нуль. При этом устройство работает, по-прежнему стабилизируя ток на заданном уровне в прежнем направлении.

Как только наступит момент изменения потенциала на выходе элемента 7 с нуля на единицу, элемент 13 переключается, на выходе элемента 14 потенциал изменяется с единицы на нуль, на выходе блока 17 появляется единица и с некоторой задержкой и на выходе блока 18 появляется единица. Это приводит к смене потенциалов на выходе элементов 11 и 12 на противоположные. В конечном итоге это при-водит к смене полярности напряжения, 2б прикладываемого к обмотке 3, в результате чего ток в ней начинает спадать до нуля, а затем нарастать в противоположном направлении со стабилизацией его на заданном блоком 8 уровне описанным способом.

Временные диаграммы работы устройства для случая, когда команда на реверс тока поступает в момент спада тока в обмотке 3, показаны на фиг,2.

Назначение блоков 13-18 — сдвиг команды на реверс тока на некоторый интервал времени для предотвращения аварийной ситуации в устройстве, возникающей при их отсутствии, если 40 бы команда на реверс тока от блока

1 пришла в момент его спадания. В этом случае в обмотке 3 возник бы всплеск тока, ограничиваемый лишь напряжением питания и активным соп- 45 ротивлением фазной обмотки. Блоки

13-18 задерживают реверс тока до переключения моста на рост тока. Длительность временной задержки, формируемая элементом 18, выбирается мини- 5О мально возможной при настройке устройства и служит для исключения совпадения фронтов импульсов, обеспечивая надежную работу устройства.

Предлагаемое устройство благодаря наличию одного датчика тока, расположенного в общей шине источника питания, удобно в настройке, обеспечивает меньший уровень пульсаций выход6

4 ного тока в фазной обмотке ИД и более надежно в работе по сравнении с известными устройствами. Наиболее эффективно устройство в установках с жесткими требованиями к амплитуде колебаний их подвижных частей, вызываемых пульсациями фазных токов ПЩ.

Формула и з обретения

Фи 2

Составитель В.Алфимов

Техред Л. Сердюкова

1 едактор Н.Горват

Корректор О.Кравцова

Заказ 3495/57

Тираж 583

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 1410266 6 мент И-HE элемент ИЛИ, элемент за- рого триггера, R-вход которого свяд ржки, два RS-триггера, S-вход пер- зан с Б-входом первого триггера, выв ro из них через релейный элемент ход — с одним из входов элемента ИЛИ, с единен с выходом аналогового сум- второй вход которого через дополни5 м тора, R-вход-с распределителем им- тельный инвертор соединен с S-входом и льсов, выход — с одним из входов второго триггера, а выход через элеэ емента И-HF, второй вход элемента мент задержки соединен с входом инИ НЕ соединен с R-входом первого вертора и одним из входов первого

R S-входом вто- 1д элемента ИСКЛВЧАИЩЕЕ ИЛИ. !