Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага

 

Союз Советскик

Социапистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву N 909784 (22)Заявлено 17.03.81 (21) 3262489/24-07 (51}М. Кл. с присоединением заявки М

Н 02 Р 8/00 тнвударстванный квинтет

СССР ав данаи наабретаннй н открытка (23) Приоритет (публнковано 07.09.82. Бюллетень JA 33 (53} УДК621. 313. .58(088.8) Дата опубликования описания 09.09.82

2) Авторы (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ

ДВИГАТЕЛЕМ С ДРОБЛЕНИЕМ ШАГА

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления с шаговыми двигателями, и может быть использовано в дискретных системах автоматического управления.

По основному авт. св. Ю 909784 из-, S вестно устройство для управления l08говым двигателем с дроблением шага, содержащее распределитель импульсов, связанный выходами со входами усилителей мощности, коммутирующих фазы двигателя и блок дробления шага, включающий в себя многопрограммный распределитель импульсов, реверсивный счетчик, одновибратор, триггер управления, реверсивный делитель и две группы двухвходовых элементов И одна из которых подключена первыми входами к выходам распределителя импульсов, вторыми входами элементов, взятых через один - к выходам одного из разрядов кольцевого регистра сдвига и выходами к входам усилителей мощности, а другая группа элементов И соединена выходами с входами каждого разряда кольцевого регистра сдвига, первыми входами с выходами каждого разряда реверсивного счетчика, а вторыми входами с выходом одновибратора, связанного своим входом со счетным входом реверсивного счетчика и прямым выходом триггера управления, подключенного инверсным выходом к счетному входу делителя, соединенного своим выходом со счетным входом распределителя импульсов Я .

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что оно обеспечивает .управление шаговым двигателем лишь с четным числом фаз (m=4, 6, 8...) Цель изобретения - расширение функ циональных возможностей устройства путем обеспечения режима дробления шагов шагового двигателя с нечетным числом фаз (m=3, 5, 7...).

957404 4

Указанная цель достигается тем, что в устройство по авт. св. Ю 9)7404 введены дополнительная группа элементов И, элементы ИЛИ по числу фаз двигателя и кольцевой регистр сдвига, выходы которого подключены к первым входам дополнительнь1х элементов И, связанных вторыми входами с выходами распределителя импульсов, а выходами - с первыми входами элементов ИЛИ, подключенных вторыми входами к выходам первой группы основ: ных элементов И, а выходами - к входам усилителей мощности.

Такое выполнение устройства обеспечивает возможность дробления шага шагового двигателя с любым нечетным числом фаз (в=3, 5 6 . ).

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства применительно к пятифазному шаговому двигателю; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов, соответствующие кратности дробления шага И=4, Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит распределитель 1 импульсов, усилитель 2 мощности, коммутирующие фазы шагового двигателя, связанные входами с выходами логических элементов ИЛИ 4. Первые входы элементов ИЛИ 4 подключены к выходам соответствующих элементов И g первой группы, а вторые входы - к выходам соответствующих элементов И 6 третьей группы. Первые входы элементов И объединены и подключены к прямому выходу одного из разрядов кольцевого регистра 7 сдвига, а первые входы элементов И 6 объединены и подключены к инверсному выходу этого же разряда. Вторые входы элементов И 5 и 6 подключены к соответствующим выходам распределителя 1 импульсов. Входы каждого разряда кольцевого регистра 7 сдвига подключены к выходам второй группы двухвходовых логических элементов И 8.

Первые входы элементов И 8 подключены к выходам соответствующих разрядо реверсивного счетчика 9, а вторые входы объединены и подключены к выходу одновибратора 10. Вход одновибратора 10 и счетный вход реверсивного счетчика 9 соединены с прямым выходом триггера 11 управления, инверсный выход которого подключен к счетному входу реверсивного делителя 12, представляющего собой реверсивное пересчетное устройство. Установочные входы всех счетных элементов устройства подключены к шине

У! установки исходного состояния.

Входы выбора направления движения распределителя 1 счетчика 9 и делителя 12 подключены к шине У2. Счетные входы триггера 11 и кольцевого регистра 7 сдвига подключены соответственно к тактовым шинам Tl и Т2.

Устройство работает следующим образом.

Подготовка устройства к работе осуществляется путем подачи на шину

Уl сигнала установки в исходное состояние. При этом регистр 7, счетчик

9, триггер 11 и делитель 12 устанавливаются в нулевые исходные состояния, а распределитель 1 — в положение, при котором в единичном логическом состоянии находятся первые два из его выходов, например, для пятифазного двигателя выходы Вых. 1 и Вых. 2 (фиг. 1). В соответствии с требуемым направлением вращения к шине У2 прикладывается единичный или нулевой сигнал.

Первоначальное нулевое состояние кольцевого регистра 7 сдвига обеспечивает на нулевом выходе триггера его первого разряда единичный потенциал, а на его единичном выходенулевой потенциал. Это состояние не нарушается и после подачи на шину

Т2 импульсов высокой частоты. Эти потенциалы первого разряда регистра взаимодействуя с единичными потенциалами Вых. 1 и Вых. 2, вырабатываемыми распределителем 1 (фиг. 2), создают на выходе соответствующего элемента ИЛИ 4 единичный потенциал.

Усилитель мощности 2 данной фазы обеспечивает при этом протекание в ней максимального значения тока 1 .

