Устройство для управления шаговым двигателем

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для автоматизации металлорежущих станков и других машин, снабженных шаговым электроприводом. Цель изобретения - повышение надежности и сокращение потребления электроэнергии. Устройство содержит блоки управления работой обмотки шагового двигателя, число которых равно числу обмоток шагового двигателя , коммутатор фаз, число выходов которого равно числу обмоток шагового двигателя. Блоки управления работой обмотки шагового двигателя имеют основной и дополнительный входы и основной и дополнительный выходы. Новым техническим эффектом предложенного устройства является увеличение пр сНгёводШел ьности, надежности и коэффициента полезного действия.2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

Республик (51И " G 05 В 19/40 г

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с,,.М

jl >,à4é туг к г

".ОТЕИА

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ к

1 (21) 4760886/24

: (22) 16.10..89 (46) 23.12.92. Бюл. N 47 (75) В. А. Кургакйн, В. Н. Шилин, Г; M. Косач, В, M. Сомов, В. И. Турченков и А. А. Чувиков (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1259219, кл. G 05 В 19/40, 1984, Авторское свидетельство СССР

М 1267363, кл. G 05 В 19/40. 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для автоматизации металлорежущих станков и других машин, Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для управлейия шаговым двигателем, например, в устройствах числового программного управления металлорежущих станков, Известно устройство для управления шаговым двигателем с и обмотками,"содержащее генератор импульсов; распределитель фаз, каждый из и выходов которого . соединен с первым входом соответствующего блока управления работой обмотки, первый выход каждого из которых подключен к первому выводу соответствующей обмотки шагового двигателя. при этом каждый блок управления работой обмотки содержит первый и второй диод, первый и второй ключи, пороговый элемент, выход которого соединен с S-входом RS-триггера, й-вход которого соединен с вторым входом блока

„„Я „„1783475 А1 снабженных шаговым электроприводом.

Цель изобретения — повышение надежности и сокращение потребления электроэнергии.

Устройство содержит блоки управления работой обмотки шагового двигателя, число которых равно числу обмоток шагового двигателя, коммутатор фаз, число выходов которого равно числу обмоток шагового двигателя. Блоки управления работой обмотки шагового двигателя имеют основной и дополнительный входы и основной и дополнительный выходы. Новым техническим эффектом предложенного устроиства является" увеличение проТизводителеьности, "надежности и коэффициента полезного действия. 2 ил, ° и управления работой обмотки, первый вход которого соединен:с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу RS-триггера, а выход элемента И соединен. с управляющим вхо- Ж дом первого ключа, информационный вход: CA) которого подключен к выходу датчика тока " ф и входу пароиговогок тэлемвгМта, а выход первого ключа соединен с первым вьабдг ом бло- Ц1 ка управления работой обмотки и с первым вйводом первого дйода.

Недостетком ненастного текническсго решения является малая его надежность и большое потребление электроэнергии.

Целью изобретения является повышение надежности и сокращение потребления электроэнергии.

Указанная цель достигается тем, чт в устройство для управления шаговым двигателем с и обмотками, содержащее генера1783475 тор импульсов, распределитель фаз, каж- вторым входом 12 блока Зуправления рабо дйй из и выходов которого соединен с пер- той обмотки, вход 2 которого соединен с вым входом соответствующего блока первым входом элемента 13 И, второй вход управления работой обмотки, первый выход которого подключен к инверсному выходу каждого из которых подключен к первому 5 триггера 11, а выход элемента 13 И, соедивыводу соответствующей обмотки шагового нен с управляющим входом ключа 8, инфордвигателя, при этом каждый блок управле- мационный вход которого подключен к ния работой обмотки содержит первый и выходу датчика 14 тока и входу порогового второй диод, первый и второй ключи, поро- элемента 10, а выход ключа 8 соединен с говйй элемент, выход которого соединен с 10 выходом 4 блока 3 управления работой обS-входом RS-триггера, R-вЩ =кЪ горого сое- мотки и"с первым вйводом диода 6, Устрой динен с вторым входом блока управления ство, кроме того, включает общий диод 15, работой обмотки, первый вход которого со- диод 16 и конденсатор 17, Первый вывод единен с первым входом элемента И, вто- диода 15 соединен с шиной 18 питающего рой вход подключен к инверсному выходу 15 напряжения+Оц, второй вывод — с вторыми

