Устройство для управления волновым шаговым двигателем

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления волновыми шаговыми двигателями. Цель изобретения - повышение быстродействия и нагрузочной способности двигателя . Устройство содержит источник 15 управляющего сигнала, преобразователь 16 напряжения в частоту, анализатор сигналов управления, элементы И 18, 19, счетчик 2 импульсов, Формирователь 3 импульсов, постоянные запоминающие устройства И, 5, элемент И-НЕ 6, каналы управления 7 и 8, разделительные диоды 9, соединенные с фазовыми обмотками 10. Устройство позволяет управлять волновым шаговым двигателем от аналогового двуполярного сигнала. 4 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 02 P 8/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4767178/07 (22) 12.12.89 (46) 23.12.91. Бюл. ¹ 47 (71) Научно-исследовательский и проектноконструкторский институт автоматизированных систем управления транспортом газа (72) В.С, Байч, Е,Н. Бантюков, В.И. Звездин и Л.Б. Леонтьев (53) 621.313.525(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1403332, кл. Н 02 P 8/00, 1988.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1309250, кл. Н 02 P 8/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ВОЛНОВЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

5U, 1700739 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления волновыми шаговыми двигателями.

Цель изобретения — повышение быстродействия и нагрузочной способности двигателя. Устройство содержит источник 15 управляющего сигнала, преобразователь 16 напряжения в частоту, анализатор 17 сигналов управления, элементы И 18, 19, счетчик

2 импульсов, формирователь 3 импульсов, постоянные запоминающие устройства 4, 5, элемент И вЂ” НЕ 6, каналы управления 7 и 8, разделительные диоды 9, соединенные с фазовыми обмотками 10. Устройство позволяет управлять волновым шаговым двигателем от аналогового двуполярного сигнала. 4 ил., 2 табл.

1700739

Изобретение относится к области элек тротехники и может быть использовано в шаговом электроприводе на основе волновых шаговых двигателей (например, типа ,ДВШ80-0,6; 2ДВШ80-0,6; ЗДВШ80-0,6;

ДВШ50 — 0,04-0,5; ДВШ50 — 0,04-0,25; ДВШ

100-1,6).

Известно устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага, содержащее реверсивный счетчик импульсов, группу программируемых запоминающих устройств, группу цифроаналоговых преобразователей, к первым входам каждого из которых подключены выходы соответствующего программируемого запоминающего устройства, группу регуляторов тока, вторые входы которых соединены с нулевой шиной источника питания, а первый вход каждого из регуляторов тока соединен с выходом соответствующего цифроаналогового преобразователя, обмотки шагового двигателя, первые выводы которых подключены к выходам соответствующих регуляторов тока, а вторые — к полюсу источника питания, датчик положения ротора шагового двигателя, . преобразователь угол-код, к входу которого подключен выход датчика положения ротора шагового двигателя, сумматор, первые входы которого соединены с входами. программируемых запоминающих устройств и с выходами счетчика импульсов, а вторые — c выходами преобразователя угол-код, цифроаналоговый преобразователь, к входу которого подключены выходы преобразователя угол-код, функциональный блок, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, регулятор напряжения, к первому входу которого подключен выход функционального блока, а к второму — полюс источника опорного напряжения, выход регулятора напряжения соединен с вторыми входами цифроаналоговых преобразовател еи"

Недостатками устройства являются ог, раниченные быстродействие и нагрузочная способность вследствие того, что при подаче импульса напряжения на фазовую обмотку фронт наоастания .тока в ней ,затягивается и вследствие того, что после подачи импульса напряжения на фазовую обмотку при движении ротора двигателя происходит уменьшение тока в фазовой обмотке и соответственно момента двигателя.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для управления волновым шаговым двигателем, содержащее источник сигналов управления, делитель частоты, многоканальный коммутатор, каналы управления, первые входы которых соединены с выходом источника сигналов управления и с входом делителя частоты, выход которого подключен к входу многоканального коммутатора, каждый выход которого соединен с вторым входом соответствующего канала управления, источник постоянного напряжения, полюс которого подключен к первым выходам каналов управления, фазовые обмотки, демпфирующие диоды, аноды которых соединены с нулевой шиной источника постоянного напряжения и с вторыми выводами фазовых обмоток, первый вывод каждой из которых подключен к выходу соответствующего канала управления, каждый из которых состоит из счетчика импульсов. формирователя длительности импульсов, источника единичного сигнала, триггера, элемента задержки, ключа и элемента И, выход которого соединен со входом сброса счетчика импульсов, к тактовому входу которого подключен первый вход канала управления, второй вход которого соединен с входом формирователя длительности импульсов, выход которого подключен к тактовому входу триггера и к входу элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом элемент" И, к первому входу которого подключен нулевол выход триггера. единичный выход которого соединен с входом ключа, первый выход которого подключен к первому выходу канала управления, второй выход которого соединен со вторым выходом ключа, источник единичного сигнала подключен к информационному входу триггера, вход сброса которого соединен с выходом счетчика импульсов .

