Устройство для управления шаговым двигателем Советский патент 1987 года по МПК G05B19/40 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в приводах бумаги и печатающей головки устройства печати.

Цель изобретения - снижение энергопотребления и упрощение устройства.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - принципиальная схема распределителя импульсов для четырехфазного шагового двичина которой равна сумме времени - т - бот- ки шага и времени погашения кинетической энергии ротора двигателя.

Блок 4 работает следующим образом. При поступлении переднего фронта импульса на вход блока на выходе инвертора 27 устанавливается сигнал «О, при этом конденсатор 29 разряжается через открытый выход инвертора 26 и резистор 28. Величина резистора 28 выбрана такой, что конгателя; на фиг.З - принципиальная схема 10 денсатор 29 полностью разрядится до прихоблока задержки; на фиг.4 - временная диаграмма работы устройства для четырехфазного шагового двигателя.

Устройство содержит распределитель 1 импульсов, первый 2 и второй 3 источники питания, блок 4 задержки, управляемый источник 5 напряжения, транзисторы 6.1 - 6.П, развязывающие диоды 7.1-7.п, диоды 8.1-В.п, резисторы 9.1-9.п, ключи 10.1 - 10.П, фазные обмотки 11.1 - 1 l.n, стабилитроны 12 и 13, транзистор 14, счетчик 15, постоянное запоминающее устройство 16, инверторы 17-20, элементы 2И-НЕ 21-24.

Устройство содержит также триггер 25 Шмитта, инверторы 26 и 27, токоограничи- тельный резистор 28, конденсатор 29, резистор 30, резистор 31 нагрузки.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение Ui первого источника питания нестабилизировано, напряжение Ug второго источника питания значительно выше lJi и выбрано из условий обеспечения фор15

20

25

да заднего фронта импульса. После поступления заднего фронта на вход блока задержки на выходе инвертора 26 устанавливается состояние «Закрыт и конденсатор 29 заряжается от источника через резисторы 28 и 30. На выходе инвертора 27 при этом сохранится предыдущее состояние «О. Последующее состояние на его выходе определяется состоянием триггера 25 Шмитта, который переключится с задержкой, определяемой временем заряда конденсатора 29. В случае, если последующий импульс поступит на вход блока ранее этого времени, то переключение триггера Шмитта не произойдет и, следовательно, на выходе блока сохранится сигнал «О. В случае, если последующий импульс не поступит в течение этого времени, триггер Шмитта переключится и на выходе инвертора 27 появится состояние «Закрыт.

Усилители мощности, реализованные на элементах 6-10, обеспечивают подключесированного нарастса-ния тока в фазах ние фаз двигателя к первому или второму

источнику питания. При включении фаза подключается через ключ 10 к второму источнику 3, обеспечивающему форсированное нарастание тока в фазе. После нарастания тока в фазе до номинального значения ключ закрывается и фаза через транзистор 6, развязывающий диод 7, подключается к первому источнику 2.

При подаче сигнала «О транзистор 6 закрыт, а при подаче сигнала «1 напряжедвигателя при их подключениях к второму источнику питания через ключ. Напряжение на выходе управляемого источника 5 напряжения стабилизировано стабилитронами 12 и 13 и устанавливается на одно из значений Us и U переводом транзистора 15 в открытое или закрытое состояние.

Распределитель 1 импульсов формирует сигналы,управляющие фазами двигателя и работает следующим образом. .

35

Импульсы, период которых определяет 40 ние на его базе фиксируется через диод 8 на частоту переключения шагового двигателя, уровне напряжения, подаваемого от управ- поступают на счетчик 15 и переключают его. ляемого источника 5 напряжения.

В режиме фиксированной стоянки сигнал «О на входе устройства, проинвертироСигналы с его выхода поступают на адресные шины АО и AI постоянного запоминающего устройства 16, на выходах Qi -

ванный в блоке 4 задержки, обеспечиQ4 которого по каждому из состояний фор- 45 вае состояние «Открыт транзистора 14 и

мируются ранее запрограммированные сигналы управления, а на выходах Q -Qs - сигналы форсирования. Сигналы с выходов QI-Q4 через инверторы 17-20 поступают на первые выходы распределителя импульсов. Сигналы форсировки с выходов Q5 -Qs но- ступают через элементы 2И-НЕ 21-24 на вторые выходы распределителя импульсов. На вторые выходы элементов 2И-НЕ поступают входные импульсы и на выходах этих элементов длительность сигнала «О равна длительности этих импульсов.

Блок 4 задержки производит задержку заднего фронта входных импульсов, величина которой равна сумме времени - т - бот- ки шага и времени погашения кинетической энергии ротора двигателя.

Блок 4 работает следующим образом. При поступлении переднего фронта импульса на вход блока на выходе инвертора 27 устанавливается сигнал «О, при этом конденсатор 29 разряжается через открытый выход инвертора 26 и резистор 28. Величина резистора 28 выбрана такой, что конденсатор 29 полностью разрядится до прихо

да заднего фронта импульса. После поступления заднего фронта на вход блока задержки на выходе инвертора 26 устанавливается состояние «Закрыт и конденсатор 29 заряжается от источника через резисторы 28 и 30. На выходе инвертора 27 при этом сохранится предыдущее состояние «О. Последующее состояние на его выходе определяется состоянием триггера 25 Шмитта, который переключится с задержкой, определяемой временем заряда конденсатора 29. В случае, если последующий импульс поступит на вход блока ранее этого времени, то переключение триггера Шмитта не произойдет и, следовательно, на выходе блока сохранится сигнал «О. В случае, если последующий импульс не поступит в течение этого времени, триггер Шмитта переключится и на выходе инвертора 27 появится состояние «Закрыт.

