Устройство для определения положения подвижного элемента шагового двигателя
Использование: в устройствах для управления шаговыми двигателями в прецизионных электроприводах. Сущность: в устройстве для определе ния положения подвижного элемента шагового двигателя использован реверсивный счетчик и введен коммутатор, выходом соединенный с реверсивным счетчиком, а входами - соответственно с выходами блока функциональных преобразований, таймера и блока сравнения . В процессе определения положения подвижного элемента шагового двигателя производится непрерывное слежение за его изменением. 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК ((9) (! !) . (s!)s Н 02 Р 8/00
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
»»- r,ÛУ фР Щ ЯЗЙМ
f (- Й(- . 6Ы. "M ;Я Г!::, (:.".), Ег(,А л
z(8) =!9 О, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1577067 (21) 4859085 07 . (22) 13.8.90 (46) 30.04.93. Бюл. М 16 (71) Московский энергетический институт (72) БА. Ивоботенко, И.В. Воронежцев, С.В. Кожин и В.Г. Прытков (56) Авторское свидетельство СССР
Q 1577067, кл. Н 02 Р 8/00; 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПОЛОЖЕНИЯ ПОДВИЖНОГО ЭЛЕМЕНТА
ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления шаговыми электродвигателями в прецизионных электроприводах. о
Цель изобретения — увеличение быстродействия определения положения подвижного элемента ШД ui уменьшение динамической ошибки измерения положения путем осуществления режима слежения за изменением фазового состояния результирующей ЭДС.
Цель достигается тем, что в устройстве в процессе определения положения подвижного элемента ШД производится непрерывное слежение за его изменением.
Для этого в блоке опорного сигнала счетчик импульсов заменен на реверсивный счетчик, дополнительно введен коммутатор с одним информационным входом с двумя управляющими входами и двумя выходами, 2, (57) Использование: в устройствах для управления шаговыми двигателями в.прецизионных электроприводах. Сущность . в устройстве для определения положения подвижного элемента шагового двигателя использован реверсивный счетчик и введен коммутатор, выходом соединейный с. реверсивным- счетчикоМ, а входами — соответственно с выходами блока функциональных преобразований, таймера и блока сравнения. В процессе определения положения подвижного элемента шагового двигателя производится непрерывное слежение за его изменением. 4 ил. причем информационный вход подключен к таймеру, а один выход подключен к суммирующему, другой — к вычитающему входу реверсивного счетчика импульсов, при этом один из управляющих входов коммутатора соединен с выходом блока сравнения, а другой — с управляющим входом функционального преобразователя. При этом опорный сигнал формируется не как функция времени, а как функция рассогласования между величиной результирующего вектора ЭДС и величиной опорного сигнала. Если угол положения подвижного элемента ШД О находится в интервале от 0 до л /4, то сигнал фазового состояния результирующей ЭДС формируется как а сигнал фазового состояния известного вектора как f812611
3 4 г(р) = tg p,, . (2) логавый преобразователь 22, выход которого является выходом 16 блока 14, Каммутапричем, если г(О) Ог(1р),уувеличивзет-;, тор;.19 имеет вход 23, соединенный с ся, а при г(0) Если О находится в интервале ат,и/4, Hа фиг. 3 приводится возможная схема да ж/2 и величины векторов формируются . коммутатора 19. Он состоит из следующих соответственно: ., . 10 лагикчеслких элементов, одного ИСКЛЮЧДЮ-ЩЕЕ ИЛИ, одного HE и двух двухвходовых Г(Щ = ctg О, (3) элементов И. Импульсы с таймера 18 поступают на входыэлементав И и в зависимости р(р) =- ctg р (4) от сигналов на других их входах, поступаю1Б щих от элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и то при (9) На фиг, 1 показана блок-схема устрой- учетам функции представления этих вели- ства для определения полкажения падэиж- 25 чин тя или с 9. ного элемента шагового двигателя; на фиг, Устройство работает следующим обра2 — схема коммутатора; на фиг. 3 и 4 — диаграммы, поясняющие рабату устройства, Выходная величина фазы результируюУстройства для определения положе- щей ЭДС в известном устройстве в зависим ния подвижного элемента шагового двига- 30. мости ат значения угла О в диапазоне от. теля содержит блок 1 (фиг. 1) выделения - г/4 дол /4 получается в виде функции сигналов, соответствующих ЭДС, наводи- с(Щ" tg 8 а вдиапазоне от л /4до ж/2 в мых в обмотках 2-5 шагового двигателя 6, виде F (Щ " cog О, При этом в первом подключенного к блоку 7 усилителя мощно- случае опорный сигнал вырабатываетстей. ся s виде функции r(y) tgy, s eo К выходам блока 1 выделения сигналов втором F(p) =Ctgp . При равенстве поДключен блок 8 функциональных преоб- r(rp) и з (О) вырабатывается компарзторззавзтелей, состоящий иэ блоков многака- . ром стробирующий сигнал, указывающий, нальных аналоговых коммутаторов и 40 чта -О, компаратаров, имеющий четыре выхода 9,,40 .. 