Недостатком известного устройства являются ограниченное быстродействие и нагрузочная способность двигателя вследствие того, что прл подаче импульса напряжения на фазовую обмотку фронт нарастания тока в ней затягивается и вследствие того, что после подачи импульса напряжения на фазовую обмотку при движении ротора двигателя, происходит уменьшение тока в фазовой обмотке и соответственно момента двигателя, Целью изобретения является повыше ние быстродействия и нагрузочной способности двигателя путем подачи форсирующих импульсов, Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления волновым шаговым двигателем, содержащее блок управления, счетчик импульсов, формирователь импульсов, первое постоянное запоминающееустройство, первые каналы управления, к первому входу каждого из которых под1700739

10

55 ключен соответствующий выход первого постоянного запомикающего устройства, фазовые обмотки, нулевую шину источника питания, которая соединена с вторыми входами первых каналов управления, отрицательный полюс источника питания, положительный полюс источника питания, который подключен к первым выводам фазовых обмоток, введены второе постоянное запоминающее устройство, элемент И-НЕ, вторые каналы управления и развязывающие диоды, катод каждого из которых подключен к выходу соответствующего первого канала управления, вторые входы которых соединены с первыми входами вторых кана- 1 лов управления, третьи входы которых соединены с выходом элемента И вЂ” HE, к первому входу которого подключен выход формирователя импульсов, вход когорого соединен с четвертым выходом блока управления, пятый выход которого подключен ко второму входу элемента И вЂ” НЕ и к четвертому адресному входу первого постоянного запоминающего устройства, первый, второй и третий адресные входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим адресными входами второго постоянного запоминающего устройства и с первым, вторым и третьим соответственно выходами счетчика импульсов, к суммирую- 3 щему и вычитающему входам которого подключены первый и второй соответственно выходы блока управления, третий выход которого соединен с четвертым адресным входом второго постоянного запоминающего устройства, каждый выход которого подключен ко второму входу соответствующего второго канала управления, четвертые входы которых соединены с отрицательным полюсом источника питания, выход каждого из вторых каналов управления соединен с анодом соответствующего развязывающего диода и со вторым выводом соответствующей фазовой обмотки, Сопоставительный анализ с известным устройством показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием второго постоянного запоминающего устройства, элемента И вЂ” НЕ, вторых каналов управления и развязывающих диодов и их связями с остальными элементами схемы.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема каналов управления; на фиг.

3 — порядок чередования управляющих импульсов при восьмифазном включении; на фиг. 4 — формы импульсов напряжения на выходе коммутирующего устройства при активной нагрузке. равной сопротивлениюфазовой обмотки двигателя, и,форма импульсов тока в фазовых обмотках двигателя при восьмифазном включении.

Устройство для управления волновым шаговым двигателем (фиг. 1) содержит блок

1 управления, счетчик 2 импульсов, к суммирующему входу которого подключен первый выход блока 1 управления, второй выход которого соединен с вычитающим входом счетчика 2 импульсов, формир ватель 3 импульсов, к входу которого подключен четвертый выход блока 1 управления, первое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 4, второе постоянное запоминающее. устройство (ПЗУ) 5, первый, второй и третий адресные входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим адресными входами ПЗУ 4 и с первым, вторым и третьим выходами соответственно счетчика импульсов 2, элемент И вЂ” НЕ 6, к первому входу которого подключен выход формирователя 3 импульсов, первые каналы 7 — 1,.„, 7 — 8, первый вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом первого

П ЗУ4,вторые каналы 8-1,...,8-8упрввления, ктретьич входам которых подключен выход элемента

