Устройство для управления шаговым электродвигателем Советский патент 1983 года по МПК H02P8/12 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводу с шаговым двигателем, н может быть использовано в системах цифрового управления станками. Известно устройство для управления шаговым электродвигателем, со держащее распределитель импульсов и многоканальный усилитель мощности каждый канал которого включает клвд чевой элемент с блоком управления током фазы двигателя tl3«. Недостатком указанного устройства является невозможность изменения в процессе работы тока в фазах двигателя, что ухудшает энергетические показатели привода. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов и многоканальный усилитель мощностиi каждый канал которого включает ключевой элемент с блоком управления током фазы двигателя и преобразователь код-аналог с входным регистром уровня тока С 2. Недостатком указанного устройства является жесткая программа регулирования тока в фазах двигателя, которая не может быть изменена при переходе с одного режима работы на другой, что также приводит к ухудшению, энергетических показателей привода. Цель изобретения - улучшение эне геТических характеристик. Указанная цель достигается тем, что в блок управления током фазы двигателя введены RS-триггер, элемент задержки с регистром кода задержки и элементы И, подключенные своими первыми входами к выходам ре гистра уровня тока, выходами - к входам преобразователя код-аналог, а BTopbiNM входами - к выходу триггера, соединенного бходом R с выходом распределителя, а входом S с выходом элемента задержки, подключенного своим управляющим входом к выходу блока управления током фазы двигателя. Такое выполнение устройства позволяет управлять моментом, развивае мым двигателем, и соответственно : расходом энергии, потребляемой двигателем, т.е. улучшить энергетические характеристики привода. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для управления электрическим шаговым двигате лем, на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов на элементах схемы; Устройство (фиг. 1) содержит высоковольтный источник 1, соединенный через управляемый переключатель 2 с фазой 3 шагового двигателя и узлом формирования разрядного тока 4. Другой конец фазы 3 соединен с шунтом 5 и блоком управления б током фазы двигателя, включающим компаратор 7, соединенный выходом с входом В сумматора 8, управляющим входом програлфшруемого элемента задержки 9 и одним из входов элемента И 10. Выход сумматора 8 соединен с прямым входом.компаратора 7. Вход Б сумматора В связан с выход преобразователя код-ангшог 11, входы которого соединены с выходами регистра 12, подключенного входами к ЭВМ или программному устройству. Вход А сумматора 8 соединен с выходсял преобразователя код-аналог 13, входы которого соединены с выходами элементов И 14. Одни из входов элементов И 14 связаны с выходами регистра 15, подключенного входами к ЭВМ,, а другие - объединены между собой и связаны с единичным выходом триггера 16, вход R которого свяг зан с выходсж распределителя (не показан) , другим входом элемента И 10 и управляющим вхоДом узла управления 4 разрядным током фазы двигателя. Вход S триггера 16 соединен с выходом элемента задержки 9, входы которого соединены с выходами регистра кода задержки 17, также подключенного входами к ЭВМ. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии с выхода распределителя поступает сигнал логического нуля, который запирает элемент И 10, что обеспечивает отключение фазы 3 шагового двигателя от источника питания 1 запертым ключевым элементом 2. На инверсном входе компаратора 7 напряжение равно нулю (равен нулю ток фазы), а к прямому входу компаратора 7 приложено напряжение Uy,, (фиг. 2). Напр.