Устройство для управления шаговым двигателем Советский патент 1986 года по МПК H02P8/12 

«

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению шаговыми двигателями, и может быть использовано в системах цифрового управления различными технологическими процессами.

Целью изобретения является упрощение устройства и повышение К1Щ,

На фиг. 1 приведена принципи;зль- ная схема устройства (применительно к четырехфазному двигателю) на фиг. 2 - временные диаграмг ы сигналов на основных элементах устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит распределитель 1 импульсов с входом управления f и входами направления движения В и Н, ключевые элементы 2- 5 усилителя мощности, фазы 6-9 шагового двигателя, дроссель Ю, диодную сборку из диодов 11-14, разделительный диод 15, диод 16 рекуперации и форсирующий ключевой элемент 7 . В качестве ключевых элементов могут быть использованы транзисторы (фиг.О

Ключевые элементы 2-5, подключенные управляющими входами к выходам распределителя 1 импульсов, связывают общую точку источников питания высокого и, и низкого и уровней с фазами 6-9 шагового двигателя, подключенными общей точкой через дроссель 10 и разделительный диод 5 к шине источника питания низкого уровня U , а через форсирующий ключевой элемент 17 - к ишне источника питания высокого уровня и,. Диоды 1-14 диодной сборки подключены к фазам 6- 9, а общая точка диодной сборки соединена с управляющим входом форсирующего ключевого элемента 17 и через диод 16 рекуперации с шиной источника питанця высокого уровня U, )

Устройство работает следующи образом.

. При поступлении. управля1ол;их пульсов f (фиг. 2) на управляющий вход распределителя 1 на его выходах вырабатьтается много канапьная система по числу фаз двигателя (прямоугольных 1-шпульсов напряжения) (U - Ujj фиг. 2). Импульсы напряжения U,- Uj, последовательность чередования которых определяется сигналами на входах. В и Н, поочередно коммутируют ключевые элементы 2+5 уси1штеля мощности. При сигнале единичного уровня на входе В и нулевого уровня

773502

на входе Н распределитель импульсов обеспечивает прямой порядок чередования фаз: 6-7 -8 9-6,..,. Подача на вход В сигнала нулевого уров5 ня и на вход Н единичного уровня изменяют порядок комм:/тации фаз на об- ратный5 6-9-8-7-6-...., что вызьшает изменение направления движения шагового двигателя (реверс).

Ш Предположим, что в рассматривае- мьЕЙ момент времени замкнут ключевой элемент 2. При этом к фазе 6 приложено напряжение U, под действием которого протекает ток i. Такой же по

«3 вепичине ток i протекает в дросселе 0 (см. фиг. 2). Ключевой элемент 17 заперт и ток в дросселе 10 и в фазе 6 протекает под действием источника низкого уровня и,. С приходом

20 очередного ш зпульса управления f сигналами с распределителя I запирается ключевой элемент 2 и замыкается ключевой элемент 3. При этом образуется контур:.фаза 6 - диод 11 - диод 6 25 шина -{-и,- - шин:а +U2 - диод 15 - ... дроссель 10, по которому происходит замыкание отк;:сюченной фазы 6. Ток в фазе 6 спадает с большой скоростью под действием встречно приложенного .

30 напряжения U,- й.Ток отключенной фазы протекает по диоду 16 рекуперации, падение напряжения на котором № (приложено к переходу эмиттер - база транзистора 17) открывает форми, рующий ключевой элемент 17, который будет замкнут до тех пор, пока ток в отключенно.й фазе не достигнет значения, близкого к нулю (см. фиг. 2). Форсирующий ключевой элемент 17 ключает дроссель 10 и вновь включаемую фазу 7 к .источнику высокого уровня и, и, запирая диод 15, отключает источник низкого уровня и. Происходит ускоренное (форсированное) нарастание тока во включенной фазе под действием напряжения U, (Uy и i, фиг,, 2). Ток 1.д в дросселе при этом изменяется незначительно под действием напряжения U,, а отключенная - фазатГ/ оказываются соединенныг-ш последовательно по цепи: U - проводящие диоды 16 и 11 - фазы 6 и 7 - замкнутьй ключевой элемент 3, - общая точка источников питания. Фаза 6 при этом включается встречно напря55 женрпо и, 5 а фаза 7 - согласно, что обеспечивает спада.н.ие тока ig и нарастание тока ij с од1-шаковой скоростью,. Энергия отключенной фазы пере45

50

3

дается в источник U, и частично запасается в дросселе 10.

