Позиционный шаговый электропривод

 

ОПИСАНИЕ»,ВП479

ЙЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.04.79 (21) 2756440/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) М.К .

Н 02Р 8/00 государствеиный комитет (53) УДК 621.313.58 (088.8) а делам изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

К. H. Павлова и В. Е. Солодкцн

4 (71) Заявитель

Г (54) ПОЗИЦИОННЫЙ ШАГО ВЫ Й ЭЛ Е КТ РО П РИВОД

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах автоматики и телемеханики, вычислительной техники и управления, в станках с программным управлением. 5

Известен позиционный электропривод с шаговым двигателем, работающим в режиме самокоммутации, содержащий усилители мощности, блок управления и датчик шагов со схемой коммутации фаз двигате- 1р ля (1).

Наиболее близким к изобретению является позиционный шаговый электропривод, содержащий шаговый двигатель, усилитель мощности, преобразователи код — аналог, регуляторы напряжения на фазах двигателя, блок управления и датчик шагов со схемой коммутации фаз двигателя (2J

Недостатком известных устройств являетяс невысокая точность позиционирования, обусловленная числом позиций датчика шагов.

Целью изобретения является повышение точности позиционирования.

Указанная цель достигается тем, что электропривод снабжен сумматором, преобразователем кода, элементом запрета, сумматором-вычитателем, коммутатором и делителем, связанным входом с выходом сум-, матора, одним выходом — с блоком управ- рр ленпя, а вторым — с одним из входов сумматора-вычитателя, подключенного вторым входом к выходу элемента запрета, а выходом — ко второму входу сумматора и первому входу преобразователя кода, второй вход которого соединен с выходом блока управления, а выходы — с входами преобразователей код — аналог, причем вход элемента запрета подключен к выходу коммутатора, связанного входами с выходами схемы коммутаций фаз двигателя.

Такое выполнение привода позволяет увеличить число позиций двигателя внутри шага без увеличения информационной емкости датчика шагов.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого электропривода; на фиг. 2 — диаграмма позиций ротора шагового двигателя внутри каждого шага.

Привод (фиг. 1) содержит т-фазный шаговый двигатель 1, на валу которого расположен m-разрядный датчик 2 шагов. Фазы шагового двигателя 1 подключены к т-канальному усилителю 3 мощности и через регуляторы 4 и 5 напряжения к преобразователям код — аналог 6 и 7. Усилитель 3 соединен входами со схемой 8 коммутации фаз, подключенной входом к выходу блока 9 управления разгона и торможения. Сумматор 10 соединен выходом с входом и-кратного де811479

Таблица

Согнан на

ы гя ходе коммутатора

Номера фаз

Я состояния

Реыерс

„1"

Реыерс

„0"

II III

К+ Lo

/1 лителя 1, подключенного выходами к входам блока 9 и сумматора-вычитателя 12, связанного вторым входом с выходом элемента 13 запрета. Входы преобразователя !

4 когда соединены с выходами сумматоравычитателя 12 и блока 9. Коммутатор 15 связывает схему 8 коммутации фаз с входом элемента 13 запрета.

Привод работает следующим образом. В момент поступления на вход сумматора 10 кода числа отрабатываемых позиций К в нем осуществляется суммирование этого кода со значением кода позиции фиксации старта Lo, поступающего с выхода сумматора-вычитателя 12. Результат суммирования остается неизменным в течение цикла отработки заданного числа позиций (запоминается в сумматоре 10) и делится на и в делителе 11. Целая часть деления IV, равная числу целых шагов отработки, поступает на блок управления разгона и торможения. При этом блок формирует сигнал

«Пуск», поступающий на схему 8 и преобразователь 14.

Алгоритм вычисления целых шагов Л" и номер позиции фиксации ротора L определяется уровнем потенциального сигнала с коммутатора 15. При единичном уровне число целых шагов определяется по формуле а при нулевом уровне

К+ (и —

n — кратность дробления шага;

Lo — номер позиции предыдущей фиксации или позиции старта.

Номер позиции фиксации L определяется в первом случае как остаток от деления

«а» выражения (1) (L=a), а во втором— как разность между и и остатком от деления «а» выражения (2), т. е. L=n — а.