яжение U на прямом входе компаратора 7 всегда определяется формулой II -HilHiiHs п- где U| - напряжение на выходе преобразовател я кодганалог 13, напряжение на выходе преобразователя код-аналог 11, напряжение на выходе компараторага - коэффициент передачи сумматора. При поступлении с распределителя сигнала логической единицы триггер 1 16 устанавливается в положение, при котором с его выхода сигнал логической единицы поступает на входы элементов И.14, разрешая прохождение кода с регистра 15 ва входы преобраэователя код-аналог 13, в результате чего на прямом входе компаратора 7 вырабатывается сигнал (фиг. 2) - ий п Одновременно сигнгш логической единицы с выхода коммутатора поступает на управляю1 ия вход узла управ ления 4-раэр;;дны1 1 током фазы двигателя и на один из входов элемента И 10. Сигнал логической единицы с выхода элемента И 1C включает управ ляемый переключатель 2, который подключает высоковольтный источник напряжения 1 к фазе 3 шагового двигателя. Ток фазы двигателя I(t) нарастает по закону , ,{„, (i-e- -) . | где и - напряжение источника, R R 1.1 суммарное активное ср Противлеиие фазы двигателя и шунта L - индуктивность фазы Дви гателя. При достижении током фазы значе ния., . , ииг 4i максимальное значение то ка форсировки, на выходе компаратора 7 появляется нулевой снгнал, а на его прямом вх де напряжение становится равным м - . Одновременно нулевой сигнал с в хода компаратора 7 поступает на уП равляющий вход элементазадержки 9 и на один из входов элемента И 1 На выходе элемента И 10 появляется сигнал логического нуля, запирающий ключевой элемент 2. Энергия, запасенная в фазе 3, разряжается через шунт 5, обюую точку схемы п узел управления 4 -разрядным током фазы двигателя. При сигнале логической единицы на выходе распределителя сопротивление узла 4 пренебрежимо мало, . Ток разряда фазы двигателя 3 определяется формулой , ,, IHVO- ® Так как сопротивление R Мс1ло/ то процесс разряда протекает с мен шей скоростью, чем процесс Нарастания тока в фазе (фиг. 2). Он будет продолжаться до тех пор пока ток не достигнет значения . ..; фг йш На прямом входе с компаратора 7 напряжение увеличивается до значения и (фиг, 2). Сигнал логической едини-цы с выхода компаратора 7 откроет элемент И 10 и ключевой элемент 2, обеспечивая тем самым повторное подключение фазы 3 к источнйку питания 1. Указанный процесс поддержания тока фазы в пределах tqfi обеспечивается в течение времени t (фиг. 2), определяемом кодом, поступившим ,с регистра 17 на вход элемента задержки 9. При поступлении сигнала логической единицы с выхода элемента задержки 9 на вход S триггера 16 последний вырабатывает на выходе сигнал логического нуля, который запирает элементы И 14, отключая тем самым преобразователь код-аналог 13 от сумматора 8. На прямом входе компаратора 7 напряжение определяется формулой ,, Оу| . ;Jm frТок в фазе 3 уменьшается до значения ., А . Ум. при достижении которого единичный сигнал с выхода компаратора 7 обес;печнт вновь подключение фазы 3 к источнику питания 1. Однако при этом будет обеспечиваться поддержание тока стоянки в пределах до тех пор, пока на выходе распределителя будет сигнал логической единицы. В момент повышения на выходе распределителя сигнала логического нуля на выходе элемента И 10 возникаеТ.сигнал логического нуля, отключак кий через управляемый переключатель 2 источник IoT фазы 3 до следующего момента кок 1утации фазы, (Одновременно нулевой сигнал с выхода распределителя переключает узел 4 в положение, соответствующее большому сопротивлению цепи разряда фазы, что обеспечивает ускоренное спадание тока при ее отключении. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает программное изменение тока форсировки и времени действия импульса форсировки по сигНсШёш кодов, поступающих от ЭВМ или любого другого программного устройства на регистры 15, 17, ОбеЬпечива. ет также регулирование тока стоянки по сигналам кодов, поступающих на регистр 12. Такое выполнение уст,ройства позволяет улучшить энергетические характеристики шагового приуВода.

-- н

I lil

т1г.

СигЛм с iiacnpeSe/fumeffa -:

HI

УСТРОЙСТБО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ 1 1АГОИ гМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, содержат вдее распределитель импульсов и многоканальный усилитель мсяцностй каждый. Канал которого йключает в себя ключево|$ элемент с блоком управления током фазы двигателя и преобразователь код-аналог с входным регистром уровня тока, от ли ч а ю|д ее с я тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик, в блок управления Током фазы двигателя введены RS-триггер, элемент задержки с регистром кода задержки и элементы И, подключенные своими первыми входами к выходам регистра уровня тока, выходаьо - к входам преобразователя код-аналог, а вторыми входами - к выходу триггера, соединенного входом R - с выходом распределителя, а входом - с выходом элемента задержки, подключенного своим управляющим входом к выходу блока управления током фазы двигателя.