И-НЕ 6, второй вход которого соединен с четвертым адресным входом первого ПЗУ 4 и с пятым выходом блока 1 управления, тре- тий выход которого подключен к четвертому адресному входу второго ПЗУ 5, каждый выход которого соединен с вторым входом соответствующего второго канала 8 — 1,..., 8 — 8 управления, развязывающие диоды 9 — 1,..., 9 — 8, к катоду каждого из которых подключен выxoä соответствующего первого какала 7—

1...„7-8 управления, фазовые обмотки 101,..., 10 — 8 шагового двигателя, второй вывод каждой из которых соединен с акодом соот- . ветствующего диода 9 — 1,..., 9 — 8 и с выходом соответствующего второго канала 8-1..... 88 управления, нулевую шину 11 источника питания, которая подключена к вторым входам первых каналов 7-1,..., 7 — 8 управления и к первым входам BTopblx каналов 8 — 1„„, 8 — 8 .управления, отрицательный полюс 12 источника питания, который соединен с четвертыми входами вторых каналов 8 — 1,.... 8 — 8 управления, положительный полюс 13 источника питания, который подключен к первым выводам фазовых обмоток 10-1,. „

10 — 8. Кроме того, устройство содержит блок

14 демпфирования, к первому входу которого подключен полюс 13 источника питания, а к втооым входам — аноды развязывающих диодов 9-1,, 9-8.

Блок 1 управления предназначен для выработки сигналов управления шаговым двигателем и содержит источник 15 сигналов управления, преобразователь 16 сигнала управления в частоту, анализатор 17

1700739 сигналов управления, вход которого соединен с выходом источника 15 сигналов управления и с входом преобразователя 16 сигнала управления в частоту, элемент И.18, к первому входу которого подключен первый выход преобразователя 16 сигнала управления в частоту. элемент И 19, первый вход которого соединен с вторым выходом преобразователя 16 сигналов управления в частоту, третий выход которого подключен к четвертому выходу блока 1 управления, пятый выход которого соединен с вторым выходом анализатора 17 сигналов управления, с третьим входом элемента И 19 и с третьим входом элемента И 18, выход которого подключен к первому выходу блока 1 управления, третий выход которого соединен с первым выходом анализатора l7 сигналов управления, с вторым входом элемента И 18 и с вторым входом элемента И 19, выход которого подключен к второму выходу блока

1 управления.

Источник 15 сигналов управления предназначен для формирования сигналов управления в том виде, который необходим в конкретном случае использования предлагаемого устройства or сигналов датчика и сигналов от блока наладки (не показан), например, для преобразования сигнала, задаваемого величиной и полярностью тока (изменяющегося от -20 до 20 мл),в сигнал в виде напряжения, при этом величина напряжения определяет скорость отработки угла шаговым двигателем, полярность — направление отработки, а длительность сигнала— веллчину угла. Принято, что положительная полярйость тока и, соответственно напряжения, соответствует правому вращению шагового двигателя, названному "Вперед", а отрицательная полярность — левому вращению, назван ному "Назад".

Преобразователь 16 сигнала управлеHNsI в частоту предназначен для преобразования сигнала управления, например напряжения, в частоту и выдает на свой первый выход частоту при положительном напряжении, на второй выход при отрицательном напряжении на входе, на третий — при напряжении, отличном от нулевого, независимо от его полярности, Анализатор 17 сигналов управления предназначен для выработки сигнала о направлении отработки угла шаговым двигателем и сигнала о том болыше или нет величина сигнала управления по модулю установленных пределов зоны фиксированной стоянки 0-0,5 мА, т,е. значения сигнала управления от — 0,5 до 0,5 мА считаются зоной нечувствительности и при величине сигнала управления, меньшей 0,5 мА по модулю, считается, что сигнал управления равен "0".

Первые каналы 7-1,..., 7-8 управления одинаковы по составу, например первый со5. держит элемент 20-1 гальванической развязки, вход которого соединен с первым входом канала 7-1 управления, ключ (ключевой элемент) 21-1, выход которого подключен к выходу канала 7 — 1 управления, второй

10 вход которого соединен с вторым входом ключа 21-1, к первому входу которого подключен выход элемента 20-1 гальванической развязки.

