Устройство для позиционного управления шаговым двигателем
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для позиционного управления технологическими механизмами. Цель изобретения состоит в повышении быстродействия путем уменьшения времени переходных процессов при пуске и торможении. Для этого на двигатель при разгоне подается биксированное количество управллюцих импульсов, затем следует фиксированная пауза, после чего подается непрерывная последовательность импульсов на время движения. При торможении сначала прекращается подача импульсов на время фиксированной паузы , татем подается фиксированное количество импульсов, затем прекращается подача импульсов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. S (Л
ССК)З CQBETCHHX
СО!.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
16 65 А1 (19) (И) (Si)S Н 02 Р 8/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4718513/07 (22) 14.07.89 (46) 23.06.91. Бюл. Р 23 (71) !!осковский энергетический институт (72) В.П.Рубцов, Л.В.Еремеева и В.P.ÏèíîâàðîB (53) 62 1.3 13.525 (088.8) (56) Соколов М.М., Рубцов В.П. Лискретный электропривод механизмов электротермических установок. — M.: Знер— гоатомиздат, 1986, с. 28.
Авторское свидетельство СССР !
" 468345, кл. Н 02 P 7/62, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ПОЗИЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ,ВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электроИзобретение относится к управлению электрическими машинамй и может быть использовано в системах позиционного управления технологическими механизмами.
Цель изобретения состоит в повышении быстродействия путем уменьшения времени переходных процессов при пуске и торможении двигателя.
На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для управления шаговым двигателем, на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов на основных элементах схемы, поясняющие работу устройства.
Устройство содержит коммутатор 1 шагового двигателя 2, генератор импульсов 3 с выходом 4, трехвходовые элементы И 5-9, двухвходовый элетехнике и может быть использовано для позиционного управления технологическими механизмами. Цель изобретения состоит в повышении быстродействия путем уменьшения времени переходных процессов при пуске и торможении.
Для этого на двигатель при разгоне подается фиксированное количество управляюцих импульсов, затем следует фиксированная пауза, после чего подается непрерывная последовательность импульсов на время движения. При торможении сначала прекращается подача имгульсов на время фиксированной паузы, затем подается фиксированное количество импульсов, затем прекращается подача импульсов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. мент И 10, элементы ИЛИ 11-13 RSтриггер 14, одновибраторы 15-18, инверторы 19 и 20, реверсивный счетчик импульсов 21.
Генератор импульсов 3 имеет вход
\ задания частоты, выход генератора импульсов связан с первыми входами трехвходовых элементов И 5 и 6 соеэ диненных вторыми входами с шинами вы- 4 бора направления дви;кения вперед (В) CB и назад (Н), а третьими входами — с выходом инвертора 19, подключенного входом к выходу одновибратора 16 подсоединенного входом к выходу од- Й новибратора 15, связанного с выходом элемента ИЛИ 13, входы которого соединены с шинами выбора направления движения В и Н.
Выходы элементов И 5 и 6 соединены с первыми входами элементов ИЛИ 11 и
1658365
12, вторые входы которых связаны с выходами трехвходовых элементов И 7 и 8, а первые входы последних подключены к выходу генератора 3, вторые входы — к выходам RS-триггера, третьи входы — к îðó трехвходового элемента И 9, связанного первым входом с выходом генератора импульсов 3, вторым входом — с выходом одновибратора 18, а третьим входом — с выходом нулевого разряда реверсивного счетчика 21, первый вход которого подключен к выходу двухвходового элемента И 10, подсоединенного входами к выходу од- 15 новибратора 16 и выходу 4 генератора импульсов 3. Второй вход счетчика 21 связан с выходом трехвходового элемента И 9, выход »»нвертора 20, соединенного входом с выходом элемента ИЛИ 20
13, подключен к входу одновибратора
17, связанного выходом с входом одновибратора 18.
Выходы элементов ИЛИ 11 и 12 соединены с входами коммутатора 1, к вы- 25 ходам которого подключены обмотки шагового двигателя 2.
Устройство работает следуюцим образом.
Генератор импульсов 3 вырабатывает уиравляюцие импульсы с заданной частотой fy (см. фиг.2а).
Для движения шагового двигателя 2 вперед (В) или назаг, (Н) в момент времени <. „„ (см. фиг.2б и в) поступает и сигнал с шин выбора направлениях В
35 или Н на соответствующий логический элемент И 5 или 6. Единичньп логический сигнал на одной из шин В или Н разрешает работу коммутатора 1 и, 40 следовательно, двих<ение двигателя 2 в соответствующем направлении. Нулевой сигнал иа обеих шинах В и Н запрещает прохождение импульсов управления
f HB входы коммутатора 1, т.е. ирек >ацает движение.
Подача на входы коммутатора серии импульсов с равными интервалами обеспечивает колебательный переходный процесс пуска с большим перерегулированием по скорости и с медленным за50 туханием. При введении паузы (перерыва в подаче импульсов) (см. фиг.2в, последовательность управляющих импульсов) переходный процесс установления заданной скорости шагового двигателя 2 проходит без иеререгулирования и затухает значительно быстрее, чем ири непрерывной последовательности импульсов управления.
