Устройство для программного управления четырехфазным шаговым двигателем

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для управления станками, оснащенными шаговыми двигателями. Цель изобретения - повышение равномерности движения, точности обработки дробных шагов и равномерности распределения момента по полю четырехфазного шагового двигателя с ненасыщенной магнитной системой. Устройство содержит мультиплексоры 1.2-1.4 первой группы, фазные обмотки двигателя 2.1 - 2.4, счетчик 4, мультиплексоры второй группы 5.1 - 5.3, дешифратор 6, элементы И 7.1 - 7. (4N-2), шину единичного логического потенциала 8, шину 9 нулевого логического потенциала. 7 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„80„„1531072 А1 (51) 4 0 05 В 1У/40

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 жет быть использовано для управления станками, оснащенными шаговыми двигателями. Целью изобретения является повышение равномерности двикения, точности обработки дробных шагов и равномерности распределения момента по полю четырехфазного шагового двигателя с ненасыщенной магнитной системой. Устройство содержит мультиплексоры 1.1-1.4 первой группы фазные обмотки двигателя 2.1-2.4, счетчик

4, мультиплексоры 5.1-5.3 второй группы, дешифратор 6, элементы И 7.17.(4п-2), шину единичного логического потенциала 8, шину 9 нулевого логического готенциала. 7 ил.

1 (21) 4431483/24-24 (22) 15.04.88 (46) 23. 12.89. Вюл. 9 47 (72) В.Ш. Арутюнян, А.З. Мурадян и Г.В. Мнацаканян (53) 621.313. 13-133 ° 3-525 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 601666, кл. С 05 В 19/40, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1020800, кл. С 05 В 19/40, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО

1УПРАВЛЕНИЯ ЧЕТЬ1РЕХФАЗНЫМ ШАГОВЬИ

ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и моОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1531072

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

Цель изобретения — повышение равномерности движенйя, точности отработки дробных шагов и равномерности распределения момента по полю четырехфазного шагового двигателя с ненасыщенной магнитной системой.

На фиг.! представлена функциональная схема устройства для общего случая, когда коэффициент дробления равен К Р Зп, где п1,2,3,...,,. на фиг.2-4 — то же, для случаев соответственно К Р 3(п=1),K рР = 6(n 2), K 9(n3); на фиг. 5-7 — времен9Р ные диаграммы формируемых фазных 20 токов и номограмм результирующих моментов для случаев соответственно

К 9Р 3(n l ), K Р 6(п=2), К Р 9 (пЗ)

Устройство (фиг. 1-4) содержит мультиплексоры 1. 1-1 ° 4 первой группы, 25 выходы которых подключены (непосредственно или через соответствующие усилители мощности) к соответствующим фазным обмоткам 2.1-2.4 двигателя, счетчик 3, тактовый вход которого соединен с входом высокочастотных импульсов тактирования 1 в, реверсив1 ный счетчик 4, выходы двух старших разрядов которого подключены соответственно к управляющим входам всех мультиплексоров 1.1-1.4, а входы

35 тактирования и реверса - соответственно к входам низкочастотных импульсов тактнрования f,< и реверса

"Рев.", мультиплексоры 5. 1-5.3 второй группы, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам младших разрядов реверсивного счетчика 4, дешифратор 6, входы которого подключены к выходам нереверсивного двоичного счетчика 3, и логические элементы И 7.1-7.(4п-2), первый вход первого из которых соединен с первым выходом дешифратора 6, первый вход каждого последующего элемента И 7 соединен с выходом преды50 .дущего элемента И 7, вторые входы с первого 7. 1 по 7.(4п-2)-й, 7.(4n-2) элементов И соединены с выходами дешифратора 6 с второго по (4n-1)-й соответственно, первый, второй,..., (Зп-1)-й, Зп-й информационные входы мультиплексора 5.1 соединены соответственно с выходами элементов И

