Устройство для управления шаговым электродвигателем

 

Союз Советских

Социалистических

Республнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 744888 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено20. 12.74 (21) 2086063/24-07 (5I)M. Кл. с присоединением заявки №

Н 02 P 7/62

Государственный комнтет (23) Приоритет по делам нзобретеннй и отнрмтнй

Опубликовано 30.06.80. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 30,06.80 (53 ) УД К 62 1. 316, .7. 18.5(088,8) (72) Авторы изобретения

Б. М. Киндяков, В. П. Самохин и И. А. Старостин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ

ЗЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротех- нике, .в частности к электроприводам с шаговыми двигателями.

Известен импульсный формирователь дття шагового электродвигателя, содержа-.

5 щий последовательно соединенные модулятор, балансный компаратор, фазоразделительное устройство, коммутатор и блок управления, выходы которого подключены к триггеру Шмит . то та и к обмоткам шагового двигателя, общий вывод. которых через кисон соединен с источником питания, а выход триггера Шмитта подключен к управлятс шему входу ключа $1).

За счет соединения в этом устройстве выходов фазоразделительного устройства с управляющим входом триггера Шмитту повышен КПД алектропривода на малой скорости его работы.

Недостатком известного устройства является пониженный КПД электропривода на высокой скорости его работы, в, основном за счет потерь на последова-

2 тельном ключе, осуществляющем стабилизацию тока двигателя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для управления шаговым электродвигателем, содержащее мостовой коммутатор, кольцевой распределитель импульсов с реверсивнйми входами, нечетные выходы которого соединены через схемы совпадения с управляюшими входами ключей коммутатора, соединенных с одной клеммой источника питания, а четные— непосредственно с управляющими входами ключей коммутатора, соединенных через датчик тока двигателя с другой клеммой источника питания, триггер Шмитта, вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход — со вторыми входами указанных схем совпадения, и обратные ,диоды, соединяющие выводы фаз двигателя с им противоположными клеммами источника питания (2).

В атом устройстве обеспечено повы- . шение КПД электропривода за счет совмещения в одним и тех же ключевых элементах функций коммутации соответствующей фазы и поддержания тока в ней.

Недостатком известного устройства является его узкие функциональные воэможности, так как устройство непрерывно поддерживает средний ток электродвигателя, что необходимо в основном при высокой его скорости. При низкой скорости двигателя питание его целесообразно от- 1О ключать после отработки двигателем каждого шага, так как это приводит к повышению К ПД устройств а.

Белью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство снабжено последовательно соединенными логической схемой ИЛИ и одновибратором, выход которого соединен с дополнительными входами указанных схем совпадения, а входы схемы ИЛИ вЂ” с реверсивными входами кольцевого распределителя импульсов.

На чертеже показана электрическая 25 схема устройства.

Устройство содержит кольцевой распределитель 1 импульсов с реверсивными входами 2 и 3, соответствующими прямому и обратному вращению шагового двигате- И ля 4, обмотки 5, 6, 7 и 8 которого подключены через ключи 9, 10, 11 и 12 .мостового коммутатора и датчик 13 тока к источнику 14 питания.

ВыхОд триггера 1 5 Шмиття подКлючен35 ного к датчику 13 тока соединен со входами схем 16, 17 совпадения, другие входы которых соединены с выходами кольцевого распределителя 1 импульсов, управляющими нечетными фазами шагово- 40 го двигателя 4 и одновибратора .16, вход которого соединен с выходом схемы ИЛИ

19, подключенной к реверсивным входам 2, 3 кольцевого распределителя 1 импульсов. 45

Выводы обмоток шагового двигателя

4 соединены через обратные диоды 20, 21, 22 и 23 с клеммами источника 14 питания и через диоды 24, 25, 26 и

27 — с обмоткой реле 28.

Устройство для управления шаговым электродвигателем работает следующим образом.

Пусть, например, в результате воздействия входного импульса кольцевой распределитель 1 импульсов установлен в положение, соответствующее подключению

8 4 обмоток 5 и 6 шагового двигателя 4 к источнику 14 питания. При этом на все время до следующего входного импульса включается ключ 10, а на входы схемы

ИЛИ поступает разрешающий сигнал одновибратора 18 на время, равное длительности его импульса, и разрушающий сигнал триггера 15 Шмитта, соотвеч ствующий току двигателя, меньшему заданного значения .

