Устройство для управления шаговым двигателем
Союз Советские
Социалистические
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву g 944051 (22) Заявлено 23. 12,80 (21) 3220828/24-07. (S l ) N. Кл. с присоединением заявки №
Н 02 P 8/00
Геауддрстеекльш кемитет
СССР (23) П риоритет
Опубликовано 15.02.83, Бюллетень № 6
llo делам изебретевий и еткрытий (53) УДК621.313...58(088.8) Дата опубликования описания 16 .02 .83 (72) Авторы изобретения
Д. И. Брейман и В. П. Туп (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ. УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического управления с щаговыми двигателями.
По основному авт. св. N 944051 известно устройство для управления ша5 говым двигателем, содержащее распределитель импульсов, источники питания постоянного тока высокого и низкого уровней, функциональный преоб-. разователь, выполненный в виде расши.рителя импульсов,с длительностью импульса, зависящей от частоты входных импульсов, вход которого соединен с входами распределителя импульсов, и многоканальный усилитель мощности, каждый канал которого включает основной ключевой элемент, соединенный своим входом с выходом распределителя импульсов, вспомогатель- о ный ключевой элемент и разделитель". ные диоды. В каждый канал усилителя мощностй введен логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом распреде-. лителя импульсов, второй - с выхо- дом расширителя импульсов, а выход с входом вспомогательного ключевого элемента $1).
Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон рабочих частот.
Цель изобретения - расширение диапазона рабочих частот.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве расширитель импульсов содержит генератор, делитель частоты, шесть элементов.И, три элемента ИЛИ,два счетчика импульсов и счетный триггер, связанный входом с выходами распределителя, грямой выход которого сое динен с первыми входами первого, четвертого и шестого элементов И, инверсный выход - с первыми входами второго., третьего и пятого элементов И, выход генератора соединен с входом делителя частоты и вто3 997223 рыми входами второго и четвертого фиентов И, выход делителя частоты, Связан с вторыми входами первого и третьего элементов И, выходы перво
rо и второго элементов И связаны с входами первого элемента ИЛИ, а его выход - с входам первого счетчика импульсов, выходы третьего и четвертого элементов И подключены к входам второго элемента ИЛИ, à его вы- iQ ход - к входу второго счетчика импульсов, выход первого счетчика соединен с вторым входом пятого элемента И, выход второго счетчика - с
1 вторым входом шестого элемента И, . выходы пятого и шестого элементов
И связаны с входами третьего элемента ИЛИ, подключенного выходом к вторым входам элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.
На чертеже приведена функциональная схема устройства.
Устройство содержит источник 1 повышенного напряжения, основной источник
2 питания, распределитель 3 импульсов, разделительные диоды 4, основные клю- р5 чевые элементы 5, вопомогательные клю4 чевые элементы 6, логические элемен" ты ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7, элемент ИЛИ 8 и расширитель импульсов с длительностью импульса, зависящей от частоты, состо-ЗО ящий из генератора 9, делителя 10 частоты, счетного триггера 11, элементов И 12-17 элементов ИЛИ 18-20 и
1 двух счетчиков 21 и 22.
Устройство работает следующим образом., Расширитель импульсов преобразует значение периода управляющих импульсов в длительность форсировочного им пульса, причем чем меньше период уп 40 равляющих импульсов, тем больше длительность.форсировочного импульса.
При частотах управляющих импульсов меньших некоторой частоты f< длительность форсировочного импульса равна 4 нулю, а при частотах управляющих импульсов выше некоторой частоты длительность форсировочного импульса равна периоду управляющих импульсов. Если частота управляющих имSQ пульсов меньше f,то при поступлении разрешающего сигнала с выхода распределителя 3 включается основной ключевой элемент 5,. и ток от источника 2 питания протекает через обмотку двигателя . При этом на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7 формируется запрещающий сигнал, так как длительность форсировочного им4 пульса равна нулю и вспомогательный ключевой элемент 6 выключается. Таким образом, в этом случае ток в обмотке нарастает плавно под действием основного низковольтного источника 2. При пропадании разрешающего сигнала с выхода распределителя 3 импульсов ключевой элемент 5,выключается, а на выходе логического элемента 7 формируется разрешающий сигнал, включающий ключевой элемент 6.
При этом ток в обмотке медленно: спадает, так как. величина активного сопротивления в цепи разряда обмотки двигателя весьма мала. Таким образом, при 1 с f н процессы нарастания и спаданйя тока в обмотках двигателя относительно. медленные, что обусловливает йлавное движение его ротора.
