Устройство для управления четырехфазным шаговым двигателем

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления четырехфазным шаговым двигателем с парной коммутацией смежных обмоток. Цель изобретения - упрощение устройства. Устроство содержит генераторр 1, четырехфазный распределитель 2 импульсов, четыре элемента И - НЕ 3, 4, 5, 6, четыре ключевых элемента 7, 8, 9, 10, демпфирующие элементы 15, источник 16 питания, а также счетный триггер 17 и пятый 18 и шестой 19 элементы И - НЕ. Изменением скважности импульсов генератора 1 регулируется длительность включения обмоток двигателя и, следовательно, длительность несимметричного режима коммутации. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 02 P 8/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4712573/07 (22) 03,07.89 (46) 15,07.91, Бюл. ¹ 26 (72) Ю.Ю.Жебрайтис, С.А,Безверхий, В.В,Мельников и Н.А.Марункевич (53) 621,313.525 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1403331. кл. Н 02 Р 8/00, 1988.

Авторское свидетельство СССР № 1309250, кл, Н 02 P 8/00. 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управле, . Ж,, 1663736 Al ния четырехфазным шаговым двигателем с парной коммутацией смежных обмоток, Цель изобретения — упрощение устройства.

Устройство содержит генератор 1, четырехфазный распределитель 2 импульсов, четыре элемента И вЂ” НЕ 3-6, четыре ключевых элемента 7 — 10, демпфирующие элементы

15, источник 16 питания, а также счетный триггер 17 и пятый 18 и шестой 19 элементы

И вЂ” НЕ. Изменением скважности импульсов генератора 1 регулируется длительность включения обмоток двигателя и, следовательно, длительность несимметричного режима коммутации. 2 ил.

1663736 четвертого 6 элементов И вЂ” НЕ, "n,î" — им-( пульсы напряжения на первой 11 и второй

12 обмотках шагового двигателя, Устройство работает следующим образом. 55

В исходном состоянии на выходе генератора 1 и на инверсном выходе счетного триггера 17 устанавливается логический нуль (лог. О), а на прямом выходе счетного триггера 17 и на выходах пятого 18 и шестоИзобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано для управления четырехфазным шаговым двигателем.

Цель изобретения — упрощение устройства.

На фиг,1 показана схема устройства для управления четырехфазным шаговым двигателем с парной коммутацией смежных обмоток; на фиг.2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит генератор 1, четырехфазный распределитель 2 импульсов, вход которого соединен с выходом генератора 1, четыре элемента И вЂ” НЕ 3-6, первый вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом четы рехфазного распределителя 2 импульсов, четыре ключевых элемента 7 — 10, управляющий вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего элемента И вЂ” НЕ 3 — 6, силовой вход каждого ключевого элемента 7 — 10 соединен через одну из обмоток 11 — 14 шагового двигателя и демпфирующие элементы 15 с первым полюсом источника 16 питания, а выходы ключевых элементов 7 — 10 соединены непосредственно с вторым полюсом источника 16 питания, счетный триггер 17 и пятый 18 и шестой 19 элементы И-НЕ, первые входы пятого 18 и шестого 19 элементов

И вЂ” НЕ соединены с выходом генератора 1 и с входом счетного триггера 17, инверсный выход счетного триггера 17 соединен с вторым входом пятого элемента И вЂ” НЕ 18, а прямой выход — с вторым входом шестого элемента И вЂ” НЕ 19, кроме того. выход пятого элемента И вЂ” WE 18 соединен с вторыми входами первого 3 и третьего 5 элементов

И вЂ” НЕ, а выход шестого элемента И-НЕ 19 соединен с вторыми входами второго 4 и четвертого 6 элементов И вЂ” НЕ, Диаграмма "а" на фиг,2 отображает импульсы управления от генератора 1, "в-е"— логические состояния на выходах четырехфазного распределителя 2 импульсов, "f, g" — логические состояния на выходах счетного триггера 17,"h, i" — логические состояния на выходах пятого 18 и шестого 19 элементов

И вЂ” HE, "j-m" — логические состояния на выходах первого 3, второго 4, третьего 5 и

50 го 19 элементов И-Н Е вЂ” логическая единица (лог,"1"), на первом и втором выходах четырехфазного распределителя 2 импульсов— лог,"1", на третьем и четвертом выходах четырехфазного распределителя 2 импульсов — лог."О", на выходах первого 3 и второго 4 элементов И вЂ” НŠ— лог."0", а на выходах третьего 5 и четвертого 6 элементов— лог."1". Ключевые элементы 7 — 10 открываются при поступлении на их входы лог."О".

