Шаговый электропривод
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в замкнутом дискретном электроприводе. Цель изобретения состоит в упрощении устройства путем устранения датчика положения ротора. Изобретение позволяет определить пространственное положение вращаюш,егося электромагнитного поля и соответствующее ему положение вала шагового двигателя (ШД) 5 путем введения в фазные обмотки ШД фиксированных по частоте и амплитуде высокочастотных колебаний, выделения их из общей цепи питания и определения наименьщего амплитудного значения, пропорционального максимальной магнитной проводимости фазы. В первом варианте устройства высокочастотные колебания подаются от источника 4 и имеют одинаковую амплитуду , но различную частоту. Протекая по обмоткам ШД, они вызывают на сопротивлении 6, включенном в общую цепь питания ШД 5, падение напряжения. Это напряжение пропорционально магнитной проводимости фаз и подается на входы разделительных фильтров 7-10. После выделения соответствующей частоты напряжения подаются на входы блока 11, в котором преобразуются в код, подаваемый на установочные входы коммутатора фаз 3. Во втором варианте устройства источник высокочастотных сигналов и разделительные фильтры 7 - 10 настроены на одну частоту, а сопротивления 6, 13, 14 и 15 включены в цепи обмоток перед объединением их в общую цепь питания 2,3.п. ф-лы, 2 ил. с (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1418884 A 1 11 4 Н 02 Р 8/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Фиа 2
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4184325/24-07 (22) 19.01.87 (46) 23.08 88. Бюл. № 31 (72) М. Н. Качановский, А. Г. Костюковский, В. И. Хомич и В. И. Толкачев (53) 621.313.525 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1252905, кл. Н 02 Р 7/62, 1984.
Авторское свидетельство СССР
¹ 738079, кл. Н 02 Р 5/06, 1980. (54) ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в замкнутом дискретном электроприводе. Цель изобретения состоит в упрощении устройства путем устранения датчика положения ротора.
Изобретение позволяет определить пространственное положение вращающегося электромагнитного поля и соответствующее ему положение вала шагового двигателя (ШД) 5 путем введения в фазные обмотки ШД фиксированных по частоте и амплитуде высокочастотных колебаний, выделения их из общей цепи питания и определения наименьшего амплитудного значения, пропорционального максимальной магнитной проводимости фазы. В первом варианте устройства высокочастотные колебания подаются от источника 4 и имеют одинаковую амплитуду, но различную частоту. Протекая по обмоткам ШД, они вызывают на сопротивлении 6, включенном в общую цепь питания ШД 5, падение напряжения. Это напряжение пропорционально магнитной проводимости фаз и подается на входы разделительных фильтров 7 — 10. После выделения соответствующей частоты напряжения подаются на входы блока ll, в котором преобразуются в код, подаваемый на установочные входы коммутатора фаз 3. Во втором варианте устройства источник высокочастотных сигналов и разделительные фильтры 7—
l0 настроены на одну частоту, а сопротивления 6, 13, 14 и 15 включены в цепи обмоток перед объединением их в общую цепь питания 2. з.п. ф-лы, 2 ил.
1418884
1О
Изобретение 0rHocHTcH к управлению электрическими машинами и может быть использовано в замкнутом дискретном электроприводе.
Цель изобретения — упрощение электропривода путем уcTpaHeíèÿ датчика положения ротора.
1-1а фиг. 1 приведена функциональная схема arlåêòðîïðHâîäa применительно к четырехфазному дннгателк) с общим датчиком тока; на фиг. 2 то же, с датчиками тока фаз.
111аговый электропривод (фиг. 1) содержит задающий блок 1, логический блок 2, коммутатор 3 фаз. источник 4 высокочастотHblx гармонических сигналов, многофазный шаговый двигатель 5, элемент 6 сопротивления, фильгры 7 10 высокой частоты, блок 11 обратной связи, источник 12 постоянноп> тока.