В результате на выходе схемы 16 совпадения формируется сигнал, включающий ключ 9, и в последовательной цепи, содержащей эле менты 9, 5, 6, 10, 1 3 . возникает нарастающий ток. Как только выходное напряжение датчика 13 тока додостигает порога срабатывания триггера

15 Шмитта, последний срабатывает, блокируя схемы совпадания, и ключ 9 закрывается. Ток при этом продолжает протекать (эа счет энергии, запасенной в индуктивности обмоток 5, 6) по цепи, содержащей элементы 20, 5, 6, 10, 13, и уменьшается . Через некоторое время оН уменьшается настолько, что триггер

15 Шмитта снова переключается и ток через обмотки опять начинает возрастать.

Процесс продолжается до rex пор, пока не кончается импульс одыовибратора 18, длительность которого определяется временем, необходимым для устойчивой отработки двигателем каждого шага, по истечении которого ключ 9 запирается и обмотки двигателя отключаются от источ— ников питания.

После поступления второго входного импульса в результате переключения кольцевого распределителя 1 импульсов вместо схемы 16 совпадения работает схема 17 совпадения и подключаются и отключаются обмотки 6, 7 двигателя.

При этом ток двигателя при его возрастании протекает через ключ 11, а при убывании — через диод 22.

После поступления третьего входного импульса в том же направлении в резуль- гаге переключения кольцевого распределителя 1 импульсов вместо ключа 10 включается ключ 12 и ток начинает проходить через обмотки 7, 8.

Четвертый импульс вновь блокирует работу схемы 16 совпадения и разрешает работу схемы 17 совпадения. При этом ток начипает проходить по обмоткам

8, " двигателя и снова через ключ 9 или диод 20.

В результате воздействия пятого входного импульса того же направления

5 74488 вместо ключа 12 включается ключ 9 и схема работает также как и после первого входного импульса.

При поступлении входных импульсов на реверсивный вход распределителя 1 порядок включения фаэ меняется на обратный. Если период следования входных импульсов становится меньше длительности импульса одновибратора 18, .устройство начинает работать в режиме 10 непрерывной стабилизации тока, протекающего через обмотки двигателя, и в

:моменты коммутации обмоток 6, 8 ток замыкается через диоды 21, 22, При высокой частоте следования вход- t5 ных импульсов срабатывает реле 28, на обмотку которого через диоды 24, 25, 26, 27 поступают импульсы ЭДС самоиндукции, возникающие на обмотках двигателя при их отключениях от источника 20 питания.

Контакт реле 28 сигнализирует о нор- мальной работе устройства при его работе в замкнутых следящих системах.

Таким образом, описанное устройство для управления шаговым электродвигателем хар актериэуе тся ш ирокими функцион аль ными возможностями и может быть ис пользовано как при высоких,так и при низких скоростях электропривода. 30 электропривода.

Формула изобретения

Устройство для управления шаговым электродвигателем, содержащее мосто8 6 вой коммутатор, кольцевой распределитель импульсов с реверсивными входами, нечетные выходы которого соединены через схемы совпадения с управляюшими входами ключей коммутатора, соединенных с одной клеммой источника питания, а четные — непосредственно с управляющими входами ключей коммутатора, соединенных через датчик тока двигателя с другой клеммой источника питания, трит гер Шмитта, вход которого соединен с вы— ходом датчика тока, а выход — со вторыми входами указанных схем совпадения, и обратные диоды, соединяюшие выводы фаз двигателя с клеммами источника питания, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, дополнительно введены последовательно соединенные логичес» кая схема ИЛИ и одновибратор, выход которого соединен с дополнительными входами укаэанных схем совпадения, а входы схемы ИЛИ вЂ” с реверсивными входами кольцевого распределителя импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 447676, кл. G 05 В 6/02, 1972.

2. Сборник трудов Воронежского политехнического института Электрические машины", Воронеж, 1973, с. 115-117. рис. 4 (прототип).

744888

Cîñòíâèòåëü Е. Коростелева

Редактор Т. Морозова Техред Ж. Кастелевич Корректор H. Стел

Заказ 3678/12 Тираж 783 Подлисное

БНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий

113035, Москва., Ж-ЗБ, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП Патеит, г. Ужгород, ул. Прмктная, 4