Устройство для управления шаговым двигателем Советский патент 1986 года по МПК H02P8/04 H02P8/24 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению шаговыми двигателями. Целью изобретения является повышение быстродействия шагового двигателя. На чертеже приведена функциональная схема устройства. Устройство содержит генератор 1 импульсов, реверсивный счетчик 2 текущей скорости, счетчик-делитель 3, счетчик 4 числа шагов, коммутатор 5 фаз, шаговый двигатель 6, дешифратор 7 текущей скорости, мультиплексор 8 верхней частоты, мультиплексор 9 нижней частоты, первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 ключи. Генератор 1 импульсов выходами 14 и 15 подключен к первому входу второго ключа 11 и суммирующему вхо ду 16 счетчика-делителя 3, вход 17 записи которого подключен к выходу второго ключа 11, а входы 18 установки - к выходам реверсивного счетчика 2 текущей скорости и входам дешифратора 7 текущей скорости,„Реверсивный счетчик 2 текущей скорости cyммиpyюIЩiм входом 19 подключен к выхо ду третьего ключа .12, а вычитающим входом 20 - к выходу четвертого ключа 13. Выход переноса счётчика-делителя 3,соединен с вторым входом второго ключа 11, первым входом первого ключа 10 и суммирующим входом счетчика 4 числа шагов, выход переноса которого подключен к первым входам третьего 12 и четвертого 13 1слючей. Второй вход первого ключа 10 является входом Движение устройства, а выход этого ключа соединен с входом коммутатора 5 фаз, выходами подключенного к входам шагового двигателя 6i Инверсные выходы депшфратора 7 текущей скорости подключены к входам г льтиплексора 8 верхней частоты и мультиплексора 9 нижней частоты. Адресные входы обоих мультиплексоров являются входами устрой ства Скорость, стробирующие входы мультиплексоров 8 и 9 - входа1чи уст ройства Разгон и Торможенисг соо ветственно. Выход мультиплекеора 8 соединен с вторым входом третьего ключа 12, а выход мультиплексора 9 с вторым входом четвертого ключа 13. Устройство работает следующим образом. Примем за исходное состояние устройства после окончания процесса торможения . На входы Движение и Разгон поданы уровни логического нуля, на вход Торможение - уровень логической ЕДИНИЦЫ, а на вход Скорость код, соответствуюцщй одной из нижних частот управления шаговым двигателем 6„ При этом нижний уровень с возбужденного выхода дешифратора 7 транспортируется мультиплексором 9 на вход ключа 13 и запрещает поступление импульсов на вычитающий вход 20 счетчика 2 текущей скорости. Ввиду того, что на стробирующий вход мультиплексора 8 подан уровень логического нуля (сигнал Разгон), на его выходе та1сже будет низкий уровень, который запрещает поступление импульсов на суммирующий вход 19 счетчика 2 текущей скорости через ключ 12. Таким образом, до изменения входных сигналов состояние счетчика 2 текущей скорости будет постоянным. Число, записанное в этом счетчике, определяет коэффициент деления счетчика-делителя 3. Генератор 1 импульсов формирует две последовательности импульсов ТИ1 и ТИ2 одинаковой частоты, сдвинутых одна относительно другой по времени. Импульсы ТИ1 с выхода 14 генератора 1 импульсов поступают на вход 16 счетчика-делителя 3. Сигнал переполнения с выхода счетчика-делителя 3 стробируется импульсом ТИ2 с выхода 15 генератора импульсов и и fflyльc с выхода ключа 11 производит установку счетчика-делителя 3 в соответствии с состоянием счетчика 2 текущей скорости. Далее процесс заполнения счетчика-делителя 3 циклически повторяется, в результате на его выходе формируется последовательность импульсов частотой р оt. вых -частота импульсов на выходе счетчика-делителя 3, -частота импульсов ТИ1 генератора 1; -число разрядов счетчика-делителя 3; -число, записанное в счетчике 2 текущей скорости. Импульсы с выхода счетчика-дели еля 3 поступают на вход счетчика

3

4 числа шагов, сигнал переполнения которого подается на входы ключей 12 и 13, но, поскольку, как бьшо показано 5- ключи 12 и 13 закрыты, этот сигнал не оказывает никакого влияния на содержимое счетчика 2 текуще скорости.