Зада ющи и б.н>к 1 соеди нен выходом выбора направления вращения ротора шагового двигателя с блоком 1! обратной связи, а линиями задания перемещения, скорости и информации 0 состоянии 1нагового электронривода с логическим блоком 2, соедиtleнным входох1 с выходом блока 11 обратной связи, информирую>цнм об изменении сосгояния привода, à выходом с тактовым вхо ц>м коммутатора 3 фаз, к входам обратнои связи которого подключены выходы блока 11 обратной связи и источник 12 постоян1<ого тока, а к выходам - источник 4 высоко(асто-..ных гармонически.; сигналов и фазны обмотки <цагиного двигателя 5, в общую цепь
IIl1Ttl I! H я к0 I 0@01 вкл к>чен<> активное и I H реактнвн(>е cîH!>îòHíëeíttå 6, к выводам которого 110дключены фильтры 7 10 высокой частоты, соединенные выходами с фазными входамн r), Ока 11 обратной связи. Причем источник 1 высоко)аcTОT((hlх гармонических HI надои 110;tK. к>чен вх0.10м к полюсу нсточни ка 12 н ит,1 пня.
Иа фнг " фильтры 7 10 вы окой част0ты 00единены с(н>гвст< твенно с выходами э.(ементов 6 н !3 !5 сопротивлений, нк.(к>ченных в фазные обмотки н>агового двигателя и ;)e,), нодсое lHHeнн M нх к полк>сх нс
T0HíHKa !2 питания.
11! а гоны и э, lектрон рн но I !> Ir>HTae г с,>едукнцим 0()p;I <ом. ! l0 (нгналу «! Отовно ть», передаваемому
НO линн) информации 0 с(>стоянии элект1 01;ривод(1, . <а IdK)llleã0 блока но линии зад.(ния нор.м(",цения и (корости на входные ре< истры логи:.ееKol о блока 2 передает<.я
HH+01) 1altIIH, содержан(ая код, уl.л а поворота
Bdл а н(а го)101(двигателя, код -I ac TQTI I отр боткн -)I010 гла, код количества сбоев нрн его огр(>б0<ке, код сброса и контрольный разряд 11<>лх цнная информация подвергаетс)1 в логи«е(ком блоке 2 свертке и проверке
K0HT!>0.It,HIIv разрядом. При Но 1(>H 55 сигнал «Ошибка передачи», который по ли нии информации о состоянии электропривода передается на вход задающего блока l. После окончания приемки входных сигналов на входе задающего блока 1 снимается сигнал «Готовность», а на вход коммутатора 3 фаз начинают поступать тактовые импульсы. Одновременно на входы обратной связи коммутатора 3 фаз от блока 11 обратной связи подается код, в соответствии с которым по тактовому импульсу, поступающему от логического блока 2, коммутируются фазы шагового двигателя 5. Вал двигателя поворачивается в положение, соответствующее максимальной проводимости магнитной цепи шагового двигателя. Следовательно, индуктивность фазы шагового двигателя 5, по которой в данный момент протекает рабочий ток, является по отношению к другим фазам наибольшей. Одновременно с включением питания электропривода источник 4 высокочастотных гармонических сигналов начинает генерировать в фазные обмотки двигателя фиксированные но частоте и амплитуде высокочастотные гармонические сигналы. Протекая r1o фазным обмоткам двигателя, эти сигналы попадают в общую цепь питания двигателя, вызывая совместно с рабочим током от исгочника 12 питания падение напряжения на элементе 6 сопротивления. Это падение подается на входы фильтров 7 в 10 высокой частоты, в которых выделяются соответствующие фиксированные по частоте гармонические сигналы. Так как амплитудное значение выделенных сигналов определяется сопротивлением магнитной цепи статор ротор двигателя 5, то на фазные входы блока 11 обратной связи подаются сигналы, уровень которых однозначно определяет пространственное положение ротора многофазного шагового двигателя 5. В блоке 11 обратной связи по этим сигналам и сигналу выбора направления, поступаеющему от задающего блока 1 на входы обратной связи коммутатора 3 фаз, вырабатывается код, необходимый для поворота вала шагового (вигareëÿ в требуемом направлении. Изменение кода на выходе блока ll обратной связи вызывает выработку сигнала, подаваемого на информирующий вход логического блока 2. В последнем количество отработанных шагов сравнивается с кодом угла поворота, переданным по линии информации от задающего блока 1. При сравнении шагов электропривод устанавливает на входе задающего блока 1 сигнал «Готовность», при этом все входные регистры логического блока 2 очи(цаются. Если сравнение не произошло, то по следующему опорному тактовому импульсу от логического блока 2 осуществляется поворот вала двигателя,.