Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советским

Социалистическим

Республик

«i> 993428 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24. 07. 81 (21) 3324056/24-07 с присоединением заявки М2 (23) Приоритет—

Опубликовано ЗОЛ1.83. Бюллетень М 4

Р М g+ з

Государственный комитет

СССР.но делам нзобретеннй н открытнй

Н 02 Р 8/00

)53) УД (621. 313.

° 13. 525 .62-83 . (088. 8) Дата опубликования описания 30. 01. 83 (72) Авторы . изобретения

АРУтЮннн a A. 3. мурадян с

Г (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ

ДВИГАТЕЛЕМ С ДРОБЛЕНИЕМ ШАГА

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

Известно устройство для управления шаговым двигателем с дроблениемшага, содержащее блок задания программ, коммутатор, несколько сумма торов, счетчиков и триггеров, подключенных к фазным обмоткам шагового двигателя (.1 .

Недостатками данных устройств asляются сложность и большой объем аппаратуры.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага, содержащее распределитель импульсов, ло гические элементы И по числу фаз двигателя, связанные выходами с входами усилителей мощности, коммутирующих фазы двигателя, первыми входамис выходами распределителя импульсов, а вторыми входами - с прямым и ин.версным выходами блока дробления шага Г2,) .

Недостатками известного устройства являются большой объем armapaтуры, обусловленный содержанием большого количества узлов со сложной логической структурой, и низкая надежность, обусловленная опасностью случайного нарушения синфазности потактного функционирования между распределителем импульсов и реверсивным делителем частоты при воздействии помех, что может привести к полному нарушению нормальной работы всего . устройства.

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления шаговым двигателем с дроблением Шагар содержащем распределитель импульсов, " логические элементы И по числу фаз двигателя, связанные выходами c âõîдами усилителей мощности, коммутирующих фазы двигателя, первыми входами - с выходами распределителя импульсов, а вторыми входами - с прямым и инверсным выходами блока дробления шага, последний снабжен реверсивным двоичным счетчиком, логическим элементом ИЛИ, мультиплексором нескольких каналов на один и формирователем единичного адресного мода, выходы которого подключены к адрес993428 нЫм входам мультиплексо. подключенного прямым и инверсны:; выходамп ко вторым входам элементов И, а управляющими входами — к выходам всех разрядов реверсивного счетчика, соединенного выходами переноса и заема с входами элемента ИЛИ, поцключенного своим выходом к -.«.-ë-.,êòîâoìó входу распределителя импульсов и входу реверса счетчика.

Данное выполнение устройства позволяет упростить схему за счет использования меньшего количества составных узлов с более простыми логическими структурами и оцновременно повысить надежность работы за счет введения жесткой синхронизации между отдельными его составными узлами.

На чертеже приведена. функциональная схема устройства применительно к четырехфазному шаговому двигателю.

Устройство содержит реверсивный распределитель 1 импульсов, двухвхо.довые логичес..-пе элементы И 2 по числу фаз двигателя, связанные выходами с входаки усилителей 3 мощности, коммутирующих фазы 4 шагового двигателя, а первыми входами — с выходами распределителя 1, блок 5 дробления шага, подключенй,-.é прямым и инверсным выходами ко вторым входам эле- 30 кентов И 2, взятых через один. Блок 5 дробления шага включает в себя реверсивный двоичный счетчик б, выходы 3аема и переноса которого через логический элемент ИЛИ 7 подключены к его входу автоматического реверси рования и одновременно к тактирующему входу распределителя 1, а входы тактирования, установки в исходное состояние и ручного реверсирования - 4О к соответствующим шинам управления

"Т „.ц ", "Уст.О", "Реверс", формирователь 8. единичного М-1 канального адресного кода и мультиплексор 9

N+1 канала на один, где N — коэффициент дробления шага, Управляющие входы мультиплексора 9 подключены к выходам всех разрядов двоичного реверсивного счетчика б, первый адресный вход — к шине единичного логического уровня, М-1 адресных входовк выходам формирователя 8 единичного адресного кода, N+1 адресный вход - к шине нулевого логического уровня.

