Устройство для программного управления шаговым двигателем Советский патент 1983 года по МПК G05B19/40 

HsoepeTeHife относится к автоматике и -вычислительной технике- и предназначено для использования в автоматизированных системах управления технологическими процессами от управляющих вычислительных машин Известно устройство для управления шаговым двигателем, содержащее коммутатор, выходы которого подключены соответственно к первым входам блбков управления обмот- ками, к вторым входам которых подключен первый выход первого источника питания, второй выход которого соединен с первыми выходами обмоток управления двигателя, выходы блоков управления..обмотками соединены соот ветственно- с .вторыми выходами обмоток управления двигателя, и второй источник питания, причем первый и второй выходы второго источника питания подключены соответс.твенно к третьим входам блоков управления об мотками и ко второму выходу первого источника питания. Кроме того, кажд блок управлениясодержит развязываю щий элемент, элемент обратной связ.и импульсный трансформатор, пороговый элемент, первый и, второй ключи 1}. Однако в устройстве в начальный момент включения подается формированное напряжение, в последующий мо мент включения подается пониженное напряжение, что ухудшает динамические и энергетические характеристики шагового двигателя. В режиме фиксированной стоянки так же идет минима ное потребле.ние тока от пониженного источника постоянного тока. Такое управление шаговым двигателем требует двух источников напряжения, что усложняет устройство. Наиболее близким к изобретению является устройство для управления шаговым двигателем, содержащее по-. следовательно соединенные эадатчик программы, распределитель импульсов и многоканальный усилитель, каж дый канал которого содержит первый пороговый элемент, элементы И-НЕ, ключи и последовательно соединенные второй пороговый элемент и RS-трИггер, причем выход истЬчника питания через последовательно соединендый первый ключ, первую обмотку шаг вого двигателя и второй ключ подключен к датчику тока,соединенному с вторым .выходом источника питания, и через последовательно соединенные третий ключ, вторую обмотку шагового двигателя и четвертый ключ - к датчику тока и к входам первого и в.тогрого пороговых элементов, первые входы первого и второго элементов И-гНЕ соединены соответственно с выходом первого порогового элемента и с -инверсным выходом RS-триггера, второй вход первого элемента И-НЕ и первый вход третьего элемента И-НЕ с соответствующими выходами распре-делителя импульсов, а выходы пер- . вого, второго, третьего и четвертого, элементов И - с управляющими входами) соответствующих ключей. В устройстве работа шагового двигателя .осуществляется от одного источника постоянного тока .Г2 J. Однако в режиме фиксированной, стоянки, когда не требуется высокой нагрузочной способности от шагового двигателя, потребление максимального значения тока через обмотки является нецелесообразным, что ухудшает энергетические характеристики шагового двигагеля и снижает в- целом надежность устройства. Целью изобретения является повышение надежности устройства и снижение потребления энергии. Указанная цель достигается тем, что в устройство введен элемент.И, выход которого подключен к второ- . му входу распределителя импульсов, g первый и второй входы - соответственно к частотному и-к первому управляющему выходам задатчика. программы вычислителя, причем первый вход четвертого элемента И-НЕ соеди нен с первым входом третьего элемента И-НЕ, вторые .входы второго, третьего и четвертого элементов И-НЕ подключены соответственно к второму входу первого элемента И-НЕ, к выходу первого порогового элемента и к. инверсному выходу RS-триггера, R-вход которого соединен с вторым управляющим выходом, задатчика программы, подключенного первым управляющим выходом к управдяющим входам первых пороговых элементов в соответствующих каналах усилителя. Н-а чертеже представлена функцио- , нальная схема устройства для программного управления шаговым двигателем,. Устройство содержит задатчик 1 программы, распределитель 2 импульсов, многоканальный усилитель 3 элемент И 4, обмотки 5 ша.гового двиг.ателя. Первый и второй пороговые элeмeнfы 6 и 7,КЗ-триггер 8,: элементы И-НЕ 9-12, ключи 13-16, датчик 17 тока, вентили 18-21. Устройство работает следующим образом.. Пуск осуществляете подачей единичного уровня по первому управляющему входу из задатчика 1 на элемент И 4, подача управляющих импульсов осуществляется из задатчика 1 по частотному выходу через открытый элемент И 4, на вход распределителя 2 импульсов, направление вращения задается по реверсной шине нулевым или единичным уровнем, поступающим на распределитель 2 импульсов.

