Устройство управления многофазным шаговым электродвигателем Советский патент 1986 года по МПК H02P8/14 

Изобретение относится к управлению электрическими машинами к может быть использовано в робототехнике.

Цель изобретения - уменьшение колебаний скорости нри работе двигателя.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства применительно к трехфазному шаговому электродвигателю; на фиг. 2 - временные диаграммы токов в фазных обмотках электродвигателя.

Устройство управления электродвигателем подключено к фазам 1 электродвигателя и содержит пороговый элемент 2, формирователь 3 импульсов, усилитель 4 мощности, осуодествляюший ком.мутацию фазы, триггер 5, датчик 6 тока, шунтирующий фазу двигателя диод 7, узел 8 установки усилителей 4 моашости в исходное состояние, включаюш,ий в себя резистор 9, конденсатор 10 и инвертор 11, ключ 12, резистор 13.

Устройство управления электродвигателем работает следующим образом.

Гфи пОл1,аче питания Un, и первый момент времен-и на входе инвертора 1 за счет заряда конденсатора 10 через резистор 9 поддерживается уровень напряжения соответствующий логическому «О, что определяет уровень выходного напряжения инвертора, соответствующий логической «1. После того как напряжение на конденсаторе 10 достигает уровня «1, происходит переключение инвертора 11, что соответствует спаду импульса на выходе инвертора. По этому спаду импульса происходит запись информации, содержащейся на входах D триггеров 5. Так как вход D триггера 5 первого канала подключен к источнику питания UMI через резистор 13, что соответствует логической «1, а входы триггеров остальных каналов подключены к обшему проводу, что соответствует логическому «О, то с выхода триггера 5 первого канала подается отпирающий сигнал на усилитель мощности - транзистор 4, а в остальных каналах транзисторы 4 закрыты, таким образом фазная обмотка 1 только первого канала оказывается включенной.

При замыкании ключа 12, установленного, например в цепи, соединяющей датчик 6 тока первого канала с входом пор01ювого элемента 2 второго канала, напряжение с датчика 6 тока первого канала поступает на вход порогового элемента 2 второго канала, который переключается, если это напряжение больше UonСигнал с порогового элемента 2 поступает на формирователь 3 импульсов, где вырабатывается короткий импульс, поступающий на S-вход триггера второго канала

0

5

0

5

0

5

0

и на R-вход триггера первого канала. При этоу. происходит включение фазной об.мотки второго канала и отключение фазной обмотки первого канала.

Ток фазной обмотки 1 второго канала, нарастая по экспоненте, вызывает аналогичное нарастание напряжения на датчике 6 тока второго канала, связанного с входом порогового элемента 2 третьего канала. Таким образом, при достижении входным напряжением порогового эле.мента 2 величины, превышаюпхей величину опорного напряжения и од, происходит переключение порогового элемента 2 третьего капала, т.е. автоматически включается фазная обмотка 1 третьего канала и отключится фазная обмотка 1 второго канала. Затем происходит включе- пие фазной обмотки первого канала и отключение фазной обмотки третьего канала. Далее цикл повторяется.

Для останова двигателя достаточно разомкнуть ключ 12, что приводит к включению фазной обмотки первого канала и отключению фазных обмоток остальных каналов.

По сравнению с известными устройствами уп)авления электродвигателя.ми использование последовательного соединения фазной обмотки с датчиком тока и подача сигнала с датчика тока на канал управления гюследующей фазы позволило, используя пороговый элемент, получить автосинхронный режим с малыми колебаниями скорости и, кроме того, создать момептный привод с повьииепным моментом. Изменяя опорное напряжение, можно менять развиваемый электродвигателем момент и скорость.

Формула изобретения

Устройство управления мно1-офазным шаговым электродвигателем, содержащее каналы управлепия по числу фаз двигателя, каждый из которых включает в себя усилитель мощности, датчик тока и последовательно соединенные пороговый элемент и формирователь импульсов, отличающееся тем, что, с целью умеиьщения колебаний скорости при работе двигателя, в каждый канал введен RS-триггер, выходом соединенный с входом усилителя мощности, S-входом - с выходом формирователя импульсов и R- входом трип ера одного смежного с ним канала, датчик тока соединен последовательно с выходом усилителя мощности и с входом порогового элемента другого смежного с ним канала, причем в один из каналов введен выключатель, соединяющий его датчик тока с входом порогового элемента смежного с ним канала.

1

rL

C3

I

n

V.

Фиг. 2

Изобретение обеспечивает у.меиьшение колебаний скорости при работе шагового двигателя. Устройство управления электродвигателем подключено к фазам 1 двигателя и содержит пороговый элемент 2, формирователь 3 импульсов, усилитель 4 мощности, осуществляющий коммутацию фазы, триггер 5, датчик 6 тока, щунтирующий фазу двигателя диод 7, узел 8 установки усилителей мощности в исходное состояние, включающий в себя резистор 9, конденсатор 10 и инвертор 11, ключ 12, резистор 13. Последовательное соединение фазы с датчиком тока и подача сигнала с датчика на канал управления последующей фазы позволило, используя пороговый элемент, получить автосин.хронный режим с малыми колебаниями скорости. 2 ил. (Л N: i4 О) СО |С со