Следовательно, ключевые элементы 7 и 8 открыты и по обмоткам 11 и 12 шагового двигателя протекают токи. Четырехфазный распределитель 2 импульсов и счетный триггер 17 свои состояния меняют по переднему фронту перепада импульсов управления от лог,"0" к лог."1".

Импульсы управления от генератора 1 с желаемой частотой поступают на входы четырехфазного распределителя 2 импульсов и счетного триггера 17. При этом по фронту перепада каждого импульса управления от лог,"0" к лог."1" выходы четырехфазного распределителя 2 импульсов меняют свои логические состояния с последовательностью 1100, 0110, 0011, 1001, „., а выходы счетного триггера меняют свои логические состояния с последовательностью 01, 10, 01, 01, „, При поступлении первого импульса управления от генератора 1 на вход счетного триггера 17 на его инверсном выходе устанавливается лог" 1", а на прямом выходе— лог."0". При этом на первые входы пятого и шестого элементов 18 и 19 поступает лог,"1", на второй вход пятого элемента И—

НЕ 18 также поступает лог."1", а на второй вход шестого элемента И вЂ” НЕ 19 — лог,"О".

Если на любой из входов элементов 3 — 6, 18, 19 поступает лог,"О", то независимо о г состояния других входов на его выходе устанавливается лог."1", и, наоборот. на выходе элементов И вЂ” НЕ 3 — 6, 18, 19 устанавливается лог,"0", если на все его входы поступает лог."1". Следовательно, при поступлении первого импульса управления от генератора

1 на выходе пятого элемента И-НЕ 18 устанавливается лог."0", а на выходе шестого элемента И вЂ” НЕ 19 — лог,"1". При поступлении первого импульса управления от генератора 1 на вход четырехфазного . распределителя 2 импульсов на его выходах устанавливаются логические состояния последовательностью 0110, т.е, на первом и четвертом выходах четырехфазного распределителя 2 импульсов устанавливается лог,"0", а на втором и третьем его выходах— лог."1", При этом лог."О" поступает на первый и второй входы первого элемента И-НЕ

3, на второй вход третьего элемента И-НЕ 5

1663736

25 уменьшается

40

55 и на первый вход четвертого элемента И—

НЕ 6. Лог,"1" поступает на первый и второй входы второго элемента И вЂ” НЕ 4, на первый вход третьего элемента И вЂ” НЕ 5 и на второй вход четвертого элемента И-HE 6. Следовательно, на выходах первого, третьего и четвертого элементов 3, 5 и 6 устанавливаются лог."1", а на выходе второго элемента И-НЕ

4 — лог."0", т,е. на выходах элементов И-НЕ

3 — 6 поочередно устанавливаются логические состояния последовательностью 1011.

Поскольку ключевой элемент 7 — 10 открывается лишь при поступлении на его вход лог."0", то при поступлении первого импульса управления от генератора 1, т,е. при поступлении лог."1" на входы четырехфазного распределителя 2 импульсов, счетного триг гера 17 и на первые входы пятого и шестого элементов И вЂ” НЕ 18 и 19 первый ключевой элемент 7 закрывается, второй ключевой элемент 8 остается открытым, а третий и четвертый ключевые элементы 9 и 10 остаются закрытыми. При этом ток протекает лишь по второй обмотке 12 шагового двигателя, т.е. лишь вторая обмотка 12 шагового двигателя находится под напряжением, остальные обмотки (11, 13 и 14) шагового двигателя отключены. По окончании первого импульса управления на выходе генератора