Вторые каналы 8 — 1...„8 — 8 управления

15 одинаковы по составу, например первый содержит элемент 22-1 гальванической развязки, первый вход которого соединен с вторым входом канала 8 — 1 управления, третий вход которого подключен к второму вхо20 ду элемента 22 — 1 гальванической развязки, ключ (ключевой элемент) 23 — 1, первый вход которого соединен с первым входом канала

8 — 1 управления, стабилизатор 24-1 тока, второй вход которого соединен с четвертым

25 входом канала 8 — 1 управления, к выходу которого подключен выход стабилизатора

24 — 1 тока, первый вход которого соединен с выходом ключа 23 — 1, к второму входу которого подключен выход элемента 22 — 1 галь30 ванической развязки.

Второй вход элемента И 18 является инверсным, т.е. при наличии на этом входе единичного сигнала элемент И 18 закрыт, а при отсутствии единичного сигнала (нали35 чии нулевого сигнала) элемент И 18 открыт по этому входу, Счетчик 2 импульсов по суммирующему и вычитающему входам работает от передних фронтов импульсов, поступающих на

40 эти входы.

Формирователь 3 импульсов является формирователем импульсов переднего фронта, т.е. он выдает импульс установленной длительности т при появлении импуль45 са на его входе (импульса с че1вертого выхода блока t управления). Импульсы, выдаваемые формирователем 3, используются для формирования требуемой длительности переднего фронта импульса

50 тока (увеличения крутизны фронта) в фазовых обмотках 10-1,..., 10-8 шагового двигателя и для коррекции вершины импульса тока (уменьшения неравномерности вершиHbt импульса) в фазовых обмотках 10-1..., 55 10-8. Величина импульса 1 выбирается исходя из необходимой длительности фронта импульса в фазовой обмотке шагового двигателя при предельной приемистости с учетом того, что амплитуда импульса тока в фазовой обмотке во время действия импуль170О739

10 ключен коллектор транзистора 31 — 1, эмиттер которого соединен с вторым выводом резистора 30 — и через второй вход ключа

21 — i с нулевой шиной 11 источника питания.

Элемент, 22-! гальванической развязки предназначен для гальванической развязки цепей выработки импульсов, с помошью которых формируются форсирующие импульсы тока в фазовых обмотках 10-t шагового двигателя, и выходных цепей, непосредственно формирующих форсирующие импульсы тока в обмотках 10 — i.

Элемент 22-1 гальванической развязки со-. держи;1 оптрон 32-i, первый вывод которого соединен с первым входом элемента 22 — t (и далее с вторым входом канала 8-t управления), а второй — co вторым входом элемента

22 — i (и далее с третьим входом канала 8-t управления), резистор 33 — i, первый вывод которого соединен с нулевой шиной 11 источника питания, резистор 34 — i, второй вывод которого подключен.к отрицательному полюсу 12 источника питания, резистор 35i, первый вывод которого соединен с выводом оптрона 32-i, четвертый вывод которого подключен к первому выводу резистора 34-i и к второму выводу резистора 35-i, третий вывод оптрона 32 — l подключен к второму выводу резистора 33-i и к выходу элемента

22 — i.

Ключи 23 — i предназначены для формирования форсирующего импульса тока в обмотках 10 — 1 шагового двигателя. Ключ 23 — i содержит резистор 36 — i, первый вывод которого подключен к первому входу ключа 23-l (и далее к нулевой шине 11 источника питания), транзистор 37-i, база которого соединена с вторым входом ключа 23 — 1, выход, которого подключен к коллектору транзистора 37 — i, эмиттер которого соединен с вторым выводом резистора 36 — i.

Стабилизаторы 24-i тока предназначены для стабилизации тока форсирующих им- . пульсов в фазовых обмотках 10-I шагового двигателя. Стабилизатор 24 — тока содержит стабилитрон 38 — !, резистор 39 — i, транзистор 40-i, база которого подключена к первому входу стабилизатора 24 — (тока и к первым выводам стабилитрона 38 — I и резистора 39-t, резистор 41-I, первый вывод которого соединен с эмиттером транзистора

40 — !, коллектор которого подключен к выходу стабилизатора 24-iтока,,второй вход которого (подключенный к четвертому входу канала 8-i управления) соединен с вторыми вы водамл стабилитрона 38-I, резистора 39i и резистора 41-i.

Вспомогательный источник питания, полюс 25 которого показан (фиг.21представляетсо. са, выдаваемого формирователем 3, не должна превышать допустимого значения 1+ Л I, и для двигателей ДВШ80-0,6 равна - 100 мкс, Демпфирующий блок 14 предназначен для коррекции спада импульса тока в фазовых обмотках 10 — 1..., 10-8 шагового двигателя.