Нумерация позиций внутри шага (О, 1, 2, 3...) производится всегда в одном направлении (фиг. 2) независимо от направления вращения ротора.

Уровень потенциала на выходе коммутатора 15 зависит от номера включенных фаз и наличия сигнала «Реверс». Алгоритм работы коммутатора описывается в таблице, Схема 8 коммутации фаз управляет через усилитель 3 мощности различными режимами работы двигателя (пуск, разгон, торможение, фиксация, реверс) путем соответствующего изменения порядка коммутации фаз относительно сигналов с датчика 2, поступающих на схему коммутации фаз в виде т-разрядного параллельного кода.

При поступлении сигнала «Пуск» схема 8 осуществляет такой порядок коммутации фаз, который соответствует пуску двигате15

5о

65 ля. Преобразователь 14 кода обеспечивает вместе с преобразователями б и 7 и регуляторами 4 и 5 напряжения номинальное напряжение питания на фазах двигателя при отработке целых шагов. При отработке последнего шага блок 9 управления формирует сигнал «Фиксация» на схему 8 и преобразователь 14. Схема коммутации фаз при этом осуществляет порядок коммутации фаз двигателя 1 относительно сигналов с датчика 2, соответствующий фиксации ротора двигателя.

Преобразователь 14 кода в зависимости от кода позиции фиксации формирует на двух выходах коды, обеспечивающие через преобразователи б и 7 и регуляторы 4 и 5 уровни фазных напряжений, соответствующие требуемой позиции фиксации. Значения этих кодов запоминаются в преобразователе 14 кода и остаются неизменными во время действия сигнала «Фиксация».

Код позиции фиксации определяется следующим образом. При поступлении нулевого уровня потенциала с выхода коммутатора 15 на вход элемента 13 запрета на его выходе формируется нулевой сигнал, поступающий на информационный вход сумматора-вычитателя 12 и сигнал управления, переводящий его в режим работы «Суммирование». Г!ри этом код остатка «а» деления с выхода делителя 11, проходя без изменения через сумматор-вычитатель 12, определяет код позиции фиксации.

При поступлении единичного уровня потенциала на элемент 13 запрета код кратности деления и поступает на вход сумматора-вычитателя 12, который переводится в режим работы «Вычитание». В этом случае на его выходе формируется код позиции фиксации, определяемый по алгоритму (n — а). Сигнал с выхода коммутатора 15 на элемент 13 поступает непрерывно в течение всего времени работы схемы.

Уровень потенциала на выходе коммутатора 15, как указывалось выше, зависит от номера включаемых фаз (фиг. 2) и наличия сигнала «Реверс». Алгоритм его работы описывается в таблице.

Привод имеет большие функциональные возможности вследствие того, что один и тот же датчик шагов и схема управления

811479 могут использоваться для получения в Heì различной информационной емкости.

Формула изобретения

Позиционный шаговый электропривод, содержащий шаговый двигатель, усилитель мощности, преобразователи код — аналог, регуляторы напряжения на фазах двигателя, блок управления и датчик шагов со схемой коммутации фаз двигателя, отл ич а ющий ся тем, что, с целью повышения точности позиционирования, он снабжен сумматором, преобразователем кода, элементом запрета, сумматором-вычитателем, коммутатором и делителем, связанным входом с выходом сумматора, одним выходом — с блоком управления, а вторым — с одним из входов сумматора-вычитателя, подключенного вторым своим входом к выходу элемента запрета, а выходом — ко второму входу сумматора и первому входу преобразователя кода, второй вход которого соединен с выходом блока управления, а выходы — с входами преобразователей код— аналог, причем вход элемента запрета под-. ключен к выходу коммутатора, связанного входами с выходами схемы коммутации фаз двигателя.

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. Под ред. М. Г. Чиликина.

М., «Энергия», 1971, с. 5б1.

1б 2. Жильцов Л. В. и др. Унифицированная структура управления для шагового электропривода. — «Электротехническая промышленность», Сер. «Электропривод», 1976, вып. 5 (49), 1 — 3 (прототип).

811479 йрямае Орленые

ООраансе Оращани

0 нОмера

Фиг.2

Составитель 3. Горник

Техред И. Пенчко

Корректор P. Беркович

Редактор Ж. Рожкова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 513/12 Изд. № 215 Тираж 749 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4(5