Шаговый электродвигатель со стартстопным управлением

 

„„5Q, > l814187A1 союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Э

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ. СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

- К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

1 (si)s Н 02 Р 8/00 . k(ik(if !) Ц; -.

Е, 1; ; .;:;:::. ",::::..;:,:,.;-.: ;. ",:: -:.:::::,:;.: 2 (46) 07.05.93. Бюл. М 17 .: .. - -::::;;: -: пульсов. 5, многоканальным усилителем (71) Ленинградскйй кораблестроительный::: мощности 6, источйиком высфкОго уровня 7, институт: . : .:. :, --.:, :.: .-" -:: -:,:разделительным диодами 8, двухка аль(72) С.M.äåðèïàñêî, B.È,Ñàâáèí, А.П.Сень- :.: ным "датчиком йМбе :9".:;уйраеляюфММ эле

Ь 1494196, кл. Н 02 Р 8(ОО, 1989. :, :: reHepiтдр-импульсбэ 13. Это-позволяет ирй" (84).ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ СО:- .,ойределенйи:рефлируййцего .мздейсгвия (57) Использованйе: системы автоматики"с .. ., аие дрейфа йуля..б ил, 1 таба. волновыми шаговыми двигателями. Сущ1814187

3 4

Изобретение относится к управлению с входами элемента ИЛИ 24 и с соответствуэлектрическими машинами и может быть ис- ющими входами R-S триггера 25; Выходы R-S пользовано для управления шаговыми дви- . триггера 25, соединены с первыми входами гателями, преимущественно волновыми,. элементов И 26, 27, вторые входы которых

Цель изобретения - упрощение устрой- 5 соединены с выходом) Я-$ триггера. 28.

ctsà:è повышение его йадежнасти., Вход Я триггера 28 соединен с выходом элеНа фиг.:1:приведена фуйкциональная . мента ИЛИ 24, а вход Й триггера 28 соеди.схема йаедлагаемаго устройства; на фиг, 2 нен с выходом компаратора 29; Входы

" прийципиальная схема управляющего. компаратора 29 соединены с выходами выЭлемента;нафиг;3-принципиальнаясхема 10 прямителей22и23. ВыходыэлементовИ26, дешифрвтора на фиг; 4 - принципиальная 27. являются выходами управляющего элесхема блока коррекции; на фиг. 5-диаграм- мента. ма напряжений и токов,,иллюстрирующая ., Дешифратор (фиг. 3 ) содержит два ин. работу устройСтва; на фиг; 6. —. диаграмма. вентйрующих элемента 30, 31; выходй кото.- электро ргнитных моментов, иллюстриру- 15 рых являются третьим и четвертым входами ющая рабату устройства. =,:,.::..: ..; .: . дешифратора и соедийены.с вторйми входаУстро стао (фиг. 1) содержит. фазы дви-: . ми элементов И 32, 33 Выходы инеертиругателя.1, 2,,.3,.4, расйределитель импульсов: ющих элементов 30, 31 cîåäèíåíû с

5,: многокандл ный усйлитель мощности 6, вторыми входами элементов И 34,"35, а так- лительные.диоды 8, двухканальный датчик, Первые."входы элементов И 34, 35 объединемента-10:; датчики така,.11,"блок коррекции .абьединены и являются вторым:sxoдoм:де1„

" ды ПЗУ.: 16 ;соединены:-.. с: входами. ЗО -входами

Первый вход дешифратора 13 соединен .с с соответствующими выходами:распредели- ., выходомтенератораимпульсов18,Третийи 35 теля имйульсав 5.й явля1отся пятым, шес четвертый.входы дешифратора 13 саедине-".— тйм ; седьмым и . восьмым входами управляющего элемена 10. Пятый; шестой; .дами соответствующих усилителей

, седьмой и восьмой входы дешифратора 13 40 мощности 6 и являются выходами дещифрасоединены с соответствующимй выходами тора 13. расгтредмителя импульсов 5. Bbwoäû де- Блок коррекций(фиг. 4) содержит два шифратора.13 соединены. с управляющими .. умножителя 38, 39, Первые:входы умноживходами многоканального:усилителя мощ- телей 38; 39 являются первым и вторым вхо-, ности6, соединяющего фазы1,2,3,4 дви- 45 дами блока коррекций и соответственно гателя через разделительные диоды 8 с соединены с выходами управляющего элеисточником питания высокогоуровня 7. Фа- мента. Вторые входы умножителей 38,, 39 зы 1, 2, 3, 4 двигателя шунтировайы.форси- являются третьим и четвертым входами бло рующими цепями и обьединены в.две какоррекцииисоедйненысвыходамисоот"группы йеодновременно включаемыхфаз, в 50 ветствующих датчиков тока. Выходы каждую из которых вклачей соответствую-: умнажителе 38; 39. соединены с входами

" щийдатчиктока11. Выходдатчиковтока11 сумматора 40, выход. которого соединен с соединены с третьим и четвертым входами входом аналого-цифрового преобразоватебйока коррекции 12. - - ля (Ацп) 41. Выход Ацп 41 является выхаУправляющийэлемент(фиг,2) содержит 55 дом блока коррекции и соединен с входом элементы фиксации нулевого уровня 20, 21, преобразователя код-длительность входы, которых являются входами управля- Устройство работает следующим обрающего элемента и объединены с входами зом, выпрямителей 22, 23, Выходы элементов Рассмотримработуустрайстваприсимфиксации нулевого уровня 20,21 соединены метричной парной системе коммутации фаз.

