Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных системах автоматического управления для управления четырехфазным и двухфазным шаговыми двигателями. Цель изобретения - упрощение схемы и повышение надежности. Устройство содержит реверсивный двоичный счетчик 5, усилитель: мощности 12, коммутирующие фазные токи двигателя, резисторный делитель 2 напряжения , два коммутатора К/2 на 1 3 и 4, два коммутатора 2 на 1 6 и 7 и четыре коммутатора на 1 8-11. 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (s»s Н 02 P 8/00
ГОСУДАРСТВЕННОЕ. ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4818477/07 (22) 23,04.90 (46) 23.03,93, Бюл. ¹ 11 (71) Н аучно-произ водствен ное объединение
"Астро" (72) В.Ш,Арутюнян, А.Ç.Мурадян и Г.Б.Мнацаканян (56) Авторское свидетельство СССР
N 1504779, кл. Н 02 P 8/00, 1988.
Авторское свидетельство СССР
N 1758825, кл. Н 02 P 8/00, 1990, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГЦВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ДРОБЛЕНИЕМ
ШАГА Ы „1803960 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных системах автоматического управления для управления четырехфазным и двухфазным шаговыми двигателями, Цель изобретения — упрощение схемы и повышение надежности, Устройство содержит реверсивный двоичный счетчик 5, усилители мощности 12, коммутирующие фазные токи двигателя, резисторный делитель 2 напряжения, два коммутатора К/2 на 1 3 и 4, два коммутатора "2 на 1" 6 и 7 и четыре коммутатора "4 на 1" 8-11. 4 ил.
1803960
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных системах автоматического управления для управления четырехфазным и двухфазным шаговым двигателями, Цель изобретения — повышение надежности и упрощение устройства.
На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для общего случая, когда коэффициент дробления шага равен К; на фиг. 2а, б, в — усилители мощности соответственно для однополярного управления четы рехфазным двигателем, для разнополярного управления двухфазным двигателем, для разнополярного управления четырехфазным двигателем с параллельно включенными противолежащими фазами; на фиг, За, б, в — соответствующие этим усилителям мощности временные диаграммы формирования фазных токов; на фиг. 4а, б, в — номограммы векторов результирующих моментов двигателей при К=8.
Программное устройство (фиг, 1) содержит источник опорного напряжения 1, резисторный делитель напряжения 2, подключенный к источнику опорного напряжения 1, первый 3 коммутатор К/2 на 1, первый инф рмационный вход которого соединен с шиной питания источника 1 опорного напряжения, 2-ой, З-ий, ... (К/2)-ый информационные выходы соответственно с (K/2 — 1)-ым, (K/2 — 2)-ым, „,, 1-ым выходами резисторного двигателя 2, где К вЂ” коэффициент дробления шага, второй 4 коммутатор
К/2 на 1, первый информационный вход которого соединен с нулевой шиной источника 1 опорного напряжения, 2-ой, Ç-ий, ... (K/2)-ый информационные входы — соответственно с 1-ым, 2-ым, ... (К/2 — 1)-ым выходами резисторного делителя 2, реверсивный двоичный счетчик 5, выходы младших разрядов которого соединены с соответствующими адресными входами первого 3 и второго
4 коммутаторов К/2 на 1, первый 6 коммутатор 2 на 1, первый информационный вход которого соединен с шиной питания источника опорного напряжения 1, второй информационный вход — с выходом первого 3 коммутатора К/2 на 1, а адресный вход — с выходом первого старшего разряда счетчика 5, второй 7 коммутатор 2 на 1, первый информационный вход которого соединен с выходом второго 4 коммутатора К/2 на 1, второй информационный вход — с шиной питания источника опорного напряжения 1, а адресный вход — с выходом первого старшего разряда счетчика 5, первый 8, второй
9, третий 10, четвертый 11 коммутаторы 4 на
1, информационные входы которых соединены соответственно с выходами первого 6, 5
55 второго 7 коммутаторов 2 на 1 и с нулевой шиной источника опорного напряжения 1, а адресные входы — с выходами второго и третьего старших разрядов счетчика 5, усилителя мощности 12, входы которых соединены соответственно с выходами первого 8, второго 9, третьего 10 и четвертого 11 коммутаторов 4 на 1, а выходы — с соответствующими фазными обмотками двигателя, Каждый иэ усилителей мощности 12 при однополярном управлении четырехфазным шаговым двигателем (фиг. 2а) представляет собой стабилизатор тока, А каждый из усилителей мощности 12 при разнополярном управлении двухфазным (фиг, 2б) или четырехфазным двигателем (фиг. 2в) представляет собой мост или полумост, в диагонали которого соединена соответствующая фазная обмотка двигателя.
