Устройство для программного управления @ -фазным шаговым двигателем

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано для управления шаговыми двигателями (ШД). Цель изобретения - расширение области применения путем обеспечения управления двигателями с любым числом фаз. Устройство содержит блок 1 задания программ, первый 2 и второй 3 счетчики импульсов, M сумматоров 4, первый 5 и второй 9 инверторы, M мультиплексоров 6 и блок сравнения 8. На выходе переноса сумматора 4-1 и выходе инвертора 5 формируются соответственно спадающий и нарастающий законы изменения токов в обмотках ШД (или, наоборот, в зависимости от направления движения с помощью сумматоров 4-2...4-M обеспечивается необходимый фазовый сдвиг напряжений на выходах мультиплексоров 6-1...6-M. Когда число на выходах старших разрядов двоичного счетчика 3 оказывается равным числу фаз шагового двигателя блок 8 сравнения сбрасывает счетчик 3 в состояние "0". При движении в обратную сторону при прохождении состояний "0" на выходах старших разрядов устанавливается число, равное числу фаз ШД. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51)5 G 05 В 19/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4457506/24-24 (22) 08.07.88 (46) 23.09.90. Бюл. 1» 35 (72) В.В.Ледерер (53) 62.50.55 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1137443, кл. 6 05 В 19/40, 1983, Авторское свидетельство СССР

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

УПРАВЛЕНИЯ m-ФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано для управления шаговыми двигателями (П1Д). Цель изобретения †.расширение области применения путем обеспечения управления двигателями с любым числом фаз. Устройство содержит блок 1 задания программ, Л0„, 1 44 8

2 первый 2 и второй 3 счетчики импульсов, m сумматоров 4, первый 5 и второй 9 инверторы, m мультиплексоров

6 и блок сравнения 8. На выходе переноса сумматора 4-1 и выходе инвертора

5 формируются соответственно спадающий и нарастающий законы изменения токов в обмотках ШД (или, наоборот, в зависимости от направления движения с помощью сумматоров 4-2. ° .4-m обеспечивается необходимый фазовый сдвиг напряжений на выходах мультиплексоров 6-1...6-m). Когда число на выходах старших разрядов двоичного счетчика 3 оказывается равным числу фаз шагового двигателя блок 8 сравнения сбрасывает счетчик 3 в состояние

"О". При движении в обратную сторону при прохождении состояний "0" на выходах старших разрядОв устанавливается число, равное числу фаз ШД, 2 ил.

Е,р

1594488

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано для управления шагоВыми двигателями.

Целью изобретения является расширеwe области применения устройства за счет возможности управлять двигателями с любым числом фаз.

На фиг. 1 изображена функциональHair схема устройства; на фиг. 2— зпюры напряжений для управления трех1 азным шаговым двигателем.

Устройство содержит блок 1 задания рограмм, первый двоичный счетчик 2

Импульсов, второй двоичный счетчик

Э импульсов, основной сумматор 4-1, дополнительные сумматоры 4-2...4-m конвертор 5, мультиплексоры 6-1...б-m, фазные обмотки 7-1...7-ш, блок 8 срав- О ления, инвертор 9, входы 10 задания 4исла фаз .

Устройство работает следующим образом.

Тактовая последовательность высокочастотных импульсов с частотой

Ее непрерывно поступает на вход первого 2 двоичного счетчика, работающего на суммирование, На входы 10 установки числа фаз в двоичном коде подается информация о числе фаз шагового двигателя, например 011 — трехфазный шаговый двигатель, 100 — четырехфазный, 101 пятифазный и т.д.

Исходным является состояние, при котором счетчик 3 находится в нулевом состоянии, на выходе переноса сумматора 4 присутствует нулевой, а на выходе инвертора 5 — единичный

40 потенциалы. На управляющие входы мультиплексора 6-1 подключаются нулевые потенциалы со старших разрядов (фиг. 2, Й и е) и, следовательно, к его выходу подключается его первый канал. Управляющие входы мультиплексора 6-2. соединены с выходами сумматора 4-2. Первые входы последнего соединены с управляющими входами муль- " типлексора 6-1 а на вторые входы

Э

50 в двоичном коде подается единица, которая прибавляется к числу, подаваемому на его первые входы. Следовательно, на управляющих входах мультиплексора 6-2 всегда присутствует число на единицу большее, чем на управ55 ляющих входах мультиплексора 6-1, в данном случае присутствует единица..

Аналогично на управляющих входах каждого пОследующего мультиплексора имеется число на единицу большее, чем у предыдущего мультиплексора.

Следовательно, в первый момент времени на выходе мультиплексора 6-1 присутствует его первый .канал, иа выходе второго мультиплексора — его второй канал, на выходе m-ro мультиплексора б-ш присутствует его m-й канал.

Такое состояние устройства приводит к тому, что через обмотку 7-2 шагового двигателя течет. номинальный ток I а в остальных фазах ток отсутствует. С поступлением первого низкочастотного импульса на вход счетчика 3, в него записывается цифра "1", в,силу чего на выходе переноса сумматора 4 появляются высокочастотные импульсы со скважностью N u частотой Й,с /N, где N — коэффициент пересчета двоичного счетчика -2, а на выходе инвертора 5 — импульсы с той. же частотой, но со скважностью

Так как старшие разряды счетчика

3 не изменяют своего состояния, то через фазу .7-2 двигателя протекает .