В ПЗУ 4 и 5 предварительно записывается информация, обеспечивающая формирование на их выходах импульсов в необходимом порядке с установленнол длительностью и полярностью. В табл, 1 приведена информация, записанная в ПЗУ 4, а в таол. 2 — в ПЗУ 5.

Таким образом, в ячейке от 0000 до 0111

ПЗУ 4 записана информация, обеспечивающая выдачу нулевого сигнала на один из

i5 выходов ПЗУ 4, в ячейках от 1000 до 1111

ПЗУ 4 записана информация, обеспечлвающая выдачу нулевого сигнала на три из восьми выходов ПЗУ4. В ячейках от 0000до

0111 ПЗУ 5 записана информация, обеспечивающая выдачу единичного сигнала на два из восьми выходов при отработке угла

"Вперед", а в ячейках от 1000 до 1111 ПЗУ 5 записана информация, обеспечивающая

o ûäà÷ó едлничного сигнала на два выхода из восьми при отработке угла "Назад".

Элементы 20-i гальванической развязки(= 1, 2,... 8), предназначены для гальванической развязки цепей выработки импульсов управления, с помощью которых формлруются импульсы тока в фазовых об35 мотках 10 — шагового двигателя, и выходных цепей, непосредственно формирующих импульсы тока в фазовых обмотках 10 — i. Элемент 20-i гальванической развязки содержит полюс 25 вспомогательного исвод которого соединен с полюсом 25 вспомогательного источника питания, резистор 27 — i, первый вывод которого подключен к положительному полюсу 13 источника питания, оптрон 28 — i, первый вывод которого соединен с вторым выводом резистора

26 — i, второй — с входом элемента 20 —, третий — с вторым выводом резистора 27 — i, резистор 29 — i, первый вывод которого под50 ключен к пятому выводу оптрона 28 — i, четвертый вывод которого соединен с вторь,м выводом резистора 29 — i и с выходом элемента 20 — I гальванической развязки, Ключи 21 — i (фиг, 2) предназначены для формирования импульсов тока, выдаваемых в фазные обмотки 10 — шагового двигателя, Ключ 21-i содержит резистор 30-i и транзистор 31-i, база которого соединена с первым выводом резистора 30 — l и первым входом ключа 21 — i, к выходу которого подточника питания, резистор 26 — i, первый вы- 40

1700739 бой источник питания дискретных элемен. тов устройства.

Источник питания, положительный полюс 13 которого, отрицательный полюс 12 и нулевая шина 1.,показаны на фиг.1ррщставлмг со- 5 бой источник питания фазовых обмоток шагового двигателя. Между положительным полюсом

13 и нулевой шиной 11 напряжение составляет 12 В, между нулевой шиной 11 и отрицательным полюсом 12 напряжения 10 составляет 27 B.

Кроме того, показаны на оси ТИ вЂ” тактовые импульсы (импульсы, поступающие на один из входов счетчика 2 импульсов), на осях 1,..., 8 — импульсы, подаваемые в фаэо- 15 вые обмотки шагового двигателя (фиг. 3), на оси А — тактовые импульсы; на оси  — импульсы напряжения на выходе коммутирующего устройства при активной нагрузке, равной сопротивлению фазовой обмотки, 20 на оси С вЂ” форма импульсов тока в фазовой обмотке двигателя при восьмифазном включении двигателя (фиг; 4).

