Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага Советский патент 1983 года по МПК H02P8/22 

Изобретение относится к электротр нике и может быть использовано в устройствах для регулирования шаговы двигателей в автоматизированных системах, где требуется повышенное быст родействие и точность от Заботки вход ного воздействия. Известно устройство для управления шаговыют двигателями, содержащее распределитель импульсов, соединенный своими выходами с входами усилителя мощности, регуляторы напря жения на фазах шагового двигателя, триггер знака и элементы ИЛИ, выходы которых через элемент И подключены к выходам распределителя шшульсов, преобразователь код - аналог и дополнительный и-тактный распредели тель импульсов, выходы первого и Y +1 каналов которого подключены к входам элемента ИЛИ, а выходы всех каналов дополнительного распределителя импульсов подключены к выходам преобразователей код-аналог, соединенных выходами,, с входами регуляторо Напряжения 1. . Известно также устройство для управления шаговыми двигателями с дроблением основного шага, содержащее распределитель импульсов, усилители мощности, коммутируемые обмотки двигателя и регуляторы напряжения, элементы И Л И, цепочки из последо вательно соединенных фильтров и огра ничителей, связывающие входы усилите ля мощности с соответствующими выходами распределителя, причем выходы распределителя подключены к выходам регуляторов напряжения через элемент ИЛИ 2, Недостатком известных устройств .является невозможность получения рав номерного дробления основного шага двигателя в силу того, что принципы их построения не учитывают регшьной кривой синхронизирующего момента шаг вого двигателя. Реальная кривс1Я моме та шагового двигателя не является ли нейной, в связи, с чем отсутствие прд ( порциональности между входным сигнало управления и действительным п€2ремеще нием ротора двигателя создает значи тельную ошибку в точности позиционирования. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является устройство дл управленияшаговым двигателем с дроб лением шага, содержащее входной регистр, кодовый датчик положения, установленный на валу шагового двига теля, цифровую схему сравнения, генератор импульсов, подключенный к выходу схемы сравнения, два преобразователя код-напряжение, один из которых подключен к дешифратору реверсивного счетчика импульсов, элемент сравнения, подключенный входа ЕИ к вы,ходам преобразователей код - напряжение, реверсивный распределитель импульсов с дешифратором на выходе и преобразователи напряжение - ток, подключенные выходами к обмоткам шагового двигателя , Недостатком такого устройства является то, что в процессе его работы и при изменении температуры окружающей среды происходит изменение величины момента сухого трения нагрузки на валу двигателя. Так как алгоритм программы движения и торможения ротора двигателя, хранящийся в магнитной памяти, не может учесть этих изменений, то это приводит к увеличению статической и динамической ошибки за счет изменения фазового сдвига между ротором и статором двигателя „ Цель изобретения - повышение точности позиционирования. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления шаговым двигателем, содержащее входной регистр, кодовый датчик полбжения, установленный на валу шагового двигателяf цифровую схему сравнения, генератор импульсов, подключенный к выходу цифровой схемы сравнения, два преобразователя код - напряжение, один из которых подключен к дешифратору реверсивного счетчика импульсов, элемент сравнения, подключенный входами к выходе1М преобразователей код напряжение, реверсивный распределитель импульсов-с дешифратором на выходе и преобразователи напряжение ток, выходы которых подключены к обмоткам шагового двигателя, введены интегратор, источник опорного напря- . женин, дополнительный дешифратор, элемент ИЛИ и ключи по числу фаз ,двигателя, соединенные выходами с входами преобразователей напряжение-ток,управляющими входами - с выходами дешифратора распределителя импу.пьсов , вход которого через элемент ИЛИ подключен к первому и среднему выхода1м дешифратора реверсивного счетчика, а аналоговые входы ключей подключены к источнику опорного напряжения и интегратору, соединенному своим входом с выходом элемента сравнения, причем другой преобразователь код - напряжение связан через дополнительный дешифратор с выходами младыих разрядов кодового датчика положения. На чертеже представлена функциональная схема устройства для управления шаговым двигателем с дроблением шага. Устройство содержит входной регистр 1, цифровую схему 2 сравнения, кодовый датчик 3 положения, генератор 4 импульсов, реверсивный распределитель 5 импульсов, дешифратор 6 реверсив-ного распределителя импульсов, шаговый двигатель 7, реверсивный счетчик 8 импульсов, дешифратор 9 реверсивного счетчика импульсов, первый преобразователь 10 код - напряжение, элемент 11 сравнения, второй преобразователь 12 код - напряжение, дешифратор 13 младших разрядов кодовог датчика положения, интегратор 14, клчи 15-18, преобразователи 19-22 напржение - ток, элемент ИЛИ 23, источник 24 опорного напряжения. С валом шагового двигателя 7 связана нагрузк 25 двигателя.

