Устройство для управления шаговым двигателем Советский патент 1984 года по МПК H02P8/32 

Изобретение- относится к электро технике, а именно к устройствам для управления шаговым двигателем, и может быть использовано, наприме в системах числового программного управления металлорежущими станкам Известнб устройство для управле ния шаговым двигателем, содержащее коммутатор, распределитель импульсов с реверсивными входами, не четные выходы которого связаны через схемы совпадения с управляющими входами ключей коммутатора, соединенных с одной клеммой источни ка питания, а четные - непосред- , ственно с управляющими входами ключей коммутатора, соединенных че рез датчик тока с другой клеммой источника питания, триггер Шмидта, вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход - с вторыми входами указанных схем совпадения, и обратные диоды, соединяющие выво ды фаз двигателя с клеммами источника питания, логическая схема И, одновибратор, выход которого связа с дополнительными входами указанны схем И, а выходы схемы ИЛИ - с реверсивными входами распределителя импульсов tl. Однако указанное устройство не устраняет колебаний ротора двигате в режиме стоянки. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управле шаговым двигателем, содержащее рас пределитель импульсов с многока-- нальным усилителем мощности, каждый канал которого включает в себя .фазу двигателя, подключенную одним концом к датчику тока, а другим че рез силовой ключ - кисточнику питания постоянного тока, регулятор тока, связанный входом с датчиком тока, и элемент И, подключенный первым входом .к соответствующему выходу распределителя импульсов 12 К недостаткам известного устрой ства относится то, что в режиме СТО.ЯНКИ колебания вектора электрома нитных сил, действующих на ротор, вызывают значительные его колебаЦель изобретения - уменьшение колебаний ротора двигателя в режиме стоянки при импульсном управлении током в фазах двигателя. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления, шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов с многоканальным усилителем мощности, каждый канал которого включает в себя фазу двигателя, подключенную одним концом к датчику тока, а дру-. гим через силовой ключ - к источник питания постоянного тока, регулятор тока, связанный входом с датчиком jroKa, и элемент И, подключенный ЪервыМ входом к соответствукщему выходу распределителя импульсов, введены интегратор, пороговый элемент, инвертор, дешифратор, мультиплексор, а в каждый канал усилителя - второй и третий элементы И и элемент ИЛИ, причем выходы распределителя импульсов связаны с входами -дешифратора, подключенного выходами к адресным входам мультиплексора, информационные входы которого соединены с соответствующими выхо- . дами регуляторов тока и первыми входами вторых элементов И, а выход мультиплексора связан с первьали входами третьих элементов И, подключенных к первым входам элементов ИЛИ, связанных выходами с вторыми входами первых элементов И, а вторыми входами - с выходами вторых элементов И, соединенных вторыми входами с выходом инвертора, связанного входом с вторыми входами третьих элемен тов И и выходом порогового элемента, подключенного входом через интегратор к входу распределителя. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для управления четарехфазным шаговым двигателем; на фиг. 2 - эпюры напряжений и токов в различных точках схемы. Устройство (фиг, 1) содержит интегратор 1, связанный выходом с пороговым элементом 2, выход которого подключен к входу инвертора 3, распределитель 4 импульсов, вход которого соединен с входом интегратора 1 и входом устройства, а выходы с соответствующими входами дешифратора 5, Выходы дешифратора 5 подключены к а;5 ёсным входам мультиплексора 6. Каждый канал усилителя мощ liocTH включает в себя фазу 7 шагового двигателя, подключенную одним концом к датчику 8 тока, а другюл через силовой ключ 9 - к источнику 10 питания постоянного тока, элемент И 11, первый вход которого подключен к соответствующему выходу распределителя 4 импульсов, а второй - к выходу элемента ИЛИ 12. Первый вход элемента ИЛИ 12 подключен к вЕлходу элемента И 13, а второй вход к выходу элемента И 14. Первый вход элемента И 13 подключен к выходу мультиплексора 6, а второй вход к выходу порогового элемента 2 и входу инвертора 3. Первый вход элемента И 14 соединен с информационными входами мультиплексора бис выходом регулятора 15 тока, вход которого подключен к датчику 8 тока. Второй вход элемента И 14 связан с выходом инвертора 3.