Принцип действия двигателя основан на дискретном изменении электромагнит- 25 ного поля в воздушном зазоре посредством последовательного возбуждения фаз обмотки статора импульсами тока, волновой деформации гибкого ротора в направлении поля и кинематйческих преобразованиях в 30 волновой зубчатой передаче, .Импульсное возбуждение фаз обеспечивается подачей импульсов в последовательности, приведенной на фиг. 3, т,е. импульсы тока должны поступать в три из восьми фазовых обмоток 35 статора, направление вращения определяется порядком чередования импульсов тока о фазовых обмотках статора, на фиг., За приведен порядок чередования импульсов для правого вращения (" Вперед" ), на фиг. Зб — 40 для левого вращения (" Назад" ). Форма импульсов напряжения на выходе коммутирующего устройства при активной нагрузке, равной сопротивлению обмоток фаэ двигателя, и форма импульсов тока в фазовых 45 . обмотках двигателя при восьмифазном оключении приведена на фиг, 4, При поступлении импульсов тока в обмотки двигателя в соответствии с одним из ориведенных порядков в воздушном зазоре 50 двигателя создается дискретно вращающееся магнитное поле и ротор, деформируясь, совершает волновое движение синхронно с полем статора. Удержание двигателя в заданном положении происходит при подаче 55 в обмотки тока, величина которого определяется статическим моментом на валу двигателя, который должен этот двигатель обеспечить, так как предлагаемое устройство предназначено для двигателя, статический момент которого равен 0,8 Нм и обеспечивается при токе меньшем 0,9 А, а ток в каждой обмотке равен 1,2 А, то для удержания двигателя в режиме фиксированной стоянки достаточно, чтобы была включена одна фазовая обмотка (средняя из трех включенных при данном коде адреса, записанном в счетчике 2).Таким образом, устройство для управления волновым шаговым двигателем должно обеспечивать работу двигателя во всех трех предусмотренных режимах: вращение

"Вперед", вращение "Назад" и фиксирован ной стоянки.

Предварительно рассматривают работу блока 1 управления.

При сигнале управления, находящемся в зоне нечувствительности (в случае токового сигнала — при токе по модулю меньшем

0,5 мА, например), т.е. при необходимости обеспечить режим фиксированной стоянки двигателя на втором выходе анализатора 17 сигналов управления находится нулевой сигнал, соответственно на пятом выходе блока 1 управления также нулевой сигнал, элементы И 18 и 19 закрыты и, если преобразователь 16 выдает импульсы, то они не проходят на первый и второй выходы блока

1 управления, на третьем выходе может быть и нулевой, и единичный сигнал.

Если сигнал управления становится положительным и по модулю большим границы зоны нечувствительности, т,е. при необходимости обеспечить вращение двигателя "Вперед", на втором выходе анализатора 17 сигналов управления и на пятом выходе блока 1 управления появляется единичный сигнал, напервом выходе анализатора 17 сигналов управления и на третьем выходе блока 1 управления появляется нулевой сигнал, Преобразователь 16 сигнала управления начинает выдавать на свои первый и третий выходы импульсы. Импульсы с первого выхода преобразователя 16 сигнала управления через элемент И 18 проходят на первый выход блока 1 управления, импульсы с третьего выхода преобразователя

16 сигнала управления поступают на четвертый выход блока 1 управления. На второй выход блока 1 управления импульсы не выдаются.

Если сигнал управления становится от рицательным и по модулю большим границы зоны нечувствительности, т.е. при необходимости обеспечить вращение двигателя "Назад", на втором выходе анализатора 17 сигналов управления и на пятом выходе блока 1 управления появляется единичный сигнал, на первом выходе анализатора 17 сигналов управления и на третьем

1700739

10

40

50. выходе блока 1 управления появляется единичный сигнал, Преобразователь 16 сигнала управления начинает выдавать на свой второй и третий выходы импульсы. Импульсы с второго выхода преобразователя 16 сигнала управления через элемент И 19 проходят на второй выход блока 1 уп равл ения, импульсы с третьего выхода преобразователя 16 сигнала управления поступают на четвертый выход блока 1 управления. На первый выход блока 1 управления импульсы не выдаются.

Устройство для управления волновым шаговым двигателем работает следующим образом.

За исходное принимают состояние устройства при обеспечении им режима фиксированной стоянки двигателя.:В этом случае, как указывалось,на первом, втором и четвертом выходах блока 1 управления отсутствуют импульсы, на пятом выходе блока 1 управления находится нулевой сигнал, на третьем его выходе может быть нулевой или единичный сигнал. Счетчик 2 импульсов может находиться в произвольном положении, для определенности принимают, что счетчик 2 импульсов находится в нулевом положении, Тогда на входах ПЗУ 4 имеется код

0000 и только на втором выходе его имеется нулевой сигкал, какие сигналы находятся на выходах ПЗУ 5 не имеет значения, так как вторые каналы 8 — 1..., 8-8 управления закрыты единичным сигналом с выхода элемекта

И-НЕ 6. Через оптрон 28-2 элемента 20 — 2 гальванической развязки канала 7 — 2 управления протекает ток, вследствие этого открыт транзистор 31-2 ключа 21 — 2 канала