1814187

5 6

До поступления управляющего импульса ра 25 и через элемент ИЛИ 24 на установочротор двигателя занимает фиксированное — ный вход R-S триггера 28. На фиг. 5.привеположение с угловой координатой j3> (фиг. . дены диаграммы напряжений: Ощ

6), соответствующее предыдущему такту -., накпряжение, формируемое на- прямотм:выхокоммутации фаз. К источнику питания вйсо- 5 де R-S триггтера 28;:Uiii — напряжение, фор. кого уровня 7 подключены фазы 1 и 2 двига-:::мируемое на прятмоМ выходе R-S триггеРа теля. На включенные фазы поступает : 25, Огр- напряжение; формируемое на ййимпульсное. напряжение питания, частота и: .:::,втерсном:выходе:Я-З триггера:25, Указанныет скважность которого формируются генера-::напряжения:поступаию»»т на:входы элементов тором импульсов 18. Скважность импульсов 10 И 26, 27, На выходе которйх, а следовательнапряжения подобрана таким образом, что- .но, и на: вйходе"управляющего элемента 10 бы на включенных фазах двигателя обеспе -. " (фиг, 1) формируются сигналы Оз» и 04 (фиг. чивался нормальный уровень тока. В 5, момент. времени tg). . МОМЕНТ ПОСтуПЛЕНИя уПРаепяЮщЕГО ИМПуЛЬ- . НаПряжЕНИя 0З И U4, фОрМацруЕМЫЕ На са фаза 1 отключается; а фаза.3 подключа- 15 восходах: управляющего элемента 10, посту-- ется к источнику питания 7. Ротор двигателя панрт на входМ1 блока "коррекции 12, на вы. начинает перемещаться в новое фиктсирто- . ходе которего: фррмируется код, ванное положение. Перемещение Ротора яаляющийся. фуйкцией сигнфлотв датчиков осуществляется по моментной характери- тока 11, поступающий на адреснйе входы стикеа, в(фиг. 6), которая является суммой 20 постоянного эвпоминеющаго устройства следующих моментных характеристик . а — 16, на айходе которого форь ируется код, характеристика электромагнитного момен-:. закон изменентия:котчорогот:выражается эата, создаваемого током фазы 2 (ток, проте- висимостье кающий в данной фазе. имеет номинальное значение); а — карактеристика ааектремат- 2е I» 4Г1Б3+А, нитного момента. создаваемого током фазы

3 (в данной фазе осуществляется переход- ..- где 4 — тто включенной фазы,.А; ных процесс нарастанйя тока от нулевого; : К - постоятнтнытйт коэффицйент, учитывазначения до минимального); ... ;ющий конрстркутктивнывос6бенности шагаво-

При движении ротора двигателя на ин- ЗО го двигателя; тервале, ограниченном угловыми коотрдийа- -, A — постоянная велиЧина, учитывающая тами р1 иД, ротор накапливает . количество Мпасей н й. р©торой.кинетичекинетическую энергию И (фиг. 6). В точке с ской энергйи во время г редычдущего рвзгоугловой координатой Pz, соответствующей, на.и значение-механическогто момейта половине шага, ротор двигателя пересекает 35 йагруЗки, йриложенного к валу двигателя. ось фазы 2.Электромагнитный моментфазы:::..:.Импульсй с еыхО@а ПЗУ 16 поступают

2 изменяет знак на противоположный. С. на входпреобразоватеая код-длительность этого момента электромагнитный момент . 17, с выхода которого —:йа второй аход дефазы 2 способствует торможению ротора цифратоРа 13. двигателя, тогда как электромагнитный мо- 4»0 мент фазы 3 способствует дальнейшему его::":, В зависимости от котмбинации сигналОв разгону.. : ., :-:-" :. на третьем йчетвертом входах (на которые

При пересечейии ротором двигателя, поступают напряжения Uj и Ц4, формируе- - . оси фазы 2 (т.е. точки с угловой координатой . мые на выходахуйраМяащего элемента.10} фг. фиг. 6) напряжение, формируемое на вы- 45 дешифратора 13 на первйх входах ceo 3iie- -ходе первого канала датчика шагов 9, при-:.:ментов совпадейия 19 повторяются сигнанимает нулевое значение. На фиг. 5: . nit,. ÐéeeéeHííe.âтаблице1. Напряжения приведены диаграммы напряжений 0gi и.: с выходов дешифратора 13 постуйают на

