Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага

 

О П И С А Н И Е (i!! 60068 2

ИЗОБР ЕТЕ Н ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.11.75 (21) 2191221/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 19.04.78 (51) М. Кл. Н 02Р 8/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.313.58 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. П. Рубцов, Ю. М. Курзанов, Л. А. Садовский, Б. А. Ивоботенко и Э. С. Гониашвили (71) Заявитель

Московский ордена Ленина энергетический институт

| (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ

ДВИГАТЕЛЕМ С ДРОБЛЕНИЕМ ШАГА

Изобретение относится к автоматизированным электроприводами может быть использовано для управления шаговыми электродвиг а тел я ми.

Известны устройства для управления шаговым двигателем с дроблением шага, содержащие распределитель импульсов и усилители мощности, коммутирующие обмотки двигателя (1).

Недостатком известных устройств является низкий КПД обусловленный повышенными потерями в коммутирующих ключевых элементах усилителей мощности.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для управления шаговым двигателем с дроблснием шага, содержащее распределитель импульсов, усилители мощности, комутирующие обмотки двигателя, и регуляторы напряжения на обмотках двигателя (2).

Целью изобретения является повышение

КПД.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит элементы ИЛИ, цепочки из последовательно соединенных фильтра и ограничителя, связывающие входы усилителей мощности с соответствующими выходами распределителя, причем выходы фильтров подключены ко входам регуляторов напряжения через элементы ИЛИ.

Такое выполнение устройства позволяет без изменения структуры и связей менять кратность дробления шага, что расширяет функциональные возможности устройства, а также уменьшить потери в ключевых элементах усилителя мощности за счет снижения частоты коммутации.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства применительно к четырехфазному ша10 говому двигателю; на фиг. 2 — временная диаграмма сигналов на основных элементах.

Устройство содержит реверсивный распределитель импульсов 1, на входы вперед В и назад Н которого одновременно поступают

15 сигналы управления f> и f>. усилители мощности 2, связанные своими входами с выходами распределителя импульсов 1 через цепочки из последовательно соединенных фильтра 3 и ограничителя 4, и регуляторы напряжения 5, 20 подключенные входами к выходам фильтров

3 через элементы ИЛИ 6 и измеряющие напряжение (ток) на обмотках 7 шагового двигателя.

Устройство работает следующим образом.

25 На оба входа распределителя импульсов 1 поступают сигналы управления f> и j . На диаграмме фиг. 2 эти сигналы показаны для соотношения f =2f, Импульсы, поступающие на входы В и Н распределителя, сдвинуты друг

30 относительно друга во времени для псключе600682 ния одновременного поступления импульсов на оба входа (устройства сдвига импульсов на чертеже не показаны) и исключения потери информации. Распределитель импульсов (применительно к изображенной на фиг. 1 схеме устройства для управления четырехфазным шаговым двигателем) обеспечивает при поступлении импульсов только на вход В переключение каналов в последовательности

A — B — С вЂ” D — А и т. д., а при поступлении импульсов только на вход г1 — в последовательности D — С вЂ”  — А — D.

Подача импульсов на ооа входа обеспечивает широтно-импульсную модуляцию выходных напряжений распределителя, как это показано на фиг. 2.

Широтно-модулированные напряжения после прохождения через фильтр 3 усредняются и принимают вид амплитудно-модулированных напряжений (Фт — Czv на фиг. 2). Полученные напряжения поступают на входы регуляторов напряжения 5 непосредственно (если число регуляторов равно числу каналов распределителя или числу обмоток двигателя) или через элементы ИЛИ, как показано на фиг. 1 (если число регуляторов напряжения меньше числа обмоток двигателя) и используются в качестве задающих напряжений для этих регуляторов (Uz и Uz на фиг. 2).

Регуляторы напряжения в общем случае могут быть любого типа и обеспечивать как регулирование напряжения на обмотке 7 двигателя, так и тока (при введении в регулятор обратной связи по току, которая на фиг. 1 не показана). Однако наиболее целесообразно для повышения быстродействия привода и

КПД использовать импульсные регуляторы напряжения (с широтно-импульсной или частотно-импульсной модуляцией), охваченные отрицательной обратной связью по току.

Амплитудно-модулированные напряжения

Фт — Фт поступают на ограничители 4, преобразующие их в напряжения прямоугольной формы (От — Ozy на фиг. 2). Напряжения

От — Ozv управляют усилителями мощности 2, обеспечивая коммутацию обмоток 7 двигателя в заданной последовательности, Совместная работа усилителей мощности 2 и регуляторов напряжения 5 обеспечивает на обмотках 7 двигателя напряжения (токи), временные диаграммы которых (i> — i,) приведены на фиг. 2.

Двойное преобразование импульсов напряжения на выходах распределителя позволяет осуществить фильтрацию высокочастотной составляющей напряжения в цепях управления и исключить прохождение высокой «несущей» частоты в силовую часть блока управления, ключевые элементы которой обладают боль5 шей инерционностью в сравнении с управляющими ключевыми элементами. Локализация высокой «несущей» частоты в цепях управления позволяет, не ухудшая выходных характеристик привода, снизить частоту коммута10 ции ключевых элементов усилителя мощности и регулятора напряжения, что приводит к повышению КПД устройства.

11одача на входы распределителя 1 двух последовательностей импульсов / и / обеспе15 чивает коммутацию фаз двигателя с частотой

fz — tz, т. е. эквивалентно изменению цены шага двигателя по сравнению с исходным способом управления по одному каналу. При подаче на вход, например В, последовательности

20 импульсов скорость двигателя составит а = а в При подаче на входы В и Н двух последовательностей импульсов / и fz скорость двигателя будет составлять

25 ш = а (fz — fz).

В рассмартиваемом случае, когда f — — 2fz а = n(f — fz) = —, 30 что соответствует уменьшению шага вдвое.

Изменяя соотношение частот f< и fz, можно получить уменьшение шага в произвольное число раз, что расширяет функциональные возможности устройства управления, 35

Формула изобретения

Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага, содержащее распределитель импульсов, усилители мощности, 40 коммутирующие обмотки двигателя и регуляторы напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД, оно содержит элементы ИЛИ, цепочки из последовательно соединенных фильтра и ограничителя, связы45 вающие входы усилителей мощности с соответствующими выходами распределителя, причем выходы фильтров подключены ко входам регуляторов напряжения через элементы

ИЛИ.

50 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР JUО383192, кл. Н 02Р 7/44, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР И 474893, 55 кл. Н 02Р 7/62, 1973.