7 — 2 управления и поэтому протекает ток от полюса 13 через фазовую обмотку 10-2 к нулевой шине 11 источника питания, При необходимости обеспечить вращение двигателя "Вперед" блок 1 управления, как указывалось, выдает единичный сигнал на пятый выход, нулевой сигнал на третий выход и начинает выдавать импульсы на первый и четвертый выходы. При появлении единичного сигнала на пятом выходе блока

1 управления ПЗУ 4 переключается на выдачу импульсов нулевого уровня на три выхода одновременно и, так как на его входах оказывается код 1000, то выдает нулевые сигналы еще и на первый и третий выходы, открываются первый 7 — 1 и третий 7 — 3 каналы управления и начинает протекать ток через фазовые обмотки 10 — 1 и 10 — 3. Кроме того, так как на третий выход блока 1 управления выдается нулевой сигнал, то устанавливаются единичные сигналы на втором и третьем выходах ПЗУ 5, Первый импульс с первого выхода блока 1 управления записывает в счетчик 2 код 0001 и, вследствие того, появляется единичный сигнал на первом и нулевой сигнал на четвертом выходах и сохраняется нулевой сигнал на втором и третьем выходах ПЗУ 4, а также появляется нулевой сигнал на втором и единичный сигнал на четвертом выходах и сохраняется единичный сигнал на третьем выходе ПЗУ 5, Прекращается протекание тока через оптрон элемента 20 — 1 гальванической развязки, закрывается ключ 21 — 1 и прекращается ток через обмотку 10 — 1. Появляется ток через оптрок элемента 20 — 4 гальванической развязки, открывается ключ 21 — 4 канала 7-4 управления и начинает протекать ток через обмотку 10-4. Кроме того, импульс с выхода формирователя 3 вызывает появление на выходе элемента lfl — НЕ 6 нулевого импульса, и вследствие этого возникают импульсы тока через оптроны 32-3 и 32 — 4 элементов

22-3 и 22-4 гальванической развязки, открываются ключи 23 — 3 и 23 — 4 и стабилизаторы тока 24-3 и 24-4 каналов 8 — 3 и 8-4 управления соответственно, обмотки 10 — 3 и

10 — 4 оказываются подключенными между положительным 13 и отрицательным 12 полюсами источника питания и в них возникает импульс тока большой амплитуды, После окончания импульса ка выходе элемента ИНЕ 6 прекращается ток через оптроны элементов 22-3 и 22 — 4 гальванической развязки, закрываются ключи 23-3 и 23 — 4 и стабилизаторы 24-3 и 24-4 тока и обмотки

10 — 3 и.10 — 4 оказываются подключенными между положительным полюсом 13 и нулевой шиной 11 источника питания. Далее устройство работает акалогично описанному.

Последующие импульсы, поступающие на суммирующий вход счетчика 2 импульсов,. изменяют его содержимое и при каждом изменении включаются и выключаются каналы 7 — 1,..., 7-8 и 8-1,..., 8 — 8 управления, соответствующие сигналам ка выходах ПЗУ

4 и 5 и в соответствующие обмотки выдаются импульсы в установленном порядке.

При необходимости обеспечить вращение двигателя "Назад" блок 1 управления, как указывалось, выдает единичный сигнал на третий и на пятый выходы и начинает выдавать импульсы на второй и четвертый выходы. Устройство работает в этом случае аналогична описанному только, так как с второго выхода блока 1 управления импульсы поступают на вычитающий вход счетчика

2, то изменение содержимого счетчика 2 происходит в обратном направлении и, следователько; порядок включения фазовых обмоток 10 — 1,..., 10 — 8 обратный, Кроме того, ПЗУ 5 выдает сигналы из других ячеек — из ячеек, в которых записана информация для вращения двигателя "Назад", 3700739

Экспериментальные исследования макета предлагаемого устройства в составе системы управления подачей топлива в турбину показали, что предлагаемое устройство обладает большим быстродействием и имеет большую нагруэочную способность, Talc как первый форсирующий MMr!YAbc по-. зволяет повысить крутизну фронта импульса тока в фазовой обмотке, а второй позволяет выравнять вершину импульса тока в фззовой обмотке, при этом величина тока В фазовых обмотках двигателя не превышает допустимую величину, Кроме того, В режиме фиксированной стоянки обеспечиBa8Tcff прохождение тока только в одной фазовой обмотке, что экономит электроэнергию и облегчает тепловой режим работы двигателя.