RS-триггера, а выход элемента И соединен: выводами и обмоток 5 шагового двигателя и с управляющим входом первого ключа, ин- с вторыми вйходами 19 блоков 3 управления формационный вход которого подключен к работой обмотки, соединенной с первым вьйоду датчика тока и входу порогового эле- вы водам диода 7, второй вывод которого мента, а выход первого ключа соединен с 20 соединен с первым выводом конденсатора . первым"выходом блока управления работой . 17 и с первым выводом диода 16, второй обмотки и с первь)м выводом первого дйода; вывод которого соединен с общей шиной 20, дополнительно введен общий диод, а в блок второй вывод конденсатора 17 соединен с уйравления рабо-ой обмотки введены кон- вторым выводом диода 6 и с информационденсатор, третйй дйод. При этом первый 25 ным входом ключа 9, управляющий вход ковывод общего диода соединен с шиной пи- торого соединен с входом 2 блока 3 тающего напряжения, второй вывод — с вто- управлейия обмоткой, а выход ключа 9 соерыми выводами и обмоток" шагового динен с выходом 19 блока 3" управления двигателя и с вторыми выходами блока уп- обмоткой, входы 12 блока 3 обьединены и равления работой обмотки, соединенной с 30 подключены к выходу генератора 21 импульйервым выводбм BTopof диода, второй вы- сов. вод которого"соединен с первым""выводом Работаустройствауправления шаговым койденсатора и с первым выходом третьего двигателем заключается в следующем. диода, второй вывод которого соедийен с Во время отсутствия напряжения с выобщей шиной, второй вывод конденсатора 35 хода коммутатора 1 фаз до момента времесоединен с вторым выводом йервого диода ни t1 конденсатор 17 держит высокий заряд и с информационным входом второго клю- U> 7, накопленный от предыдущего такта ча, управляющий вход которого соедйнен с работы, ключи 8 и 9 разомкнуты. Триггер 11 первым входом блока управления работой находится в состоянии; при котором на его обмотки, а выход ключа — с вторым выходом 40 инверсном выходе высокий потенциал, наблока управления работой обмотки, все вто-. пряжение с выходом датчика тока 14 и порорые выходы блока управлейия обмотки объ- гового элемента 10 отсутствует. едийены и подключены к выходу генератора . В момент t> сформировалось напряжеймпульсов. " - .. ние U>x(U>) с выхода коммутатора 1 фаз, от

На фиг. 1 показана схема устройства 45 которого через вход 2 происходит замыкауйравления шаговйм двигателем; на фиг. 2 ние ключа 9 и через элемент И 13 — замыка— э 1юры напряжений, поясняющие работу ние ключа 8. После замыкания ключа 9 устройства. " ". .. " . высокое напряжение Оп прикладывается к

Устройство-включает распределитель вйходу 19 блока 3 управления работой обфаз 1;карый из и выходов которогосоеди- 50 мотки Uig и смещает диод 15 в обратном нен с первым входом 2 соответствующего направлении. Кобмоткешаговогодвигателя блока 3 угфавленйя работой обмотки, пер- 5-1прикладывается напряжение И19, атаквый выход 4"каждого из которых подключен же через замкнутый ключ 9, соединенный с к первому вывбду Cîîòâåòñòâóþùåé обмот- общей шиной к выводу 20 блока 3. При этом ° кй 5 шагового двигателя, при этом каждый 55 через обмотку 5-1 происходит форсированблок 3 управлеййя работой обмоткй содер- ное нарастание тока!ф, жит первый и второй диоды 6 и 7. йервый и По мере разряда конденсатора 17 про-. второй ключи 8 и 9, пороговый элемент 10, исходитуменьшение напряжения 0щ на вывыход которого соединен с S-входом RS- . ходе 19 блока 3-1 и, когда оно становится триггера 11, R-вход которого соединен с менее напряжения Uie источника напряже1783475

° 5 нйя 18 (момент времени t2), диод 15 атпира- - ния И1з в сумме с напряжением Л 017, Т.е. ется и дальнейшее снижение напряжения . на- величину 201а+ h Utó происходит ускана выходе 19 01э и обмотки 5 прекращается. рение Спада Фока в обмотке 1, за счет чего

По мере нарастания тока )ф в обмотке уменьшается тормозящее влияние тока в

5-1 шагового двигателя происходиТ :йара- 5 фазе фазового двигателя на заднем фронте. стание напряжения Ui4 на датчике тока 14. . При реализацйй предложенного техниКак только напряжение U14 превысит 3ipa- ческоГо решейия йроисходит"ускорение на нее заданное значение Ол (момент врЕмейи - переднюем фройте импульса управления наU), которое установлено в пороговом эле- растаниятока,анаэадйемфронте -ускоременте 10, на его вйхаде формируется выса- 10. ние спада тока в" обмотках шагового кий потенциал, от которого tpiirrер 11 . двигателя, чта и приводит к ускоренйю рапереходит в состояние, пои котором на ета" боты шагового двйгателя и увеличению правыходе формируется низкий потенциал. .. изводительности данного станка.

