Устройство управления шаговым двигателем

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению шаговыми двигателями. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем контроля большего числа типов неисправностей. Устройство в каждом канале содержит первый 7 и второй 8 ключи, подключающие через первый датчик тока 14 фазу двигателя 9 к шинам 10, 11 источника питания, два диода 12, 13, второй датчик тока 15, суммирующий усилитель 16 и регулятор тока 17, а также общие для пары каналов, работающих в противофазе, компараторы нижнего уровня 20 и верхнего уровня 19, суммирующие резисторы 21 и 22 и общие для всех каналов управления элемент ИЛИ 23 и источник сигналов управления 18. Сигналы тока с фаз двигателей, работающих в противофазе, складываются и сравниваются с пороговыми значениями, что позволяет контролировать неисправности устройства, приводящие к изменению величины и формы тока в обмотках шагового двигателя. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 Р 8/00

ГОСУДАРСТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ( о

6д 4 (л)

6uz1 (21) 4712595/07 (22) 03.07.89 (46) 15.07.91. Бюл. ¹ 26 (72) Е.Ф. Вол одкович, В.С. B ы рвич, Ю.И,Жилинский и П.И.Полетаев (53) 621,313.525 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1372586, кл. Н 02 Р 8/00; 1988.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1111246, кл, Н 02 P 8/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению шаговыми двигателями. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем контроля большего числа типов неисправностей.,, Ы„„1663737 А1

Устройство в каждом канале содержит первый 7 и второй 8 ключи, подключающие через первый датчик 14 тока фазу двигателя 9 к шинам 10, 11 источника питания, два диода 12, 13, второй датчик 15 тока, суммирующий усилитель 16 и регулятор 17 тока, а также общие для пары каналов, работающих в противофазе, компараторы нижнего уровня 20 и верхнего уровня 19, суммирующие резисторы 21 и 22 и.общие для всех каналов управления элемент ИЛИ 23 и источник 18 сигналов управления. Сигналы тока с фаз двигателей, работающих в противофазе, складываются и сравниваются с пороговыми значениями, что позволяет контролировать неисправности устройства, приводящие к изменению величины и формы тока в обмотках шагового двигателя. 3 ил.

1663737

Изобретение относится к управлению . электрическими машинами и может быть использовано в дискретном электроприводе с контролем неисправностей.

Цель изобретения — расширение функ- 5 циональных возможностей путем контроля большего числа видов неисправностей.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства применительно к четырехфазному двигателю; на фиг.2 и 3 — времен- 10 ные диаграммы электрических сигналов,,1оясняющие работу устройства.

Устройство содержит каналы 1 — 4 усилителя и блок 5 обнаружения отказов, включающий в себя каналы 6 по числу пар фаз, 15 включаемых в противофазе.

Каждый из каналов усилителя содержит первый ключ 7, второй ключ 8, подключающие фазу двигателя 9 к положительному 10 и отрицательному 11 полюсам. источника 20 питания, первый 12 и второй 13 диоды, Второй ключ 8 и второй диод 13 соединены с отрицательным полюсом источника 11 питания через первый датчик 14 тока и второй датчик 15 тока соответственно. С датчиками 25

15 и 14 тока соединены соответственно инвертирующий и неинвертирующий входы суммирующего усилителя 16, выход суммирующего усилителя 16 соединен с вторым входом регулятора 17 тока, выходы которого 30 соединены с ключами 7 и 8, а первый вход соединен с первым выходом источника 18 сигналов управления, общего для всех каналов усилителя, Каждый из двух каналов 6 содержит компаратор 19 высокого уровня, 35 компаратор 20 низкого уровня и два суммирующих резистора 21 и 22. Неинвертирующий вход компаратора 19 высокого уровня и инвертирующий вход компаратора 20 низкого уровня соединены вместе и через сум- 40 мирующие резисторы 21 и 22 подключены к выходам суммирующих усилителей 16 двух каналов усилителя, работающих в противофазе. Выходы компараторов 19 и 20 соединены с входами схемы ИЛИ 23. 45

Источник 18 сигналов управления формирует четыре синусоидальных сигнала управления U1, 02, Оз и U4, сдвинутых по фазе на 90 (фиг.2), U = Up+ Up sin (гоt+p), (1) 50 и может быть выполнен по известной схеме, состоящей из двоичного реверсивного счетчика и четырех подключенных к его выходам постоянных запоминающих устройств с цифроаналоговыми преобразователями на 55 выходах.