Формула изобретения

Устройство для управления волновым шаговым двигателем, содержащее источник сйгнялов управления,.первый и второй элементы И, счетчик импульсов, формирователь импульсов, первое постоя. нное запоминающее устройство, первые каналы управления, к п8рВОму Входу каждОГО из YG" тарих подключен соответствующий выход первого постоянного запоминающего устройства, нулевую шину источника питания с пОложительным и отрицательными полюса" ми, кОторая подключена к Вторым ВхОдям первых каналов управления, о т л и ч а ющ 8 е с я тем, что, с целью повышения нагрузсчной способнос-и и быстродействия двиГяте."я, Введены преОбразовятель сиГналя управления в частоту, анализатор сигналов управления, элемент И-НЕ, второе постоянное запоминающее устройство, второе каналы управления и развязывающие диоды, катоды которых подключены к выходам соответствующих первых каналов управления, а аноды — к выходам соответствующих

5 вторых каналов управления, первые входы которых соединены с нулевой шиной источника питания, отрицательный полюс кОтОРОГО подключен к ч8твертым ВхОдям ВтООых каналов управления, третьи входы которых

10 соединены с выходом элемента N-HF, к первому входу которого подключен выход формирователя импульсов, вход которого соеДинен с третьим ВыхОДОм прбобразОВЯтОля сиГнала управления в чястбту, вход KG15 TopQl0 соединен с ВыхОдОм источника

СИГНЗЛОВ уПраВЛВНИЯ И С ВХОДОМ BHBlfM38TQp8 сигналов управления, второй выход котороf.o подключен к второму входу элемента ИНЕ, к дополнительному адресному Входу

20 первого постоянного запоминающего устройства и к третьим входам первого и второго элементов И, выходы которых подключены соотв8тстВеннО к суммирующему и вычитающему входам счетчика им25 пульсов, выходы которого соединены с соответствующими адресными входами первоГО Yi BTQp0! G пОстОянных зяпоминяющих устрОйстВ, пеОВый и BTop0 4 Выходь! преобразователя сигнала управления в час30 тоту подключены к первым входам соотвественно первого и второго элементов И, BTQPbl8 ВХОДЫ КОТОРЫХ С08ДИНЕНЫ М8ЖДУ CG00A, <. первым ВыхОдОм анализатора сиГнялОВ упрявл8ния и с четBBpTb ì адресно ::

30 ВхОДОм Второго постОЯннОГО запоминающеГО устройства, каждый ВыхОд КÎTGрОГО подключен к BTopQMg Входу соответствующеГО второго канала управления, 1700739

Таблица !

Номер разрядов ячейки (выходов

ТТЗУ4) Код адреса ячейки

001 010 01 !

I. 1

0111 1000 ) oiiI

Таа !tot

0000

000t

0010 г 1 0 0 1

0 1 1 1 1 О О

1 0 1 0 О

1 О 1 1 1 0

1 f 1 1 1 l 1

1 ! 1 1 1

1 1 1 Т 1

1 1 Т 0 1 1! 1 1 О О

I 1 1 1 1 О

О 1 1 1

0 а 1 1

О О а 1 Т

1 О О а 1 I

1 0 О 0

1 1 l 0 О О

Таблица 2

Код адреса я чей ки

0000 0001 0010 11СТ 11ÒÎ 1111

r.

Номер разрядов ячейки (выходов

ПЗ Т ) 0011 0100 0101 !0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100

О а 0

1 0 1 1 1

1 1 0 0 а а а о

О 0 0 а а

0 0 О О а а с 0 0 О

О 0 О О а

Т,..., ПОИ

Om Ек якИ 1" 1

lg

От Ai

XOlkl

И-НЕ6

2

4

6

С О

0 О

0 О

1 О

1 1 а 1

С О а О о а

О О 0

О О 0

О О 0

О О О

Т О 0

1 1 О

О 1

О

1 а а а

О 0

0 С

0 а

1 0

0 л

О О

О 0

О

0 О а а

0 0

О О

О О

1 0

Т 1

1700739

Составитель B.Áàé÷

Редактор H.Áîáêoâà Техред M.Moðãåèòàë Корректор О.Кравцова

Заказ 4477 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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