Единичный уровень по первому управляющему .выходу из задатчика 1 поступает на второй вход первого порогового элемента б, тем самым зада-, ется уровенБ порога срабатывания , . обеспечивающий максимальное потреОление тока обмотками шагового двигателя. При. поступлении разрешающего единичного уровня.с соответствующего выхода распределителя. 2 импульсов на входы первого 9 и второго 10 элементов И-НЕ включаются нулевым уровнемключи 13 и 14, напряжение постоянного тока начинает по- . ступать в обмотку 5 шагового дви,гателя от первого выхода источника питания через первый ключ 13,соответствующую обмотку 5,.второй ключ . 14 через датчик 17 тока на другой выход источника питания. С датчика 17 тока на вход первого порогового элемента б снимается напряжение, и, как ток нарастет до требуемого значения, первый пороговый элемент 6 нулевым уровнем закроет первый элемент И-НЕ 9, который закроет в свою очередь единичным урозйнем первый ключ 13. ЭДС самоиндукций подключается через вентиль 19, открытый второй ключ 14 -к датчику 17 тока. Напряжение на резисторе датчика тока падает до порога срабатывания первого порогового элемента б, вновь включается первый ключ 13.Таким; образом первый ключевой элемент 13 включается с частотой,при которой че-. рез обмотку протекает заданное значение тока . Если не сработает первый пороговый элемент 6 и наступит аварийная ситуация, срабатывает. второй пороговый элемент 7,.порог срабатывания которого выше, чем у первого порогового элемента 6.

При этом RS-триггер 8 установится в единичное состояние и с инверсного плеча нулевым уровнем закроет; второй ключ 14 через второй элемент И-НЕ 10. Яосле устранения неисправ.ности схема устанавливается в исходное состояние подаЧей нулевого импульса по второму управляющему выходу задатчика 1 на R-вход RS-триггера 8.

Второй вентиль 19 служит для рекуперации энергии, запасенной обмотке управления шагового двигателя, и выравнивает напряжение на

: втором ключе до величины источника постоянного тока.

Таким образом, отрабатывается каждый импульс, поступающий из задатчика 1 на распределитель 2 импульсов через элемент И 4. После обработки по заданной программе числа импульсов по первому управляющему выходу задатчика 1 подается нулевой уровень, который закрывает прохождение импульсов через элемент И 4,

и одновременно по второму входу первый пороговый элемент 6 переключится на минимальное потребление тока обмотками управленИЯ в режиме фиксированной стоянки.

Работа третьего 15 и четвертого 16 ключей аналогична рассмотренным первому 13 и. второму 14 ключам, с той разницей, что эти ключи через

0 третий 11 и четвертый 12 элементы И-НЕ управляются от соответствующего выхода распределителем .2 импульсов, с которого единичный уровень не может, совпадать по времени

5 с появлением единичного уровня на предыдущем выходе распределителя.2 импульсбвГ

. 1 . . . ::

Применение предлагаемого устройства для программного управления

0 шаговым двигателем обеспечивает в режиме фиксированной стоянки переход на минимальное потребление тока. Например, для двигателя 1ЦЦ5М потребление тока уменьшается

5 с ЗА до О,.5 А, т.е. в шесть раз,

при коэффициенте повторного вклю.чения 0,5 экономичность включения шагового двигателя при данном -управлении увеличивается в три раза, одновременно улучшаются энергетические характеристики шагового двигателя, повышается надежность устройства Кроме того, применение в каждом канале усилителя для управления двумя

с одновременно не включаемыми обмотками шагового двигателя по одному RS-триггеру и по два пороговых элемента сокращает вдвое количество названных элементов на устройство. Например, для управления шестифазным

0 шаговым двигателем 1ЗД5М экономится три RS-триггера и шесть пороговых элементов. При этом повышается не только экономичность устройства, но и его надежность.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее последовательно соединенные задатчик.программы, распределитель импульсов и многоканальный усилитель, каждый канал которого содержит первый пороговый элемент, элемент И-НЕ,- ключи и последовательно соединенные второй пороговый элемент и RS-триггер, причем выход источника питания через последовательно соединенные первйй ключ, первую обмотку шагового двигателя и второй ключ подключен к датчику тЯка, соединенного с вторым выходом источника питания, и через последовательно соединенные третий ключ, , вторую обмотку шагового двигателя и четвертый ключ - к датчику тока и к входам первого и второго пороговых элементов, первые входы пер.вого и второго элементов И-НЕ соединены соответственно с выходом перteoro порогового элемента и с инверсньом выходом RS-триггера, второй вход первого элемента И-НЕ и первый вход третьего элемента И-НЕ - с соответствующими выходами- распределителя импульсов, а выходы первого, второго, третьего и. четвертого элементов И с управляющими входами соответствующих ключей,отличающеес я тем, что, с целью повышения надежности устройства и снижения потребления энергии, в него введен элемент И, выход которого подключен ,к второму входу распределителя импульсов, а первый и второй входы -. соответственно к частотному и к первому управляющему выходам эадатчи(Л к-а программы, причем первый вход четвертого элемента И-НЕ соединен с с первым входом третьего элемента ;И-НЕ, вторые входы второго, третьего и четвертого элементов И-НЕ подключены соответст.венно к второму ходу первого элемента И-НЕ, к выходу первого порогового элемента и к.инверсному выходу RS-триггера, R-вход 4 ОЭ которого соединен с вторым управляпющим выходом задатчика программы, сл подключенного первым управляющим выходом к управляющим входам первых поср (ЮГОВЫХ элементов в соответствующих 00 каналах усилителя.