Входной регистр 1 подключен своими выходами к одним входам цифровой схемы 2 сравнения, к другим входам которой подключены выходы кодового датчика 3 положения, установленного вместе с нагрузкой 25 на валу шагового двигателя 7. Выход цифровой схемы 2 сравнения подключен к входу генератора 4 импульсов, управляемым входам реверсивного счетчика 8 и реверсивного распределителя 5 1ютульсов. Выход генератора 4 игтульсов подключен к входу реверсивного счетчика 8 импульсов, выходы которого подключены к дешифратору 9. Дешифратор 9 подключен к преобразователю 10 код напряжение и к элементу ИЛИ 23.

Дешифратор 23 связан своими входами с выходами шaдшиx разрядов кодового датчика 3, а выходами - с преобразователем 12 код - напряжение который вместе с преобразователем 10 код - напряжение подключен к входам элемента 11 сравнения. Элемент 11 сравнения соединен с входом интегратора 14. Выход интегратора 14 источника 24 опорного напряжения и нулевая шина источника питания подключены к соответствующим аналоговым входам ключей 15-18, выходы которых через преобразователи 19-22 напряжение - ток подключены к обмоткам шагового двигателя 7, а управляемые входы через дешифратор 6 - к реверси ному распределителю 5 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Во входной регистр 1 периодически записывается входная информация. 1:1ифровая схема 2 сравнения определяет знак разности или равенство кодов входного регистра 1 и датчика 3 положения. Генератор 4 импульсов включается при любом знаке рассогласования с выхода цифровой схемы 2 сравнения и выключается при получении сигнала

Равенство. Знаковый выход цифровой схемы 2 сравнения управляет направлением счета реверсивного счетчика В импульсов и реверсивного распределитель 5 импульсов. Число разрядов реверсивного счетчика 8 импульсов выбирается в соответствии с числом дробных шагов на интервале основного шага шагового двигателя. Реверсивный счетчик 8 импульсов через дешифратор 9 управляет работой преобразователя 10 код - напряжение. Одновременно с эти выходные импульсы с первого и среднего выходов дешифратора 9 поступают на вход элемента ИЛИ 23, с выхода которого управляющиеимпульсы переключают реверсивный распределитель 5 импульсов. Последний через дешифратор 6 воздействует на управляющие входы ключей 15-18, переключая их в заданной последовательности.

На входы элемента и 11 сравнения поступают напряжения с выходов преобразователей 10 и 12 код - напряжение. Напряжение на выходе преобразователя 10 код - напряжение,который задает характер движения шагового двигателя, сравнивается в элементе 11 сравнения с напряжением преобразователя 12 код - напряжение, величина которого пропорциональна положению ( углу поворота ротора шагового двигателя 7 в данный момент времени. Разница между этими напряжениями, величина которой определяет ошибку в отработке шаговым двигателем 7 величины входного воздействия, поступает на интегратор 14, интегрируется и через соответствующий аналого-, вый ключ 15,16,17 или 18 поступает на вход связанного с ним преобразователя 19,20,21 или 22 напряжение ток и далее на обмотку шагового двигателя 7. Шаговый двигатель поворачиваетсядо тех пор, пока на входах схемы 11 сравнения напряжения с выходов преобразователей 10 и 12 код - напряжение не будут равны.

Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется обратная связь по положению ротора шагового двигателя 7 на интервале всего его и в моменты остановок при получении сигнала равенство с выхода цифровой схемы 2 сравнения.

Предлагаемое вьтолнение устройства уменьшает влияние дестабилизирующих факторов на перемещения и повышает точность отработки управляющего воздействия.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ДРОБЛЕНИЕМ ШАГА, содержащее входной регистр, кодовый датчик положения, установленный на валу шагового двигателя, циф pOByro схему сравнения, генератор импульсов, подключенный к выходу схемы сравнения, два преобразователя код напряжение, один из которых подключен к дешифратору реверсивного счетчика импульсов, элемент сравнения, подключенный входами к выходам преобразователей код - напряжение, реверсивный распределитель импульсов с дешйф ратором на выходе и преобразователи напряжение - ток, подключенные выходами к обмоткам шагового двигателя, отличают.ееся тем, что, с целью повышения точности позиционирования, введены интегратор, источник опорного напряжения, дополнительный дешифратор, элемент ИЛИ и ключи по числу фаз двигателя, соединенные выходами с входами преобразователей напряжение - ток, управляющими входами - с выходами дешифратора распределителя импульсов, вход которого через элемент ИЛИ подключен к первому и среднему выходам дешифратора .. реверсивного счетчика, а аналоговые входы ключей подключены к источнику (П опорного напряжения и интегратору, соединенному своим входом с выходом элемента сравнения, причем другой преобразователь код - напряжение связан через дополнительный дешифратор с выходами шaдшиx разрядов кодового датчика положения.