При поступлении на шину Тl первого тактирующего импульса низкой частоты (фиг. 2) триггер 11 управления переходит в единичное состояние. От положительного перепада напряжения на его прямом выходе запускается ревер,сивный счетчик 9 и в его первом разряде записывается единица, т.е. устанавливается код 1000. ,От этого же перепада напряжения запускается одновибратор 10 и через определенную задержку, превышающую ,время переходных процессов триггеров, вырабатывает на своем выходе единичо ос Мос

А Р и где с - величина основного шага. ос

Второй полуцикл функционирования устройства аналогичен рассмотренному, первому, с той лишь разницей, что происходит потактное изменение числа единиц в счетчике g: 1110, 1100;

1000; 0000. Это приводит к линейноступенчатому уменьшению тока во второй фазе и его линейно-ступенчатому увеличению в третьей фазе.

Последующие циклы работы предлагаемого устройства происходят аналогично описанному первому циклу.

На фиг. 2 графики 3 и I> условно иллюстрируют процессы ступенчатого изменения таков в соответствующих фазах (в результате потактного формирования широтно-модулированных сигналов на инверсном и прямом выходах первого разряда кольцевого регистра

7 сдвига), которые имели бы место в том случае, если бы на всех выходах (Вых. 1 - Вых. 10) распределителя 1 одновременно присутствовали единичные потенциалы. Графйки "0"

Ту и "1" на (фиг. 2) иллюстрируют изменение сигналов соответственно на прямом и инверсном выходах триггера

11 управления. Кривые 1<, 1, i

1 и i отображают действительный ход ступенчатого изменения токов в соответствующих фазах. двигателя при реальной циклограмме парного переключения выходов распределителя 1.

Реверсирование предлагаемого устройства осуществляется путем измене-. ния ранее приложенного на шине У2 логического потенциала на обратное.

При этом изменяется на обратный опи" санные выше процессы изменения кодов в распределителе 1, счетчике 9 и дели теле 12 (фиг. 2).

Частота тактирующих импульсов на шине Tl устанавливается в два раза выше требуемой рабочей частоты, а

5 9574 ный импульс и тем самым обеспечивает передачу первого кодового набора. счетчика 9 через элементы И 8 и регистр 7. Это приводит к созданию в регистре 7 режима высокочастотной циркуляции по разрядам указанного кода и, стало быть, генерации импульсов со скважностью 4 на прямом выходе первого разряда и со скважностью 4/3 на его инверсном выходе. 16

Эти импульсы, проходя через элементы И 6, и ИЛИ 4, И 5 и ИЛИ 4 к усили телям 2 мощности, создают токи величиной 3/4 1к — в первой фазе и

1/4 (- во второй фазе (i< и i< на 15 фиг. 2).

Во втором такте работы устройства триггер 11 переходит в нулевое ! состояние. От положительного перепада напряжения íà его инверсном вы- рО ходе запускается делитель 12Ä и в нем записывается число один.

В последующих нечетных тактах поступления импульсов на шину Tl аналогично описанному первому такту 2S происходит потактное изменение (и одновременная передача в регистр 7) кода счетчика 9: 1100; 1110; 1111..

Зто приводит к потактному уменьшеЯ

wto тока в первой фазе („3 z 3H ЗЕ

0) и его одновременному увеличению во второй фазе (4 . 3 «< 3 1 3к )

В течение всего последнего (из этого полуцикла) нечетного такта все триггеры регистра 7 находятся в единич-! ных состояниях, несмотря на непрерывное поступление на шику Т2 высокочастотных импульсов.

В последующих четных тактах поступления импульсов на шину Tl, аналогично описанному второму такту, происходит подсчет импульсов в делителе 12 до К=4. Одновременно с поступлением последнего импульса на выходе переноса делителя 12 формируется еди45 ничный импульс, который поступает на тактовый вход распределителя 1 и изменяет его состояние. Начиная с этого момента, единичные потенциалы оказываются на Вых. 2 и Вых. 3 распре$6 делителя i.

Одновременно с этим в делителе 12 восстанавливается первоначальное нулевое состояние, поскольку он осуществляет .|деление на N=4.

Этим завершается первый полуцикл функционирования устройства, при котором за четыре такта поступления импульсов на шину Тl в первых двух фа04 6 зах двигателя осуществляется четырех» ступенчатое изменение тока (уменьшение в первой фазе и одновременное увеличение во второй фазе). Ступенчатое изменение тока в смежных фазах двигателя приводит к ступенчатому повороту суммарного вектора электромагнитного момента и соответственно ротора. В результате ротор отрабатывает четыре дробных шагов, величиной

957404 частота тактирующих импульсов на шине Т2 выбирается, исходя из величины электромагнитной постоянной времени данного двигателя, чтобы обеспечить допустимые пульсации тока при осуществляемои широтно-импульсной модуляции фазных напряжений.

В общем случае коэффициент дробления шага и число разрядов регистра 7 и счетчика 9 может быть равно N+2.

Предлагаемое устройство пригодно для управления шаговым двигателем с любым нечетным числом фаз m)3. формула изобретения

Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага по авт. св. 8 909784, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены дополнительная группа элементов И, элементы ИЛИ по числу фаз двигателя и кольцевой регистр сдвига, выходы которого подключены к первым входам дополнительных элементов И, связанных вторыми входами с выходами распределителя импульсов, а выходами

tO с первыми входами элементов ИЛИ, подключенных вторыми входами к выхо" дам первой группы основных элементов И, а выходами - к входам усилителей мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2956970/24-07, zy кл. Н 02 Р8/00,,1980.

957404 ч Ч С.З С Ъ

ВНИИПИ Заказ 6620/47 Тираж 721 Подписное

«» ««

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, уд. Проектная, 4