092, которые формируются на выходе перво- управляющие входыуситлителей мощности в

ro и второго каналов датчика шагов g соот- 50 зависимости от текущего состояния на выветственно. Напряжетнйя на выходах ходах расйРеделителкяк импульсов 5. В мо- . датчика шагов изменяются по синусоидаль-.: мент .времени ti на фазу 3 д»вигателя ному закону (так как по синусоидальному . посттупаютимйульсы, Формйруем»ые генера,закону изменяется волна деформации гиб- xopом имйУльсов 18. На фазу 2 двигателя. кого ротора) и имеют соответствующий 55 поступают ймпульсы, формируемые преобсдвиг начальной фазы; .: . Разователем код-длительность 1 7. Ротор

В момент времени t> на выходе злемен- . двигателя совершает движение на втором та фиксации нулевого уровня 20(фиг. 2) фор- полушаге, ограниченнтом угловыми коордимируется импульс напряжения Uzo, который натами р> и Д (фиг. 6). поступает на установочный вход R-S тригге1814187

Входы

Выходы

В момент времени t2 ротор двигателя фазы которой попарно объединены одними выходит в точку сугловой координатой Рз. выводами и через разделительные диоды которая соответствует новому фиксирован- подсоединены к источнику питания, каждая ному положению. При этом напряжения,.- фаэаобмоткизэшунтированафорсирующей формируемые на выходах датчика шагов 9, 5 цепью, составленной иэ последовательно равны по амплитуде.(напряжения Un и Ujg, соединенных резистора и диода, усилители фиг;5)..:;. "" . :-" ::::: - ... мощности по числу фаз, выходами подклю:При изменении напряжений (напряже- чвнные к фазным обмоткам, датчики. тока, .

Ния Оз и U4, время1р, фиг. 5) дешифратор 13 " выходами подключенйые к третьему и чет-йовторит на выходах импульсы, формируе- 10 вертому входам блока коррекции, дешифра Мые генератором импульсов 18(в соответст- тор, . выхода ми и од кл юче н н ы и к вии с диаграммой состояния, приведенной управляющим входам усилителей мощно-: в таблице ). Таким образом;с момента вре- сти, распределитель импульсов; четырьмя меира tz, т.е. с оoм еiн т а a в ы х о д а р о т о р а д в и г а - - в ы х о д а м и п о д к л ю ч е н н ы и к п я т о м у,, шmеeсcтrоo - теля в. нов0е фиксированное положение, на 15 му, седьмому и восьмому входам дешифравключенные. фазы поступает широтно-им-. тора, двухканальный датчик шагов, пульсное напряжение, частота и скважность механически связанный с двигателем, подкоторого формируемая генератором им- ключенный к входам управляющего элемен-, пульсов 18 и при которых обеспечивается та, выход которого подключен к: первому .-номинальный уровень напряжения пита- 20 входу дешифрэтора, о т л и ч а ю щ.и и с я .ния,:.. .:.,:: .::... тем, что, с целью упрощения и повышения

При поступлении следующего импульса надежности, в него введены генератор им управления работа устройства повторяется, . пульсов, преобразователь код- длительПри реверсе двигателя изменяется оче- ность и постоянное запоминающее редность пересечения осей.фаз ротором 25 устройство, адресные входы которого:сое- . двигатоля; следовательно изменяется оче- динены с выходами блока. коррекции. а выредность форсирования четйых и нечетных ходы — с входами преобразователя групй фаз двигателя.: код-длительность, выход которого соединен:

При таком вййолнейий устройства до- с вторым входом дешифраторэ, третий вход стигается повышение его надежности, так 30 которого подключен к выходу генератора как при введении ПЗУ, йспользующего для . ймпульсов, первый вход дешифратора соеопределения регулирующего воздействия, динен с первым входом блока коррекции, исключается возможнОсть расстроек вслед- дополнительный выход управляющего элествие влияния дрейфа нуля или изменения . мента подключен к четвертому входу деустэвок. 35 шифратора и второму. входу блока

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я коррекции, входы усилителей мощности

Шаговйй электродвигатель со старт- четныхинечетныхфазпопэрнообъединены степным управлением, содержащий четы- и через датчики тока подключены к общей рехфазную обмотку, четные и нечетные шинеисточника питания.

1814187

jozam ьмллшьр 6рочоф "я роюи оим ошэомпашищ -дом ьдоа аданам isv ogof&yqidv

6 Ео еЗ i аеом9 м ьшнаиаме ог аФто ЬифосЫ иьрохмр w

18144 3Т

I.(1 l ° . °

I . " д . dpi фомбМЮ О А egAttg p

1 . o.

1914187.

Щ

У »

Составитель С.Дерипаско

Редактор Г;Бельская: Техред M,Mîðãåíòàë: Корректор M.Ìàêñèìéøèíå

Заказ 1832 : :.... .:... . Тираж, .. . Подпйсное

ВЙЙЙПИ Госудэрственнога комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауйская наб., 4/6

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