Для обеспечения режима разгона необходимо на входы Разгон и Движение подать высокие уровни, на вхо Торможение - низкий уровень, а на вход Скорость - код, соответствующий одной из верхних частот управления шаговым двигателем 6. При этом мультиплексор 8 верхней частоты будет транслировать на вход ключа 12 высокий уровень с невозбужденного выхода дешифратора 7 текущей скорости , На выходе мультиплексора 9. будет сформирован сигнал низкого уровня, закрывающий ключ 13. Импульсы с выхода счетчика-делителя 3 через открытый ключ 10 начнут поступать на вход коммутатора-5 фаз и вал шагового двигателя 6 будет вращаться со скоростью, определяемой нижней частотой, значение которой рассчитывается по выражению (1).

По переполнении счетчика 4 числа шагов импульс с его выхода через открытый ключ 12 поступит на суммируюш 1й вход 19 счетчика 2 текущей скорости и увеличит содержимое последнего на единицу. Начнется первая ступень разгона: изменится коэффи1щент деления счетчика-делителя 3 и частота импульсов на его выходе, а следовательно, и на входе коммутатора 5 фаз, примет значение

fr(2)

вьг)г 2 -(т+ о

где - частота импульсов на выоЫХ

ходе счетчика-делителя 3, соответствующая первой ступени разгона. Количество импульсов частоты f вух определяется емкостью счетчика 4 числа шагов и составляет 2 , где rirt,, разрядность счетчика 4. Пр переполнении счетчика 4 содержимое счетчика 2 текущей скорости увеличится еще на единицу и начнется новая ступень разгона, и т.д. Частота выходных импульсов i-й-ступени разгона определится как

А

1

(т+Т)

.ЬЦ(

67582

Процесс разгона закончится, когда возбудится выход дешифратора 7 конечной скорости, подключенный к входу мультиплексора, выбранному ко5 дом на входе Скорость. Это значит, что значение счетчика 2 текущей скорости достигло заданного, и на вход коммутатора 5 фаз поступает частота, соответствующая заданной верхней ско

10 рости вращения вала шагового двигателя 6. Сигнал низкого уровня с воз- бужденного выхода дешифратора 7 через мультиплексор 8 транслируется на вход ключа 12 и запрещает поступ15 ление импульсов на суммируюш 1й вход

19счетчика 2 текущей скорости. Состояние счетчика 2, а следовательно,, и частота управления шаговым двигателем 6 будут оставаться постоянными

20 до изменения значений сигналов на входе устройства.

Процесс торможения происходит в последовательности, обратной процессу разгона. Для этого необходимо на

25 вход Разгон подать низкий уровень, на вход Торможение - высокий, а на вход Скорость установить код, соответствую11Ц1Й требуемой нижней скорости вращения вала шагового дви.JQ гателя 6. При этом ключ 12 будет закрыт, а ключ 13 открыт. Импульсы переполнения счетчика 4 числа шагов будут поступать на вычитающий вход

20счетчика 2 текущей скорости и уменьшат его содержимое. По оконча5нии процесса торможения устройство возвращается в исходное состояние.

Изменение значения верхней скорости шагового двигателя в процессе

40 работы в- зависимости от заданного технологического режима повышает быстродействие шагового двигателя в рассматриваемом устройстве и, следовательно, производительность тех45нологического оборудования.

Формула изобретения Устройство для. управления шаго50

вым двигателем, содержащее генератор |импульсов, реверсивный счетчик текущей скорости, первый ключ, выходом соединенный с входом ко.ммутатора фаз, подключенного выходами кшаговому 55 двигателю, отличающееся тем,что, с целью повышения быстродействия шагового двигателя, содержит счетчик-делитель, счетчик числа ша51

гов, дешифратор текущей скорости, мультиплексоры верхней и нижней частот, второй, третий и четвертый ключи, а генератор импульсов первым выходом подключен к первому входзг счет чика-делителя, вторым - к первому входу второго ключа, выходом соединенного с вторым входом счетчикаделителя, который своим выходом подключен к второму входу второго ключа и входу счетчика числа шагов, выхо.дами соединенного с пepвы ш входами третьего и четвертого ключей, гфичем второй вход третьего ключа под1шючен к выходу мультиплексора верх67582 .6

ней частоты, а выход - к первому входу реверсивного счетчика скорости, второй вход четвертого ключа подключен к выходу мультиплекf сора нижней частоты, а выход - к второму входу реверсивного счетчика текущей скорости, выход которого соединен с третьим входом счетчика-делителя и входом деижфратора текущей

10 ркорости, выходом подключенного к первым входам мультиплексоров верхней и нижней частот, вторые, третьи входы обоих мультиплексоров и второй вход первого ключа подключены к вхо15 дам устройства.