8 устройстве механизм получения зна- 1О, 11, 12. Вйходы 9, 10 блока 8 соедийвны чения 3 (Щ остается тем же самым, однако с входами блока 13, выполненного в виде процессвырабаткисигналаразверткизамедвлителя напряжений. Выход 11. являйся . неи процессом слежения ф эа величиной информационным выходом устройства, з Опутем достижения F(g-г(у). выход 12 подключен к управхляющему входу . Нз фиг, 3 показан процесс определения блока 14 формирования опорного сигнала, значения угла 9путем подгонки опорного имеющего информационный выход 15, яв- угла ф, где значения ы(б и й(р) определяляющийся также информационным выха- ются по формулам(1) и(2), причем в начале дам устройства, и другой. выход 16; r(q)) < Р(6). В этом случае сигнал нз управсвяззнный с одним из входовь блока 17срав-: ляющвм входе 23 коммутатора 19 имеет вынения, второй вход блока f7связан с выха":" саков состояние; а значения сигйзла на дом блока 14. Блок 14 ФарМирования входе24.коммутатора 19, поступающегоот опорного сигнала садержит последователь" блока 17, низкое. Коммутатор 19 пройускает но соединенные таймер18, коммутзтар19 <> импульсы с таймера 18 на суммирующий .реверсивный счетчик 20, информационный вход счетчика 20 (+), При этом значение выход которого является информационным у возрастает, з значит и растет ю(у) . Этот выходом 15 блока 14, постоянное запомина- - процесс идет до тех пор, пока имеет место ,, ющееустрайства21, входкоторогоявлМется z(Ù > х(р) В случае г(Я г(ф сигнал U тупрввллкииим входом блокв 14 и иифровив- ствиовитси высоким и импульсы с твимврв с 1812611 18 через коммутатор 19 поступят на вычитающий вход счетчика 20 (-), что в свою очередь вызовет возникновения вновь соотношения е(6 > г(р) . При постоянном значении F (Я) здесь имеет место квазиустановившееся значение г(р), а значит если отбросить один или два младших разряда с информационного выхода блока 14, на выходе устройства установки организуется код положения подвижного элемента ШД, т;е. p=O.. . Как видно из фиг. 3, сначала процесс определения 9через р похож, как в известном устройстве, т.е, генерируется кусочек развертки, однако по достижении соотношения Г{Щ = p(p) происходит захват следящей системы по фазе и отслеживание изменения значения О, причем, чем больше частота импульсов таймера 18, тем выше быстродействие системы слежений. На фиг. 4 показан аналогичный процесс определения значения О, когда величины векторов г(Щ и г(р) определяются по формулам (3) и (4), Сигнал К при этом низкий. 8 известном устройстве интервал времени, за который определяется значение положения подвижного элемента шагового двигателя, вычисляется как Т1= r .2, где М вЂ” число разрядов счетчика; т- период следования импульсов; генерируемых тайВ данном устройстве среднее время определения положения в режиме слежения определяется как Т2=2 т, Отсюда видно, что быстродействие это5 го устройства больше, чем прототипа примерно в 2 раз, причем элементная база устройства остается беэ изменения. Использование изобретения повышает быстродействие определения положения 10 подвижного элемента, что в свою очередь повышает точность управления движением и позволяет производить измерения на больших скоростях перемещения подвижного элемента. 15 Формула изобретения Устройство для определения положения подвижного элемента шагового двигателя по авт; св. М l577067, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения быстро20 действия и уменьшения динамической ошибки путем осуществления режима слежения за изменением фазового состояния результирующей ЗДС, счетчик выполнен реверсивным и введен коммутатор с инфор25 мационным, двумя управляющими входами и двумя выходами, включенный по информационному входу и выходам между выходом таймера и входами реверсивного счетчика, один управляющий вход коммута30 тора подключен к выходу блока сравнения, а другой управляющий вход коммутатора "объединен с управляющим входом постоянного запоминающего устройства. 1812611 /г п E(e)=F8 Е(Р) = tg P 1812611 Составитель А. Головченко Редактор А, Егорова ., Техред М. Моргентал Корректор,М. Ткач Заказ 1679 : . Тираж,,: . : . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/б Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