Устройство работает следующим образом, Для задания требуемого направления вращения двигателя к шине "Реверс" устройства прикладывается единичный или нулевой логический потенциал.
После подачи импульса обнуления к входу Уст, "0" устройства на всех разрядных выходах счетчика 5 устанавливаются нулевые логические потенциалы, При этом выбираются первые информационные входы всех коммутаторов 3, 4 и 6-11, B результате этого на выходах коммутаторов 3, 6, 8 устанавливаются опорное напряжение, а на выходах коммутаторов 4, 7, 9, 10, 11 — нулевой потенциал. Благодаря этому в первой фазе двигателя устанавливается номинальный ток+1н, при нулевых токах в остальных фазах (фиг. За, Зб). Кроме того, при разнополярном управлении четырехфазным двигателем с параллельно включенными обмотками (фиг.
2в, Зв) в третьей фазе устанавливается обратный ток -1н, В первой четверти цикла управления двигателем по мере поступления тактирующих импульсов к входу Т, если счетчик 5 настроен на режим суммирования ("1" — на входе "Реверс" ), то на выходах его младших разрядов поочередно формируются двоичные коды, в результате которого поочередно выбираются последующие информационные входы коммутаторов 3 и 4. При этом на выходе коммутатора 3 формируются линейно-ступенчатые спадающие напряжения, на выходах коммутаторов 4, 7, 9 — линейно-ступенчатые нарастающие напряжения, на выходах коммутаторов 6 и 8 поддерживаются постоянные максимальные (опорные) напряжения, а на выходах коммутаторов 10 и
11 — нулевые потенциалы. Это приводит к протеканию номинального тока +IH через
1803960
55 первую фазу и линейно-ступенчатому нарастанию тока через вторую фазу(фиг, 3а и Зб).
Кроме того, при разнополярном управлении четырехфазным двигателем с параллельно включенными фазами (фиг. 2в, Зв) через вторую фазу протекает линейно-ступенчатый нарастающий прямой ток, а через четвертую фазу — аналогичный обратный ток.
После переполнения младших разрядов счетчика 5 на выходе его первого старшего разряда устанавливается единичный логический потенциал, а на выходах всех младших разрядов — нулевые логические потенциалы, При этом выбираются вторые информационные входы коммутаторов б, 7 и снова первые информационные входы коммутаторов 3, 4 и 8 — 11, По мере поступления тактирующих импульсов на шину Т снова поочередно выбираются последующие информационные входы коммутаторов
3 и 4. В итоге этого на выходах коммутаторов 3, 6, 8 устанавливаются линейно-спадающие ступенчатые напряжения, на выходе коммутатора 4 — линейно-нарастающие ступенчатые напряжения, на выходе коммутаторов 7 и 9 — опорное напряжение, а на выходах коммутаторов 10 и 11 — нулевые потенциалы. Это приводит к протеканию линейно-спадающего ступенчатого тока через первую фазу двигателя (фиг, За и 36), номинального тока 1, через вторую фазу (при нулевых токах в остальных фазах в случае управления четырехфазным двигателем в однополярном режиме), А при разнополярном управлении четырехфазным двигателем с параллельно включенными обмотками (фиг. 2в, Зв) через третью фазу протекает обратный линейно-ступенчатый убывающий ток, а через четвертую фазу— обратный номинальный ток -1,.
Этим завершается первая четверть цикла управления двигателем, в результате которого обрабатываются К дробных шагов (фиг. 4а, и 46).