й в следующие положения (повторяется рабочий цикл электропривода). 1418884 Формула изобретения Составитеаь В..А.тфи(иов Редактор В 11ет ран(Техред И Верее Корректс(р Г Региетник Вака I 4166 55 1 ира(к 5II3 ГIО 1иисное ВII! !11111! 1 О(l дирств«!! H(Hr, кочите(а СССР H((. I(.l!Iv. и «6рет(ний и Открь(тий I l 1Il!5, .ЧО(лва, Ж вЂ” З5, Раун(скан í (6...1 4 5 I11l и(H(r lcl H(HH(l Ilrl!HII р((фнчеслое иредирии(ие, г Х жгород, ка 11роектнав, 4 Если тактовый импульс опережает во времени информирующий импульс от блока 11 обратной связи, то в логическом блоке 2 формируется сигнал сбоя. Количество сбоев сравнивается с кодом количества сбоев При сравнении вырабатывается сигнал «Авария», передаваемый в задающий блок 4. Опережение тактовым импульсом информирующего импульса от блока 11 обратной связи указывает на то, что вал шагового двигателя не провернулся и, как следствие, магнитное сопротивление его фазных обмоток не изменилось. Следовательно, не изменились уровни высокочастотных гармонических сигналов на фазных входах блока 11 обратной связи и, как следствие, код на выходах обратной связи. По тактовому импульсу от логического блока 2 повторяется попытка повторного поворота вала двигателя. Количество попыток определяется кодом количества сбоев. Таким образом достигается взаимно однозначное соответствие между пространственным положением ротора многофазного шагового двигателя и подаваемым на его фазы кодом без установки на его валу датчика обратной связи. Отличие работы привода, изображенного на фиг. 2, состоит в том, что источники 4 высокочастотных гармонических сигналов настроены на одну фиксированнук(частоту, а элементы 6 и 13 15 сопротивления включены в каждую фазу шагового двигателя перед объединением их в общую цепь питания. Этим достигается упрощение устройства 1. Шаговый электропривод, содержащий многофазный шаговый двигатель, задающий блок, логический блок, коммутатор фаз, источник постоянного тока и блок обратной связи, подключенный выходами к входам обратной связи коммутатора фаз, связывающего фазы двигателя с источником постоянного тока и подключенного тактовым входом к одноименному выходу логического блока, соединенного линиями задания перемещения и скорости и линиями информации о состоянии электропривода с задающим блоком, отличающийся тем, что, с целью упрощения путем устранения датчика положения ротора, дополнительно введены источник высокочастотных гармонических сигналов и фильтры высокой частоты по числу фаз, соединенные Выходами с фазными вхо15 дами блока обратной связи, а выходы источника высокочастотных гармонических сигналов соединены с фазами двигателя, причем выход выбора направления задающего блока соединен с одноименным входом блока обратной связи, выход которого, информирующий об изменении состояния привода, соединен с одноименным входом логического блока. 2. Электропривод по и. 1, отличающийся гем, что введен элемент сопротивления, соединяющий ВыВОды фаз ДВигателя с по Iюсом источника питания, источник высокочастотных гармонических сигналов содержит генераторы гармонических сигналов с различной частотой по числу фаз, а фильтры подключены Входами h упомянутому эле30 менту сопротивления. 3. Электропривод по п. 1, отличающийся тем, что источник высокочастотных гармонических сигналов содержит генератор синусоидальных колебаний и разделительные элементы по числу фаз, а в цепь каждой 35 фазы введены элементы сопротивления, соединенные с входами фильтров.