Работа устройства рассмотрена применительно к управлению четырекфаэным шаговым двигателем с системой коммутации фаз 12-23-34-41-..,

Устройство работа ет следующим обраэоМ1

В исходном состоянии в режлме стоянки в результате отсутствия на входе устройства входных импульсов (fg на фиг. 2) интегратор 1 вырабатьшает сигнал, превышающий порого-вый уровень элемента 2, который устанавливаетря в единичное состояние (LV на фиг. 2). Сигнал логической единицы на выходе порогового элемента 2 блокирует работу элементов It 14 по вторым входам и разрешает прохождение сигнала, поступающего с, выхода мультиплексора 6 через элементы И 13, Код,, установившийся на выходах распределителя 4 импульсов определяет, какие из фаз двигателя включены в данный момент. Дешифратор 5 по коду, установившемуся на. выходах распределителя 4 импульсов, формирует адрес того регулятора 15 тока, выходной сигнал которого проходит на выход мультиплексора 6/ т,е- определяет, какой из регуляторов 15 тока осуществля ет управление током включёншлх в данных момент фаз двигателя.Если , например, включены первая и вторая фазы двигателя, то управление их токомосуществляется регулятором 15 тока первой фазы, когда включены вторая и третья фазы - регулятором 15 тока второй фазы, и т.д. Таким образом, управление током двух одновременно включенных в каждьлй момент фаз осуществляется от одного регулятора 15 тока, чем . Обеспечивается синхронность i aрастания и спада токов в этих фа зах двигателя-.

Рассмотрим режим движения.. Пусть в момент времени t (фиг. 2) на первый канал усилителя с соответствующего выхода распределителя 4 импульсов поступает сигнал (фиг. 2). С этого момента времени начинается шйротно-импульсноё управление током в первой фазе (. 2), Пусть

в момент времени второй канал усилителя с соответствующего выхода распределителя 4 импульсов поступает сигнал L/{p, 1 (фиг. 2) Нарастание и спад токов в первой и второй фазах происходит несинхронно CJ и э на фиг. 2). При прекращении подачи управлякядих импульсов f на вход устройства интегратор через вре-. мя интегрирования Т вырабатывает

0 сигнал, превышающий порог.срабатывания элемента 2. На выходе элемента 2 устанавливается уровень логической единицы 1 (фиг. 2), Устройство переходит в режим стоянки,

5 Управление током в первой и второй фазах с момента времени вз осуществляет дя от регулятора 15 тока . первой фазы, а. именно в момент времени t(фиг.2), С этого момента вре0 ени ток во второй фазе начинает изменяться синхронно с током в первой фазе двигателя (и J.на фиг.2), Таким образом в режиме стоянки нарастание и спад токов 2

5 (фиг,2) во включенных фазах происходит под действием управляющего сигнала с выхода одного соответствующего регулятора тока, .

Синхронность нарастания и спада

токов в обмотках двигателя в режиме стоянки приводит.к устранению колебаний вектора электромагнитных сил, действующих на ротор двигателя,-а следовательно,к уменьшению колебаний ротора,

5Во время движения на вход устройства поступают входные импульсы. Интегратор 1 вырабатывает сигнал, не превышающий пороговый уровень элемента 2, который устанавливается

0 в состояние t/r,-О. Уровень логического нуля на выходе порогового элемента 2 блокирует по вторым входам элементы И 13 и разрешает прохождение сигналов с выходов соответствую5 щих регуляторов 15 тока .через эле- / менты И 14 на вторые входы соответствующих элементов И 11 1

Такое построение устройства для управления шаговыми двигателями

0 позволяет существенно снизить

пульсации ротора двигателя в режиме стоянки при наиболее экономичном импульсном питании фаз двигателя.

г;

П

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ: ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее распределитель импульсов с многоканальным, усилителем мощности, каждый канал которого включает в себя фазу двигателя, подключенную одним концом к датчику тока, а другим, через силовой ключ - к источнику питания постоянного тока, регулятор тока, связанный входом с датчиком тока, и элемент И, подключенный первым входом к соответствующему распределителя импульсов,о т л и ч а ю щ ё е с я тем, что, с целью уменьшения колебаний ротора двигателя в режиме стоянки при импульсном управлении трком в фазах двигателя, введены интегратор, пороговый элемент,инвертор, дешифратор мультиплексор, а в каждый канал усилителя - второй и третий элементы И и элемент ИЛИ, причем выходы распределителя импульсов связаны с входами дешифратора, подключенного выходами к адресным входам мультиплексора, ин-. формационные входы которого соединены с соответствующими выходами регуляторов тока и первь и входами вторых элементов И, а выход мультиплексора связан с первыми входами третьих элементов И, подключенных к -первьм входам элементов ИЛИ, связанных выходами с BTOpfcBuiH входами (Л первых элементов И, а вторыми входами с вьЬ одами вторых элементов И, соединенных вторыми входами с выходом инвертора, связанного входом с вторыми входами третьих элементов И и выходом порогового элемента, подключенного входом через интегратор к входу распределителя импульсов. а: 05

L

I I .

U

{(ШШ

r-1

.r

I

L.

I

//

iw

Lrn

Уг

n

fgx.

ФигТ