Устройство для управления шаговым электродвигателем Советский патент 1983 года по МПК H02P8/32 

Изобретение OTHOCHICH к электро технике и может быть использовано аналоговых и цифровых следящих сис темах с дискретным электроприводом Известно устройртво для управле ния шаговым электродвигателем, содержащее реверсивный распределитель импульсов, усилители мощности, коммутирующие фазы двигателя и датчик положения на валу двигателя ij. Недостатком- устройства является низкая надежность из-за отсутствия контроля за отработкой заданного перемещения. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для управления шаговым электродвига телем с кодовым датчиком на. валу, содержащее генератор импульсов, свя занный с тактовым входом распредели теля импульсов, и схему сравнения, подключенную входами к кодовому дат чику и шинам задани,я перемещения, а выходами неравенства входных сигналов - к входам направления движёнйя распределителя импульсов 2 J. Н-едостатком .известного устройства является склонность к автоколе баниям после окончания отработки в силу того, что в обычном режиме работы шагового привода отработка каждого шага сопровождается затухаю щими колебаниями ротора двигателя. Кроме того, устройство имеет занижен,ную точность остановки двигате ля, так как генератор импульсов запирается и двигатель останавливается только через каждые (п-1) шаг где п- число тактов коммутации. Целью изобретения является повышение точности и устойчивости работы шагового электродвигателя. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления шаговым электродвигателем с кодовым датчиком на валу, содержащее генератор импульсов, связанный с тактовым входом распределителя импульсов, и схему сравнения, подключенную входами к кодовому датчику и шинам зада-ния перемещения, а выходами неравенства входных сигналов - к входам направления движения распред1елителя импульсов, введены шесть элементов И-НЕ и JK-тгиггер, счетный вход которого подклю-ген к выходу первого элемента И-НЕ, соеди ненного своими входами с входами Э и К-триггера, выходами второго и третьего элементов И-НЕ и инверсными входами четвертого :: пятого эл ментов И-НЕ,, подключенных входами к прямому и инверсному выходам триггера, а выходами - к входам шестого элемента И-НЕ, СВЯЗАННОГО своим выходом с тактовым входом распределителя импульсов, со диненного входами направления движения с первыми входами второго и третьего элементов И-НЕ, подключенных вторыми входами к выходу генератора импульсов., На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - временная диаграмма: изменения угла поворота вала двигателя в конце отработки заданного перемещения. Устройство содержит приемник 1 кода и кодовый датчик 2 положения, соединенные со схемой 3 сравнения, которая управляет вместе с генератором 4 тактовых импульсов схемой 5 блокировки ., состоящей из шести элементов И-НЕ 6-11 и ОК-триггера 12. Выход схемы 5 блокировки соединен с тактовым входом распределителя 13 импульсов, переключающего обмотки шагового двигателя 14, связанного механически с кодовым датчиком 2 положения. Устройство работает следующим образом. Рассмотрим работу предлагаемого устройства в режиме, когда частота f управления двигателя находится в диапазоне 2 р f fo о .частота собственных колебанийпривода. Данный диапазон считается наи более благоприятным для эксплуатации форсированных и слабо нагруженных систем..Предположим, что.устройство отрабатывает входную информацию (внешний код) в прямом направлении. При этом внешний код больше кода с датчика положения () и на выходе Больше схемы 3 сравнения имеется сигнал сигнал нулевого уровня, и каждый тактовый импульс с выхода генератора 4, проходя через элемент б, удерживает триггер 12 в состоянии, при котором на его инверсном выходе сигнал единичного уровня, и далее лоступает через элементы 9 и 11 на тактовый вход распределителя 13 импульсов, вызывая его срабатывание и переключение обмоток шагового двигателя 14 для выполнения очередного шага в прямом направлении. Один шаг двигателя соответствует длине одного кодового участка в младшем разряде датчика 2 положения. Устройство обеспечивает работу шагового двигателя 14 в данном направлении до тех пор, пока не станут равными внешний код, поступающий с приемника 1 кода, и код с датчика 2 положения. В этом случае на выходах Больше и Меньше схемы 3 сравнения будет сигнал .нулевого уровня, тактовуе импульсы от генератора 4 не пропускаются элементами 6 и 7 и шаговый двигатель 14 не получает команд на движение. Однако ротор двигателя продолжает совершать перемещения по инерци.и (фиг. 2) . Угол поворота вала в первой полуволне колебательного процесса может достиг гать величины, равной одному шагу - (о двигателя. Очевидно, что в этом случае кодовый датчик 2 положения на какое- то времся оказывается в позиции где ,еГо сигнал превыидает входной (), и на выходе Меньше схемы 3 сравнения появляется сигнал единичного уровня. При установленной iacTOTe управления f очередной тактовый импульс генератора 4 проходит через элемент 7 на триггер 12, но-не поступает на распределитель 13, так кай его не припускает элемент ГО. Следовательно, дви атёЛб йе получит команды на движение в обратном направлении, что в противном случае привело бы к возникновению автоколебаний в. .системе. Своим задним фронтом этот тактрвы импульс переводит триггер 12 в другое состояние, при котором на входе элемента 10 оказывается сигнал еди1аичного уровня, а на вйоде элемента 9 - сигнал Нулевого уройня. Тем самым рассмотренная схёМа оказывается подготовленной к тЬйу моменту, когда двигатель .будет сбйершать в-то«ую полуволну колебательного движения. При данном состоянии схемы, если датчик положения на какое-то время выйдет из зоны равенства кодов {a) S зону , то приходящийся на этот момент времени тактовый импульс/ пройдя 4etie3 элемент 6, не дет чере& элемент 9, и двигатель 14 снова не получит команды на двикение. Задним фронтом тактовый имyzojj поборота ротора