Теоретически»»и исследованиями установлено, что при разгоне, близком к оптимальному, начало паузы «p(от и момента включения ь »»» Л с.or»»» (см. фиг.2г и д) определяются уравнениями Л "ср,= 1+ 2И, где < = t Яо — относительное время, Л (>)о= РИмо„с I — круговая частота соб ственных колебаний; I — приведенный к валу шагового двигателя мо»»ейт инерции; И = И,/И„„,, — относительный момент нагрузки, P — число пар полюсов. Перерыв в подаче импульсов управления в предлагаемом устройстве обеспечивается одновибраторами 15 и 16. При поступлении единичного логическоr<> сигнала на нину В или Н через элемент ИЛИ 13 запускается одновибратор 15, который отсчитывает время c qp первой пачки импульсов (см. фиг.2). Задним фронтом импульса одновибратора 15 запускается одновибратор 16. Сигнал с его выхода через инвертор 19 запрещает через элементы И 5 или 6 подачу импульсов управления на коммутатор на время с o» i . После окончаЛ ния импульса, вырабатываемого одновибратором 16, на коммутатор 1 поступают импульсы с неизменной частотой f<, (см. фиг.2и, к). После окончания всей серии импульсов шаговый двигатель останавливается, причем процесс торможения также сопровол<дается колебаниями и медленно затухает, что сних<ает быстродействие, которое определяется временем от момента прекрацения подачи импульсов до момента полной остановки шагового двигателя. Оитииальное управление процессом тормо><ения с введением дополнительных импульсов после окончания первичной серии импульсов позволяет уменьшить иеререгулирование и время торможения. Исследования показали, что времена настройки одновибраторов 17, 18, определяющие процесс тормоя<ения, могут быть определены для любых шаговых двигателей по выражениям C«,= 1,1+ 1,3 М, со»я 2 1 + 1 3 М о»я 1658365 25 формулаизобретения 1. Устройство для позиционного управления шаговым двигателем, содержащее коммутатор фаз двигателя с входа50 ми управления прямого и обратного движений, генератор импульсон управления с входом задания частоты и две шины выбора направления движения, о т л и я а ю щ е е с я тем, что, с целью поньппения быстродействия путем уменьшения времени переходных процессов при пуске двигателя, в него ввеОсобенностью позиционного управления шаговым двигателем является неизменность числа импульсов первоначальной серии определяющей перемещеУ 5 ние механизма. Этим обусловлено введение в схему реверсивного счетчика 21. Кроме того, схема должна "запомнить", в каком направлении быпо задано движение до начала торможения. С этой целью сигналы на шинах В и Н дублируются RS-триггером. С вьгходов RS-триггера 14 сигналы подаются на вторые входы трехвходовых элементов И 7, 8, формирующих процесс торможения. Для поступления импульсов f н обход о сновных" каналов движения (через И 5 и 6) на первые входы элементов И 7 и 8 подаются импульсы с выхода генератора 3. При снятии сигналов единичного уровня с шины В или H инвертор 20 запускает одновибратор 17 формирующий импульс длительностью ь ср (см. фиг.2ж). Одновибратор 17 запускает одновибратор 18, который формирует импульс длительностью ь o7g,2 (см. Л фиг.2з). Реверсивный счетчик 21 запоминает число импульсов, исключенное из первоначальной серии за время С отп . Поэтому для сохранения неизменным числа импульсов первоначальной сериичисло дополнительных импульсов, поступающих на входы коммутатора 1 через элементы И 7 и 8, контролируется счетчиком 21. Как только число импульсов, поступивШих через элементьг И 7 и 8, станет равным числу импульсов, исключенных при разгоне, счетчик ?1 переходит в нулевое состояние и сигнал нулевого уровня на его. выходе запирает элементы И 7-9, прекращая прохождение импульсов управления на вход коммутатора 1. 45 дены два трехвходовых элемента И, элемент ИЛИ, два одновибратора и инвертор, соединенный выходом с первыми входами обоих элементов If связанных выходами с входами управления прямого и обратного движений коммутатора, вторыми входами — с выходом генератора импульсон, .а третьими — с шинами выбора направления движения, соединенными также с входами элемента ИЛИ, подключенного выходом к входу первого одновибратора, соединенного выходом 1 с входом второго однонибратора, выход которого подключен к входу инвертора. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия путем уменьшения времени процесса торможения двигателя, в него дополнительно введены второй инвертор, RS-триггер, два элемента ИЛИ, три трехвходовых и один двухвходовый элементы И, реверсивный счетчик, третий и четвертый однонибраторы, выход последнего из которых подключен к второму входу третьего дополнительного трехвходоного элемента И, вход четвертого одновибратора через третий однонибратор и дополнительньпЪ иннертор связан с выходом оснонного элемента ИЛИ, соединенного своими входами с входами Rs-триггера, подключеиного выходами к вторым входам первого и нторого дополнительных трехвходоных элементов И, подключенных первыми входами — к выходу генератора импульсон, третьими входами— к выходу третьего дополнительного трехвходового элемента И, связанного также с входом вычитания реверсивного счетчика, ныход которого подключен к третьему входу третьего дополнительного элемента И, соединенного своим первым входом с выходом генератора импульсов, подключенного также к второму входу дополнительного двухвходоного элемента И, соединенного первым входом с выходом второго одновибратора, а выходом — с входом сложения реверсивного счетчика, причем выходы первого и второго дополнительных трехвходовых элементов И подключены к вторым входам дополнительных элементов ИЛИ, связывающих своими первыми входами и выходами входы управления прямого и обратного движений коммутатора с выходами основных трехнходовых элементов И. 1658365 () Ъ) ж) г) г) х) «) к) C ! Lorna! ! !! 1 иг. 2 Составитель H.Ëëôèìîâ Редактор Т.Иванова Техред М,Дидык Корректор I.Иатай Нодписное Заказ 243Ь Тираж 355 ВНИИПИ Государстве ного комиt eга по изобретен:)ям и открытиям лри ГКНТ ГССР 1 1 3() 35, Г1ос кв а, ri(— 35, Раушс хая на б., д. 4/5 Г1роизводственн -и лаге . вский комбинат "Иатент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