При частоте управляющих импульсов
f„(f>f@ .порядок работы ключевого элемента 5 остается без изменений, а ключевой элемент 6 под действием выходного сигнала логического элемента 7 при включенном ключевом элементе
5 включается на время равное длительности форсировочного импульса с приходом каждого управляющего импул ь са, а при выключенном ключевом элементе 5 . выключается на то же время.При этом ток в обмотке двигателя при ее включении.ступенчато нарастает,а при выключении ступенчато спадает. Количество и значения ступеней тока определяются числом фаз двигателя и тактов коммутации. При этом если число тактов коммутации относительно велико, что имеет место для современных высокочастотных шаговых двигателей, то форма тока в обмотках приближается к пилообразной, что способствует плавному движению ротора двигателя.
При частоте управляющих импульсов
f>
Расширитель импульсов работает следующим образом.
Управляющие импульсы поступают через элемент 8 на счетный вход триггера 11. Пусть в некоторый момент времени разрешающий сигнал присутствует на прямом выходе счетного триггера 11. Тогда к входу счетчика 21 через элементы 12 и 18 подклю. чается выход делителя 10 частоты и
5 - 99722? 6 счетчик 21 начинает подсчет. импуль- Приведенные выражения позволяют сов частоты Гд, поступающей с выхода выбрать параметры расширителя имделителя .10. После прихода следующего .пульсов (частоты f< и f>, емкость управляющего импульса счетный триг- счетчика Ис„ ) для конкретного-случая. гер переключается, прохождение импуль-5 Таким образом, ствпень форсировасов частоты f на вход счетчика 21 . ния нарастания и спада тока в.обзапрещается и разрешается прохож- . мотках двигателя зависит от текущего дение импульсов частоты генерато- значения частоты управляющих импульра 9 1„. При этом выход счетчика 21 сов, что обеспенивает плавность через элементы 16 и 20 подключается к10 движения ротора s. широком диапазоне входам элементов 7. Длительность частот с сохранением высоких динамивыходного импульса Тф равна времени ческих характеристик. заполнения счетчика частотой f u определяется выражением
Т = (N - -- -) °
Х сч где йс - емкость счетчика.
В этом такте счетчик 22 заполняется импульсами частоты f . В следующем такте счетчики 21 и 22 меняются ролями. Таким образом, в каждом
>такте рдин из счетчиков служит для измерения периода управляющих импульсов, а другой - для формирования импульса форсировки. Длительность форсирующего импульса при этом определяется периодом управляющих импульсов в предыдущем такте. Счетчики устанавливаются в нулевое состояние после окончания формирования форсирующего импульса (цепи сброса не показаны), Максимальное значение то, Ка l в обмотке двигателя при этом приближенно определяется выражением (для симметричной коммутации)
Ь1сч " А г)
, 1)+,- }, где ь — постоянная времени обмотки
g .ШД
К=- -коэффициент форсирования;".
Зн
3 — достижимый ток при подключении источника 2 питания; номинальный ток; и - число тактов коммутации.
Для поддержания Зд= const необходимо выполнить условие
4 (ke-1} = 1.
Для Т = 0 при f А И 1 ,1 Для Т@- при у 8 -у-=М -1 Формула изобретения 1S. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР и 944051, кл. H 02 P 8/00, 1979., Устройство для управления шаговым двигателем по авт. св. и 944051, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с 26 целью расширения диапазона рабочих частот, расширитель импульсов содер-.. жит генератор, делитель частоты, шесть элементов И, три элемента ИЛИ, два счетчика импульсов и счетный 25 триггер, связанный входом с выходами распределителя, прямои выход которого соединен с первыми входами первого У четвертого и шестого элементов И У инверсный выход - с первыми входами зв второго, третьего и пятого элементов. И, выход генератора соединен с входом делителя частоты и вторыми входами второго и четвертого элементов И, выход делителя частоты связан с вторыми входами первого и третьего элементов И, выходы первого и второго элементов И связаны с входами первого элемента ИЛИ, а его выход — со входом первого счетчика импульсов, вьгходы третьего и четвертого элементов И подключены ко входам второго элемента ИЛИ, а его выход - ко входу второго счетчика импульсов, выход первого счетчика соединен со вторым входом пятого элемента И, вы-. ход второго счетчика - со вторым входом шестого элемента И, выходы пятого и шестого элементОв И связаны со входами третьего элемента ИЛ, подключенного выходом к вторым входам элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. 997223 Составитель 3. Горник Техред М.Костик Корректор С. Шекмар Редактор Е. Дичинская Филиал ППП "Патент".г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 956/76 Тираж 685 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