Последующие три четверти цикла аналОгичны описанной первой. Отличие заключается лишь в том, что после каждого переполнения младших разрядов счетчика
5 поочередно меняются коды последующих
его старших разрядов, в результате которого поочередно выбираются информационнь!е входы коммутаторов 8 — 11 и к усилителям мощности 12 периодически передаются соответствующие постоянные и линейно-ступенчатые напряжения. Благодаря этому в фазах двигателя создаются соответствующие фазные токи (фиг. За, 36, Зв), приводящие к дроблению шага с прямоугольной номограммой распределения вектора результирующего момента (фиг. 4а, 46, 4в). В общем случае число резисторов одинаковых номиналов делителя напряжения 2, число информационных входов коммутаторов 3, 4 и коэффициент пересчета младших разрядов счетчика 5 выбираются равным половине коэффициента дробления шага К, где К=4, 6, 8... — четное число.
Вращение двигателя в обратном направлении обеспечивается приложением к шине "Реверс" нулевого логического потенциала, при котором счетчик 5 переходит в режим вычитания.
Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом выгодно отличается по простоте своей логической структуры и используемых элементов, легко может быть микроминиатюризировано в виде гибридной интегральной схемы и, следовательно, может обеспечить высокую степень надежности функционирования.
Формула изобретения
Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага, содержащее усилители мощности, реверсивный двоичный счетчик, резисторный делитель напряжения, подключенный к источнику опорного напряжения и соединенный выводами с информационными входами двух коммутаторов, адресные входы которых соединены с выходами младших разрядов реверсивного двоичного счетчика, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, введены два двухвходовых коммутатора -"2 на 1" и четыре коммутатора "4 на 1", а два упомянутых коммутатора выполнены по схеме "K/2 на 1", где К вЂ” коэффициент дробления шага, причем первый информационный вход первого коммутатора "К/2 на 1" соединен с выводом источника опорного напряжения, 2, 3, .„, (К/2)-й инфо рма цион н ые входы — соответственно с (К/2 — 1)-м, (К/2 — 2)-м, ..., 1-м выходами резисторного делителя напряжения, первый информационный вход второго коммутатора "К/2 на 1" соединен с нулевой шиной источника опорного напряжения, 2, 3, ..., (К/2)-й информационные входы — соответственно с 1, 2, ..., (К/2 — 1)-м выходами резисторного делителя, первый информационный вход первого коммутатора "2 на 1" соединен с шиной питания источника опорного напряжения, второй его информационный вход — с выходом первого коммутатора
"К/2 на 1", а адресный вход — с выходом первого старшего разряда реверсивного счетчика, первый информационный вход второго коммутатора "2 на 1" соединен с выходом второго коммутатора "K/2 на 1", второй информационный вход — с шиной
1803960 источника опорного напряжения, а адресный вход — с выходом первого старшего разряда реверсивного счетчика, первый, второй, третий, четвертый информационные входы соответственно первого, второго, третьего, четвертого коммутаторов "4 на
1" соединены с выходом первого коммутатора "2 на 1", второй и третий, третий и четвертый, первый и четвертый, первый и второй информационные входы соответственно первого, второго, третьего, четвертого коммутаторов "4 на 1" — с нулевой шиной источника опорного напряжения, четвертый, первый, второй, третий информационные входы соответственного первого, второго, третьего, четвертого коммутаторов
5 "4 на 1" — с выходом второго коммутатора "2 на 1", выходы первого, второго, третьего, четвертого коммутаторов "4 на 1" соединены соответственно с входами усилителей мощности, а их адресные входы — с выхода10 ми второго и третьего старших разрядов реверсивного счетчика.
1803960
1803960
1803960
Ь
4Ф Ъ
Ф4
Составитель В.Аротюнян
Техред М.Моргентал Корректор Н.Милюкова
Редактор
Заказ 1059 Тираж 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, 101
Ь) д !
Ч
I г
%1
1 в
hJ
I
М
° Ф
Ф.
М
4 !
° ъ
1 >
ФЧ