N-1 ток равный

Э и а через фазу 7-1

I,è ток - . В остальных фазах двигателя

Ы ток не течет. Все это приводит к тому, что ротор двигателя отрабатывает

I doc дробный шаг,, равный d =, где

d — величина основного шага двигатеос ля, N — коэффициент дробления, величина которого также совпадает с коэффициентом пересчета счетчика 2 и младших разрядов счетчика 3.

С приходом последующих низкочастотных тактовых импульсов в счетчик

3 поочередно записываются цифры с

2-х по N и ток через фазу 7-2 ступенчато уменьшается до нуля, а ток через фазу 7-1 ступенчато увеличивается до

Т {фиг. 2, Ь и с). При поступлении н очередного низкочастотного импульса на вход счетчика 3 происходит переполнение его младших разрядов, и в его старшие разряды эаписьеается единица, а в младшие — нуль. Запись цифры "1" в старшие разряды счетчика 3 приводит к тому, что к выходу мульти55

5 15944 плексора 6-1 подключается его второй канал, к выходу мультиплексора 6-2— его третий канал, .. ° к выходу мультиплексора 6-ш — его первый канал.

По мере поступления низкочастотных импульсов на вход счетчика 3 ток в фазе 7-1 ступенчато уменьшается с I> до нуля, а ток через m-ую фазу 7-m ступенчато увеличивается с нуля до

И всякий раз ротор отрабатывает в среднем поворот на угол o(. .После повторного переполнения младших разрядов двоичного счетчика

3 в его старшие разряды записывается цифра "2". При этом в мультиплексоре

6-1 к выходу подключается третий канал, в мультиплексоре 6.2 — четвертый канал, ... в мультиплексоре

6-(m-1), — первый канал и в мульти- . 20 плексоре 6-m — второй канал.

Таким образом, в любой момент времени ток изменяется в двух смежных фазах, в одной нарастает, в дру-. гой уменьшается; 25

Так продолжается до тех пор, пока число, записанное в старших разрядах двоичного счетчика 3, становится равным числу, подаваемому на входы 10 установки числа фаз. При этом на выхо- 30 де блока 8 сравнения появляется единица,. которая прикладывается к входу

R сброса счетчика 3 и сбрасывает его на нуль. Далее процессы повторяются.

Для обеспечения обратного направления вращения двигателя двоичный счетчик 3 переводится в режим вычитания. В этом случае при переходе дво-.. ичного счетчика 3 через нуль появляется импульс на его выходе переноса, 40 который инвертируется инвертором 9, прикладывается к его входу разрешения установки (фиг. 2, f) и устанавливает его младшие разряды в состояние нуль", а в старшие разРяды за- 45 писывает число, поданное на входы 10 установки числа фаз. Инвертор 9 необходим для согласования уровней выхода переноса и входа разрешения установки. 50

Преимущество устройства,заключается в ом, что оно позволяет управлять шаговыми двигателями с любым числом фаз ° В то время как известное устройство позволяет управлять только двигателями, число фаз которого равно 21, где k = 2, 3, 4, .... Следовательно, расширяется область применения устройства. Предлагаемое

88 6 устройство целесообразно выполнить на число фаэ ш = 8, При этом оно может быть использовано для управления всеми шаговыми.двигателями, а именно трех-, четырех-, пяти-,.шести- и восьмифазными. Если число фаэ ш (8, то часть выходов устройства просто не используется.

Формула и з о б р е т е н и я, Устройство для программного управления ш-фазным шаговым двигателем, содержащее блок задания программ, первый и второй выходы которого подключены к входам первого и второго счетчиков импульсов, разрядные выходы которых подключены к соответству-." ющим входам основного сумматора выход переноса которого подключен непос- редственно к первым информационным входам ш — мультиплексоров и через первый инвертор — к их вторым информационным входам, третьи информационные входы мультиплексоров соединены с шиной нулевого потенциала, а выходы мультиплексоров — с фазными.обмотками шагового двигателя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью . расширения области применения за счет возможности управления двигателями с любым числом фаз, в него введены второй инвертор, m-1 дополнительных сумматоров и блок сравнения, первая группа входов которого соединена с группой выходов старших разрядов второго счетчика .импульсов, с группой управляющих входов первого мультиплексора и с первой группой входов первого дополнительного сумматора, вторая группа входов блоха сравнения соединена с группой входов установки числа фаз и с входами установки старших разрядов которого соединена с шиной низкого потенциала, выход йереноса второго счетчика импульсов через второй инвертор соединен с входом разрешения установки второго счетчика. импульсов, à R-вход соединен с выходом блока сравнения, группы управляющих входов мультиплексоров с второго по m-й соединены с выходами дополнительных сумматоров, первые группы входов дополнительных сумматоров соединены с шиной низкого потенциала, входы младшего разряда — с шиной высокого потенциала, вторая группа вхо-, дов первого дополнительного суммато- ра подключена к выходам старших разря 1594488

Дов второго счетчика импульсов, а йторые группы входов дополнительных сумматоров с второго по (m-1)-й сое-! динены с выходами дополнительных сумматоров соответственно с.первого по (m-2)-й. 1дДД ) дД юс и .С

dg с

Ct

К

Г

Составитель И.Швец

Техред П.Олийнык Корректор Н Ревская

Редактор

М.Бланар

Заказ 2828 Тираж б71 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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