Вход формирователя 8 единичного адресного хода. подключен к шине Тй, на которую от внешнего генератора (не показан) поступают импульсы BbIсокой частоты. Прямой Q и инверсный

Q выходы мультиплексора 9 подключены ко вторым входам элементов И, взя-бО тых через один.

Устройство работает следующим образом.

В первоначальном состоянии на шину "Уст,О" подается сигнал установки 65

Коды на выходах формирования

) 3 ) 4 ) 5

1 2

О О C 0 О

1 О 0 О О

1 1 0 О О

1 О 4

1 О

1 1, 1 1

О 0 04 О О

Так, при коэффициенте дробления шага N на e=o первом выходе вырабаты ваются периодические сигналы со скважностью -.- -, а на последующих его выМ в исходное состояние. При этом реверсивный двоичный счетчик б устанав-, ливается в нулевое исходное состояние, а распределитель 1 — в положение, при котором в единичном логическом состоянии находится первая половина его выходов, например, для четырехфазного двигателя — выходы "Вых.1" и "Вых.2". В соответствии с требуемым направлением .вращения к шине

"Реверс" прикладывается единичный или нулевой уровни потенциалов, При этом в соответствии с первоначальным нулевым кодовым набором на выходах счетчика б и на управляющих входах мультиплексора 9 выбирается первый адресный вход мультиплексора, подключенный к постоянному единичнОму уровню. Это приводит к появлению единичного уровня на прямом Q выходе мультиплексора 9, и нулевого на инверсном Q выходе. В результате взаимодействия этих сигналов с единичными сигналами на выходах "Вых.1" и "Вых.2" распределителя 1 на выходе элемента И 2 первого канала создается единичный уровень. Усилитель 3 мощности первой фазы 4 двигателя обеспечивает при этом протекание в ней номинального тока !н .

В течение всего периода функционирования устройства íà N 1.выходах формирователя 8 непрерывно вырабатываются высококачественные прямоугольные сигналы с одинаковым периодом, но с различной дискретной скважностью.

Это осуществляется благодаря поочередноку (в такт поступления высокочастотных импульсов на шину Т } фор3 мированию íà его выходе наборов "единичного." кеда, представленных, например, для случая й-1=5 в таблице.

993428 сигналы со скважйостью -„-, -„-, ..., 50

М, и

° ЮВ й, à íà его инверсный выход (}. й-3 й- !! сигналы со скважностями

2 ° 1

Это приводит к ступенчаМ-3 N""!!. тому уменьшению тока,„ . I м, !н

2 ° 1 ...; — - 1„, — !н †.в первой фазе бП и й

3. ° "„ и его увеличению g " !н, N-2, М"1 ...; — ° I ; - 1н - во второй фазе. В последнем N-ом такте этого 65

Последующие циклы работы устройства происходят аналогично описанному первому циклу. ройства осуществляется путем измене-. ния ранее приложенного на шине "Реверо" логического потенциала на обратное. При этом изменяются на .обратные описанные выае процессы изменеИ ходах — сигналы со .скважностями ) - !. й,, N.

М"3 2

При,поступлении на шину "Т»ц,-" первого тактирующего импульса низкой . частоты в счетчике б записывается единица и, в соответствии с этим, выбирается второй .вход "Вх.2" мультиплексора 9. При этом периодические высокочастотные сигналы с первого выхода формирователя 8 со скважностью

N — поступают на прямой выход мульМ-! типлексора 9 и со скважностью N .на его инверсный выход. Эти сигналы, проходя через элементы И 2 к усилителям 3 мощности, создают токи велиМ-f

:чиной — ° I„ в первой фазе и . N

I во второй фазе. й

Во втором такте поступления им,пульса на шину Тд!,д,, в счетчике 6 .записывается цифра два и, в соответ-. . Ствии с этим, выбирается третий вход

"Bx.3" мультиплекстора 9. При этом периодические высокочастотные сигна-, л т го в ми ов те

ы со в оро ыхода фор р а ля 8 и со скважностью „ 2 поступают на прямой выход {} мультиплексора 9 и

М со скважностью — - на его инверсный

-2 выход Q. Эти сигналы создают ток веN-2 2, личиной ° i > в первой . фаз е и — I M ° и во второй фазе.