7. (n — 1), 7.n,...,7. (4n-З), 7. (4n-2), а выход — с четвертым, первым, вторым, третьим информационными входами соответственно мультиплексоров 1.11.4, первый, второй,...,(п-2)-й, (п-1)-й информационные входы мультиплексора 5.2 соединены соответственно с выходами элементов И 7.(п-1), 7.(n-2),..., 7.2, 7.1, и-й информационный вход — с первым выходом дешифратора, (и+1)-й, (n+2)-й,..., (2n+1)"й информационные входы с шиной 8 единичного логического потенциала 8, (2n+2)-й информационный вход — с первым выходом дешифратора, (2п+З)-й, (2п+4)-й, ...,Зп-й информационные входы — соответственно с выходами элементов И 7.1,7.2,..., 7.(n=2}, а выход — с гретьим, четвертым, первым, вторым информационными входами соответственно мульти- . плексоров 1.1-1.4. Первый вход мультиплексора 5.3 соединен с первым, вторым, третьим, четвертым информационными входами соответственно мультиплексоров 1.1-1.4 и подключен к шине 9 нулевого логического потенциала, второй, третий,...,Зп-й информационные входы мультиплексора

5.3 соединены соответственно с выходами элементов И 7.(4a-2),7.(4п-З), ...,7.п, а выход — с вторым, третьим, четвертым, первым информационными входами соответственно мультиплексоров 1.1- I.4 °

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотная тактовая последовательность f непрерывно постув пает на вход нереверсивного двоичного счетчика 3, В результате этого на выходах дешифратора 6 формируются периодические кодовые комбинации с одним нулем и 4п-2 единицами, а на выходах элементов И 7.1-7.(4n-2) прямоугольные высокочастотные широтно-модулированные сигналы (ЫИИ-сигналы) со скважностью соответственно

4п-2 4п-3 2

4п 4n 4п 4п

° ° ° в е Эти ИП1 сигналы и сигналы с первого выхода де4п-1 шифратора со скважностью посту4п пают к соответствующим информационным входам мультиплексоров 5.1-5.3.

Исходным является состояние, при котором реверсивный счетчик 4 находится в нулевом состоянии. Па все

15310 управляющие входы муль гиплексоров

1 ° 1-1.4 и 5.1-5.3 со всех выходов старших и младших разрядов реверсивного счетчика 4 поступают нулевые потенциалы и, следовательно, выбираются их первые каналы. Присутствующие на первых информационных входах

° мультиплексоров 5.1 и 5.2 ЛК-сигнаЗп лы со сквах<ностью — и нулевой по4п тенциал на первом информационном входе мультиплексора 5.3 через их выходы и первые входы определенных мультиплексоров 1.1-1.4 поступают к фаэным обмоткам 2.1-2.4. В результате этого через вторую 2.2 и третью

2 ° 3 фазы двигателя протекают токи

3 — /н, а в остальных двух фазах 2.1 и 2.4 ток отсутствует. Этому состоянию соответствует точка О на фиг. 56, 66, 76.

С поступлением первых Çn-1 низкочастотных импульсов на вход счетчика 25

4 в него поочередно записываются цифры 1,2,...,3п-1. В результате этого поочередно выбираются с второго по Зп-й информационные входы мультиплексоров 5.1-5.3. При этом в 30 мультиплексорах 1. 1-1.4 остаются выбранными первые информационные входы. В силу этого к фазам 2. 1-2.4 двигателя поочередно поступают определенные ЫИИ-сигналы, приводящие

35 к протеканию через них соответствующих токов. Этим состояниям соответствуют точки 1-Çn-1 на фиг. 56, 66, 76.

Этим завершается первая четверть 40 цикла управления четырехфазным двигателем, в результате которой отрабатываются Çn-1 дробных шагов велиdoc чинои d(= ., где Ы ос- основной

45 (конструктивный) шаг двигателя, а п1 у2рЗу ° ° °

Последующий (Çn-й) низкочастотный импульс устанавливает в нулевые состояния младшие разряды счетчика 4, коэффициент пересчета которых равен Зп, и формирует импульс переноса для записи в старших разрядах этого счетчика, коэффициент пересчета которых равен 4, цифры 1.

Благодаря этому выбираются в горые

55 информационные входы мультиплексоров 1.1-1.4. В такт поступления

3п-1 низкочастотных импульсов fq на

72 6 вход счегчика 4 на n+1 выходах его младших разрядов формируются коды, позволяющие поочередно выбрать информационные входы мультиплексоров

5.1-5.3. В результате этого к фазам

2.1-2.4 двигателя поочередно гоступают определенные ШИМ-сигналы,приводящие к протеканию через них соответствующих токов. Этим состояниям соответствуют точки Зп-6п-1 на фиг. 56, 66, 76. Этим завершается вторая четверть цикла управления двигателей, в итоге которой отрабатываются последующие Çn-1 дробных шагов.