8следствие этого на выходе элемента И 13::.::: . .; Когда на входе 2 блока 3 управления напряжение становится близким к нулЮ;. 15 вновь появитсяимпульс управления Uijx, заклоч 8 размыкается, и ток через датчик тока ." . мыкаются ключи 8 и 9, и далее все процессы

14 становится равным нулю; напряженйе нэ .: " протекают айалогично рассматрейным, нем и с выхода порогового элемента 10 ста-:;: -:. .::. Пунктирам на фиг. 2 пакаэайо нарастановится близким к нулЮ, ЭДС самоиндук- ". ниеиспадтока 1ф в йзвестныхустройствах. ции обмотки 5. шагового двигателя. 20 .:-. Такйм образом; предложенное устройзамыкается по цепи ."нижний вывод обмотки Ство управления шаговым двигателем повы5 — 1, выход 4 блока 3, диод 6; ключ 9, выход шавт быстродействие путем увеличения

19 блока 3, верхний вывод обмотки 5 .;. "::: .. крутизйы нарастания тока в обмотках шаго= При этом ток в обмотке 5 медленйа спа- ваго двигателя во время прихода йерйднега дает да прйхода импульса 12 с генератора 25 фронта входного сигнала с одновременным

21 (мамент времени ц}. С приходом на вход " увеличением крутизны тока спада в обмотке

12 импульса Оз ) с генератора 21 на выходе : шагового двигателя в моменты окончания управления ключом 8.вновь формируется входного сигйала при нейзменном напря-, напряжение и ключ 8 замыкается, ток в аб- .. жении питания, упрощает конструкцию пумотке вновь нарастает да заданного значе - 30 тем соединения обмоток шагового ния . Ufr после чего - прекращается : . двигателя звездой, повышает надежность формирование напряжения Ut4, и клач 8.: ... путем обеспечения возможности использа размйкается и т.д, :" :-. .". :::... ::,;.:::.::. . -,:; вания в выходных плечах транзисторов адМодуляция {поддержания тока в обмот-, ной структуры, например типа п-р-п. ке 5) продолжается до сйя.гия напряжения 35 .. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Ugx (мамент времени ts), После снятия на- :. -" Устройство для управления шаговым пряжения с соответствующего выхода ком- = "двигателем, содержащее ri îáìoòîê, генерамутатора 1 фаз и происходит размыкание: тор импульсов, распределитель фаз, кажключей 8 и 9, Запасенная ЭДС в обмотке 5 .- -- дый иэ и выхад6в которого соединен с заряжает конденсатор 17 по цепи: нижний 40 первым входом соответствующего блока упвывбд обмотки.5, вывод 4 блока 3, диод 6.;;.. равления работой обмотки, первый выход конденсатор 17, диод 7, вывод 19 и Верхнйй . каждого из которых подклЮчен к первому

"вывод обмотки 5. при этом нйпряжение.О4 --: выводусоответствующей обмотки шагового на выходе 4 блока 3 управления скачкам -:. двигателя, при э"гам каждый блок управлестановится равным удвоенному напряже" 45 ния работой обмотки содержит первый и

- нию питания 018, так как в момент размыка- :: второй диод, первый и второй ключ, парогония ключей 8 и 9, конденсатор 17 ., вый элемент, выход которого:соединен с оказывается включенным" последовательно., S-входом RS-триггера, Р-вход которого соес источнйкам напряжения 0)s и поэтому:в - дйней с вторым входом блока управления момейт времени ts напряжение на выходе 4 50 работой обмотки, первый вход которого состановится равным 2018..::".- -,.::::::::..:::::.,:: едйнен с первым входам элемейта И, второй

После момента времени ts па ape йра-" . вход которого подключен к инверсному вытекания тока 1ф происходит заряд конденсат-: .. ходу RS-триггера, а выход элемента И соетара 17. При этом к моменту времени ts динен с управляющим входом первого * конденсатор 17 оказывается заряжейным 55 ключа, информационный. вход которого подда напряжейия выше напряжения 201а на:: ключен к выходу датчика тока и входу поровеличину 6017.., —:::,:, roeoro элемента:, а выход первого Ключа

3а счет обеспечения перенапряжения саедийен с первым выходом,блока управлена удвоенную величину напряжения пита- . ния работай обмотки и с первым выводам

7 1783475, 8 пераогьдиода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, конденсатора и,с первым выводом третьего с целью повышения надежйости и Сокраще- диода, второй вывод которого соединен с, йия потребления -электроэнергии,- в- него. общей шйной, второй вывод конденсатора введен общий диод, а в блок-управления соединен с вторым выводом первого диода работой обмотки введены конденсатор и 5 исинформационнымвходомвтарогоключа, третийдиод;приэтом первый выводобщего управляющий вход которого соединен с диода соедийен с шиной питающего напря-, первым входом блока управления обмоткй, жения, второй вывод- с вторыми:вйводами а выход Ключа — с BlopblM выходом блока, и обмоток шагового двигателя-и с вторыми . управления обмотки; все вторйе выходы п. выводами и .блоков управления обмоток, 10 блоков управления обмотки обьединены, каждый иЗ которых соединен с первым вы- между собой, а шина объединения вторь|х.водом второгб дйода, второй вывод которо- -, выходов соединена с выходом генератора "

ro соединей с пеовым " выводом::: импульсов.

1783475

Ич

Составитель В.Турченков

Техред М.Моргентал Корректор.А.Мотыль

Редактор Г. Бел ьская

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

Заказ 4514 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5