1 вновь устанавливается лог,"1", на первые входы пятого и шестого элементов И-НЕ 18 и 19 вновь поступает лог."0". Далее на их выходах независимо от состояния на выходах счетного триггера 17 устанавливается .лог."1". Четырехфазный распределитель 2 импульсов и счетный триггер 17 по окончании первого импульса управления свое состояние на выходах не меняют. При этом лог."0" подается на первые входы первого и четвертого элементов И вЂ” НЕ 3 и 6, лог,"1"— на вторые входы первого и четвертого элементов И вЂ” НЕ 3 и 6 и на первые и вторые входы второго и третьего элементов И вЂ” Н Е 4 и 5. Следовательно, по окончании первого импульса управления на выходах элементов

И вЂ” НЕ 3-6 устанавливаются логические состояния последовательностью 1001. При этом первая и четвертая обмотки 11 и 14 шагового двигателя остаются отключенными, вторая обмотка 12 шагового двигателя остается включенной, а третья обмотка 13 шагового двигателя подключается, т.е. на третью обмотку 13 шагового двигателя подается напряжение.

Из временных диаграмм "а", "и" и "о" на фиг.2 видно, что после отключения предыдущей обмотки 11 шагового двигателя следующая обмотка 13 шагового двигателя включается не мгновенно, а- с временной задержкой. Время задержки здесь равно длительности импульсов управления от генератора 1. Следовательно, путем изменения длительности импульсов управления от генератора 1 одновременно регулируется длительность импульсов напряжения на всех обмотках 11. 12, 13 и 14 шагового двигателя.

Длительность импульсов напряжения на обмотках 11 — 14 шагового двигателя определяется по следующей формуле:

to = 2Ty — ту = 2/fy — ty. где ta — длительность импульсов напряжения на обмотках 11 — 14 шагового двигателя, с;

Ty — период следования импульсов управления от генератора 1, с;

ty — длительность импульсов управления, с;

fy — частота следования импульсов управления от генератора 1, Гц.

Из формулы видно, что с уменьшением скважности импульсов управления или с увеличением их длительности длительность импульсов напряжения на обмотках 11 — 14

Изменение длительности импульсов напряжения на обмотках шагового двигателя приводит к изменению собственной частоты механических колебаний ротора шагового двигателя, что позволяет ему отстраиваться от резонансных частот.

Описанное выполнение устройства позволяет отказаться от делителя частоты, четырех формирователей импульсов, четырех цепей задержки, четырех счетчиков импульсов и трех D-триггеров, имеющихся в прототипе. Кроме того, регулирование длительности импульса напряжения на обмотках шагового двигателя путем изменения скважности импульсов управления от генератора упрощает наладку устройства при изменении длительности импульса напряжения на обмотках шагового двигателя.

Формула изобретения

Устройство для управления четырехфазным шаговым двигателем, содержащее генератор, четырехфазный распределитель импульсов, вход которого соединен с выходом генератора, четыре элемента И-НЕ, первый вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом четырехфазного распределителя импульсов, и четыре ключевых элемента, управляющий вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего элемента И-НЕ, вход каждого ключевого элемента соединен через обмотку шагового двигателя и демпфирующие элементы с первым полюсом источника пита1663736

Составитель В.Алфимов

Редактор А.Маковская Техред М.Моргентал Корректор О.Кундрик

Заказ 2273 Тираж 353. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 1.01 ния, а выход каждого ключевого элемента . соединен непосредственно с вторым полюсом источника питания, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощения, дополнительно введены счетный триггер, пятый и 5 шестой элементы И вЂ” НЕ, причем первые входы пятого и шестого элементов И вЂ” НЕ соединены с входом счетного триггера и выходом генератора, инверсный выход счетно10 го триггера соединен с вторым входом пятого элемента И вЂ” Н Е, прямой выход — с вторым входом шестого элемента И-НЕ, выход пятого элемента И вЂ” НЕ соединен с вторыми входами первого и третьего элементов ИНЕ, выход шестого элемента И вЂ” НŠ— с вторыми входами второго и четвертого элементов И вЂ” НЕ, а генератор выполнен с изменяемой скважностью импульсов.