Процесс форсирования переходных процессов спадания тока в отключенной фазе 6 и нарастания тока во включенной фазе 7 обеспечивается в рассматриваемой схеме автоматически до тех пор, пока ток в отключенной фазе не станет близким к нулю и падения напряжения&U на диоде 16 будет недостаточно для поддержания ключевого элемента 17 в проводящем замкнутом состоянии. При 1 «0или О ключевой элемент 17 запирается и дроссель 10 с фазой 7 подключается через разделительньш диод 15 к источнику низкого уровня Ug. Оставшийся после запирания ключевого элемента 17 ток в фазе 6 протекает встречно напряжению и - Uj по контуру: фаза 6 - ди .оды 11 и 16 - шина -ьи - шина -t-U - диод 15 - дроссель 10. Происходит дальнейшая рекуперации энергии отключенной фазы.

Аналогично вьппе описанному происходят процессы изменения токов и напряжений при коммутации остальных фаз шагового двигателя. Число фаз двигателя при этом не является су- щественнным,, но нормальная работа схемы обеспечивается только при поочередной коммутации фаз, когда в каждом такте возбуждена только одна фаза.

Отсутствие элементов, рассеивающих энергию (резисторов, стабипит77350

ронов), повьппает КПД рассматриваемой схемы, а автоматическое управление процессом форсирования с помощью тока отключаемой фазы существенно уп5 рощает и повьшает ее надежность.

Формула изобретения

Устройство для управления шаговым 10 двигателем с поочередной коммутацией фаз, содержащее распределитель им- пзшьсов, подключенный выходами к управляющим входам ключевых элементов усилителя мощности, связьшающих об- 15 щую точку источников питания высокого и низкого уровней с фазами двигателя, соединенными в звезду, разделительный диод, подключенный одним электродом к источнику питания низко20 го уровня, и форсирующий ключевой

элемент, соединяющий источник питания высокого уровня с вторым электродом разделительного диода, отличающееся тем, что, с целью

25 упрощения устройства и повьппения КПД, в него введены диод рекуперации, диодная сборка и дроссель, соединяющий общую точку фаз двигателя с общей точкой соединения разделительного ди30 ода и форсирзгющего ключевого элемен,та, подключенного управляющим входом

к выходу диодной сборки, соединенному

с источником питания высокого уровня

через встречно включенньй ему диод

35 рекуперации, причем входы диодной сборки подключены к фазам двигателя.

f.

11LJL J I I I I I I

a.

%fГП

ri

U7;i7

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - упрощение устройства для управления шаговым двигателем и повышение КОД. Устройство содержит распределитель импульсов 1, с входом управления f и входами направления движения В и Н, ключевые элементы 2,3, 4, 5 усилителя мощности, фазы 6, 7, 8, 9 шагового двигателя, дроссель 10, диодную сборку из диодов 11, 12, 13, 14, разделительный диод 15, диод рекуперации I6 и форсирующий ключевой элемент 17. Отсутствие элементов, рассеивающих энергию, (резисторов, стабилитронов) повышает КОД устройства, а автоматическое управление процессом форсирования с помощью тока отключаемой фазы существенно упрощает и повышает его надежность. 2 нл. о S (Л 2ff/ 21 ю vl sl со СП

Ug;Lg

l

Фиг.2

Составитель 3. Горник Редактор Л. Повхан Техред А.Кравчук

Заказ 6757/55 Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

t

-я

Корректор В. Бутяга