foe

г

л

V «S пульс переводит триггер 12 в исходное состояние, готовя схему к следующей полуволне колебательного процесса. |,;,Таким образом,в устройстве блокируются тактовые импульсы на время, пока ротор шагового двигателя совер шает затухающие колебательные движения за пределы зоны равенства кодов () , тем сш4ым предотвращая возникновение автоколебаний в системе. . Бели величина входного кода изменится в ту или другую сторону, то схема 5 блокировки будет пропускать тактовые импульсы от генератора 4 на.распределитель 13, начиная с первого или второго тактового ютульса в зависимости от того, в каком состоянии находится триггер 12. При соответствии единицы младшего разряда кодовой информации одному Ijary двигателя, последний способен останавливаться на за данном шаге, для которого внешний код равен внутреннему (). Такое выполнение устройства повышает качество работы системы, не допуская возникновения автоколебаний, повышает точность остановки двигателя при выполнении отработки, например, в три раза при четырехтактной коммутации обмоток двигате1Я, снижает время исполнения команды (отработки), уменьшает габариты и вес устройства за счет уменьшения передаточного отношения рёйуктора от двигателя к кодовому датчику положения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ IllArOBbW ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С кодовым датчиком на валу, содержащее генератор импульсов, связанный с тактовым f входом распределителя импульсов, и схему сравнения, подключенную входами к кодовому датчику и шинам задания перемещения, а выходами нера- , венства входных сигналов - к входам направления движения распределителя импульсов, о тл юще е с я тем, что, с целью повышения точности и устойчивости работы шагового электродвигателя, введены шесть элементов И-НЕ и ЭК-триггер, счетный вход которого подключен к выходу пё| вого элемента И-НЕ, соединенного своими входами с входами J и К-триггера, выходами второго и третьего . элементов И-НЕ и инверсными входами четвертого и пятого элементов И-НЕ, подключенных прямыми входами к прямому и инверсному выходам триггера, с выходами - к входам шестого элемента И-НЕ, связанного своим выходсж с тактовым входом распределителя им- щ .пульсов, соединенного входами направления движения с первыми входами второго и третьего элементов И-НЕ, подключенных вторыми входами к выходу генератора импульсов. сл 00 SI ./