Четырехканальный усилитель работает в ключевом режиме, При открывании ключей 7 и 8 ток через фазы двигателя 9 увеличивается, сигнал положительной полярности с датчика 14 тока U+ поступает на неинвертирующий вход суммирующего усилителя 16 и усиливается без инвертирования; Когда ключи 7 и 8 закрываются, открываются диоды 6 и 7, начинается спад тока в фазе двигателя 9; сигнал отрицательной полярности с датчика 15 тока Uпоступает на инвертирующий вход суммирующего усилителя 16 и усиливается с инвертированием. На выходе суммирующего усилителя 16 формируется сигнал, соответствующий току в фазе двигателя (фиг,3).

Регулятор 17 тока управляет ключами 7 и 8 так, чтобы форма и амплитуда тока в фазах двигателя 9, а значит, и напряжение на выходе суммирующего усилителя 16 соответствовали управляющему напряжению на входе регулятора 17 тока. Если это условие выполняется, то в точке соединения суммирующих резисторов 21 и 22 напряжение не изменяется во времени и определяется выражением

= — 2(и и Ы"" О

+ Uosin (cut+ л)) = Uo (2)

Если в результате выхода из строя одного из каналов усилителя форма или амплитуда тока в фазе двигателя 9 не соответствует заданной, то U> становится отличным от Uo.

При выполнении условия

Uon.2 < 0 < акоп.1 (3) на выходе всех компараторов имеется низкий уровень напряжения. Значения 4п,1 и

Uo,z выбирают исходя из максимально возможного допустимого несоответствия тока в фазе заданному.

Если это несоответствие больше максимальнодопустимого, то условие (3) не выполняется и на выходе одного из компараторов 19 и 20, а значит, и на выходе схемы ИЛИ 23 появляется высокий уровень напряжения, свидетельствующий о неисправности усилителя.

Таким образом, введение новых элементов и связей позволяет контролировать отклонение величины и формы тока в фазах шагового двигателя в устройствах для управления шаговым двигателем при любой кратности Дробления шага, Это позволяет диагностировать неисправности, связанные с изменением величины и формы тока, причины которых разнообразны и которые не приводят к потере видимой работоспособности, но ухудшают динамические и скоростные характеристики устройства, что приводит к потере точности позиционирования. Поэтому нецелесообразно использовать устройство в системах числового программного управления, графопострои1663737 телях, где необходимы высокая скорость и точность работы, Формула изобретения

Устройство управления шаговым двигателем, содержащее блок обнаружения отказа, источник сигналов управления и многоканальный усилитель, каждый канал которого содержит регулятор тока. соединенный первым входом с соответствующим выходом источника сигналов управления, а выходами — с двумя ключевыми элементами, первый из которых соединяет вывод фазы двигателя с положительным полюсом источника питания, а второй — другой вывод фазы двигателя через первый датчик тока с отрицательным полюсом источника питания, первый диод, соединяющий один из выводов обмотки двигателя с положительным полюсом источника питания, второй диод, подключенный к другому выводу фазы двигателя, отл и ч а ю ще ес я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем контроля большего числа видов неисправностей, в каждый канал усилителя введен суммирующий усилитель и

5 второй датчик тока, соединяющий отрицательный полюс источника питания с вторым диодом и подключенный к инвертирующему входу суммирующего усилителя, к неинвертирующему входу которого подключен пер10 вый датчик тока, а блок обнаружения отказа включает в себя элемент ИЛИ и каналы по числу пар фаз, включаемых в противофазе, каждый из которых содержит по компарато.ру верхнего и нижнего уровня, выходы кото15 рых соединены с входами элемента ИЛИ, неинвертирующий вход компаратора верхнего уровня и инвертирующий вход компаратора нижнего уровня объединены и через одинаковые резисторы подключены к выхо20 дам суммирующих усилителей и к вторым входам регуляторов тока соответствующих каналов усилителя.

1663737

Составитель В,Алфимов

Редактор А.Маковская Техред М;Моргентал Корректор И,Муска

Заказ 2273 Тираж 352 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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