Последующие третья и четвертая четверти цикла работы устройства аналогичны описанным первым двум четвертям цикла. Отличия заключаются только в roM, что по старшим разрядам счетчика 4 выбираются третьи и четвертые информационные входы мультиплексоров 1.1-1.4.

После завершения полного цикла управления счетчик 4 обнуливается и вся система устанавливается в нулевое исходное состояние.

Для обеспечения обратного направления вращения -двигателя (реверсирования) меняется на обратный логический потенциал на входе Реверс счетчика 4.

Частота импульсов, подаваемых на вход f высокочасготного тактировав ния, выбирается исходя из величины электромагнитной постоянной времени данного двигателя, а частота импульсов, подаваемых на шину низкочастотных управляющих импульсов, выбирается в соответствии с требуемой скоростью вращения ротора двигателя.

Формула и з обре т е н и я

Устройство для программного управления четырехфаэным шаговым двигателем, содержащее первый, второй, третий и четвертый мультиплексоры первой группы, выходы которых подключены к соответствующим фазным обмоткам двигателя, нереверсивный счетчик, тактовый вход которого соединен с входом высокочастотных импульсов тактирования устройства, и реверсивный счетчик, выходы двух старших разрядов которого годключены соответственно к управляющим входам

1531072 первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров первой группы, а входы тактирования и реверса подключены соответственно к входам низ5 кочастотных импульсов тактирования и реверса устройства, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения равномерности движения, точности от.работки дробных шагов и равномерности распределения момента по полю четырехфазного шагового движителя с ненасыщенной магнитной системой, дополнительно содержит три мультиплексора второй группы, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам младших разрядов реверсивного счетчика, деш11фратор, входы которого подключены к выходам счетчика, 4п-2 элементов И, где n=-1,2,3,..., первый вход первого из которых соединен с первым вьгходом дешифратора, первый вход каждого последующего элемента И соединен с выходом предыдущего элемента И, вторые входы с первого 25 по (4n-2)-й элементов И соединены с выходами дешифратора с второго по (4п-1)-й соответственно, первый,второй,...,(3n-1)-й, Зп-й информационные входы первого мультиплексора 30 второй группы соединены соответственно с выходами (n-1)-го, п-го,..., (4п-3), (4п-2)-го элементов И, а выход — с четвертым, первым, вторым, третьим информационными входами соот35 ветственно первого, второго, третьего, четвертого мультиплексоров первой гру-нпы, первый, второй,..., (n-2)-й, (и-1)-и информационные входы второго мулыиплексора второй группы соединены соответственно с выходами (п-1)-ro, (n-2)-1 o,..., второго, первого элементов И, и-й гн1формационный вход — с первым выходом дешифратора, (п+1)-й, (n+2) й,..., (2п+1)-й информационные входы — с шиной единичного логического потенциала, (2n+2) II информационный вход — с первым вьгходом дешифратора, (2п+З)-й, (2n+4)-й,..., Зп-й 1гнформационные входы — соогветственно с выходами первого, второго, (п-?)-го элементов И, а выход с третьим, 1етвертым, первым, вторым информацио1гными вхолами соответстпенно первого, второго, третьего, че гвер го го муль гиплексоров первой группы, г,ери1й вход третьего мультиплексораа « гopoII группы соединен с перль,I, вторым, третьим, четвертым ин111орма11ио11н1гми входами соответствен11о II<.рвого, второго, третьего, четиертог; мульгиплексоров первой гругшы II подключен к шине нулевого логического потенциала, второй, третий,...Зп-й информационные входы треII.ег мульгиплексора второй группы соединены соответственно с выходами (4n — 2) — гo, (4n-З)-го,...,п-го элементов И, ;I выход — с вторым, третьим. четверты», первым информационными входами соответственно первого, ujoporo, трегьего)четвертого мультиплекC OP O i3 П Е Р В О11 ГР yÏIIÛ .

1531072

153!072!

531072

5ф

Фиг. 5

1531072

Фие. Ю

1531072

Составитель И. Слинько

Редактор Я. Тупица Техред Л.Олийнык Корректор Т. Малец

Заказ 7955/49 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул. Гагарина, 101