В последующих тактах поступления импульсов на шину Т.,,, происходит дальнейший пересчет импульсов в счетчике 6 и поочередная выборка последующих входов ".Bx.4"-"Вх.N" мульти- . плексора 9. В соответствии с этим от формирователя 8 на прямой выход Ч мультиплексора 9 поочередно выдаются полуцикла функционирования устройства на выходе счетчика б формирует- . ся максимальный код, эквивалентный его коэффициенту пересчета. При этом выбирается последний (N+I)-й вход мультиплексора 9, в результате которого на его прямом Q и инверсном (} выходах возникают соответственно нулевой и единичный уровни. Одновременно с этим на выходе переноса счетчика б формируется единичный сигнал, который через логический элемент

ИЛИ 7 поступает на тактовый вход распределителя 1 и изменяет его состояние. Начиная с этого момента, единичные уровни подаются на "Вых.2" и "Вых.3" распределителя 1. Одновременно по цепи обратной связи через элемент ИЛИ 7 на вход автоматического реверсирования счетчика 6 поступает единичный сигнал, изменяющий первоначальное направление пересчета.

Этим завершается первый полуцикл функционирования устройства, при котором за и тактов поступления импульсов на шину "Т„„ ", в первых двух фазах 4 двигателя осуществляется линейное И-ступенчатое изменение тока (уменьшение в первой фазе и одновременное .увеличение во второй фазе).

Ступенчатое изменение тока в смежных фазах двигателя приводит к ступенча- . тому повороту суммарного вектора электромагнитного момента и, соответственно, ротора. В результате ротор отрабатывает М дробных шагов, величиной! = „, где с — величина 0ñ. основного шага.

Второй полуцикл функционирования . устройства аналогичен рассмотренному с той лишь разницей, что счетчик б работает в режиме обратного порядка пересчета (на вычитание) и в соот- ветствии с этим выборка адресных входов мультиплексора 9 происходит также в обратном. порядке. Это приводит к линейно-ступенчатому уменьшению тока во второй фазе и его линейно-ступенчатому увеличению в третьей фазе.

В такт обнуления счетчика б на его выходе заем вырабатывается импульс, который по цепи обратной связи автоматически меняет его направление пересчета и переключает распределитель

1 в другое состояние.

Реверсирование предлагаемого уст993428 ния . кодов переключения в распределителе 1, счетчике 6 и мультиплексоре 9.

Частота формирования высокочастотных на выходах мультиплексора 9 выбирается, исходя из величины электромагнитной постоянной времени двигателя, чтобы обеспечить допустимые пульсации тока при осуществляемой широтно-импульсной мс9 уляции фазних напряжений.

Коэффициент пересчета счетчика 6 выбирается в соответствии с заданным коэффициентом дробления шага М по формуле К = М + 1, а его разрядность - rro форМуле л

1og . 15

В соответствии с этим чисво управляющих входов мультиплексора 9 выбирается равным и, число его адресных входов — равным М+1, а число выходов формирователя кода 8 - равным 20 ,М -.I .

Формула изобретения устройство для управления шаговым д двигателем с дроблением шага, содержащее распределитель импульсов, логические элементы И по числу фаз двигателя, связанные выходами с входа ми усилителей мощности, коммутиру: ющих фазы двигателя, первыми входами — с выходами распределителя импульсов, а вторыми входами — с прямым и инверсным выходами блока дробления шага, о т л и ч а ю щ е е с .я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, блок дробления шага снабжен реверсивным двоичным счетчиком, логическим элементом ИЛИ, мультиплексором нескольких каналов на один и Формирователем единичного адресного кода, выходы которого подключены к адресным входам мультиплексора, подключенного прямыми инверсным выходами к вторым входам элементов И, а управляющими входами — к выходам всех разрядов реверсивного счетчика, соединенного выходами переноса и заема с входами элемента ИЛИ, подключенного своим выходом к тактоному входу распределителя импульсов . и входу реверса счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР ,Р 601666, кл. G 05 В 19/40, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2956970/29-07, кл. Н 02 Р 8/00, 1980.

993428

В е. Ф

Составители 3. Горник

Редактор В. Пилипенко Техред А.Ач Корректор Е. Рошко (В

Закаэ 500/74 Тиоаж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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