Усилители мощности, реализованные на элементах 6-10, обеспечивают подключеВ режиме фиксированной стоянки сигнал «О на входе устройства, проинвертированный в блоке 4 задержки, обеспечивае состояние «Открыт транзистора 14 и

0

5

на втором выходе управляемого источника напряжения напряжение равно Us.

С первых выходов распределителя 1 импульсов подаются сигналы «1 или «О, соответствующие включенным или выключен- ны.м фазам двигателя. Ключи 10 закрыты, а транзисторы 6 закрыты или открыты в соответствии с сигналом «О или «1 на входе. Через фазы, подключенные к открытым транзисторам 6, проходит ток, величи- н,а которого определяется напряжением Us. Напряжение Us выбирается таким, что ток через фазы значительно меньще номинального.

В режиме переключения при поступлении на вход устройства импульса на отработку первого шага на первых и вторых выходах распределителя 1 импульсов, соответствующих включаемым фазам двигателя, формируется соответственно сигнал «1 и «О, а на первых и вторых выходах, соответствующих выключаемым фазам - сигналы «О и «1. Сигналы «О с вторых выходов распределителя импульсов открывают

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить надежность его работы за счет снижения потребляемой мощности во время стоянки и за счет применения нестабилизированного первого источника питания. Кроме того, улучшаются динамические характеристики двигателя на первом шаге после стоянки.

Включение транзисторов 6 по схеме с общим коллектором позволяет использовать

ключи 10 и на включаемые фазы подклю- 10 общий радиатор, что упрощает конструкцию, чается высокое напряжение, обеспечивающее форсированное нарастание тока в фазах. Одновременно передний фронт импульса с входа устройства, инвертированный в блоке

задержки, выключает транзистор 14 и устанавливает на его выходе напряжение U4, обеспечивающее нарастание тока в ранее включенных фазах до номинального значения. В момент времени, определяемый длительностью импульса, когда величина тока

15

Формула изобретения

Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов, первый и второй источники питания и по числу фаз двигателя - транзисторы, развязывающие диоды и ключи, общая щина питания первого и второго источников питания соединена с первыми выходами фаз двигателя, вторые выходы ко- во включаемых фазах достигнет номиналь- 20 торых соединены с соответствующими като- ного значения на всех вторых выходах рас- дами развязывающих диодов и выходами пределителя 1 импульсов, устанавливаютсяключей, входы которых соединены с выходом

сигналы «1, обеспечивающие запирание второго источника питания, отличающееся ключа 10 во включаемых фазах. Дальней- тем, что, с целью снижения энергопотреб- шее поддержание номинального значения то- ления и упрощения, введены блок задержка в каждой из этих фаз обеспечивается 25 ци, управляемый источник напряжения и по напряжением, поступающим на фазу через числу фаз двигателя - резисторы и диоды, развязывающий диод 7 с эмиттера транзис-первый и второй выходы управляемого истора 6. При поступлении последующих им- точника напряжения соединены соответст- пульсов на вход устройства с интерваламивенно с общей шиной питания и катодавремени между импульсами, меньшими вре-ми диодов, аноды которых соединены соотмени задержки, работа устройства аналогич-ветственно с первыми выводами резисторов

на с той лишь разницей, что при этом ранее установленное напряжение U4 на выходе управляемого источника напряжения остается неизменным. В случае, если очередной импульс не поступит на вход устройства ,, и вторые выходы распределителя импульсов в течение времени, равного времени задерж- соединены соответственно с вторыми вывода- ки, сигнал с выхода блока задержки пере- ми резисторов и с вторыми входами ключей, ключит управляемый источник напряжения а вход - с входом блока задержки, вы- на меньшее напряжение Us и двигатель пере-ход которого соединен с входом управляеходит в режим стоянки.мого источника напряжения.

и базами транзисторов, коллекторы которых соединены с выходом первого источника питания, а эмиттеры - с анодами соответ ствующих развязывающих диодов, первые

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить надежность его работы за счет снижения потребляемой мощности во время стоянки и за счет применения нестабилизированного первого источника питания. Кроме того, улучшаются динамические характеристики двигателя на первом шаге после стоянки.

Включение транзисторов 6 по схеме с общим коллектором позволяет использовать

общий радиатор, что упрощает конструкцию,

ветственно с первыми выводами резисторов

и вторые выходы распределителя импульсов соединены соответственно с вторыми вывода- ми резисторов и с вторыми входами ключей, а вход - с входом блока задержки, вы- ход которого соединен с входом управляеи базами транзисторов, коллекторы которых соединены с выходом первого источника питания, а эмиттеры - с анодами соответ ствующих развязывающих диодов, первые

26

30

25

27

3i

(Риг. 3

t3 1

I

n

Д

ъ

-t

J

фиг. 4

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть / пользовано в приводах бумаги и пе Г ад|бщей головки устройства печати. Цель изобретения - снижение энергопотребления и упрощение устройства. Устройство для управления шаговым двигателем содержит распределитель 1 импульсов, первый 2 и второй 3 источники питания, блок 4 задержки, управляемый источник 5 напряжения п усилителей мощности, каждый из которых содержит транзистор 6, развязывающий диод 7, диод 8, резистор 9 и ключ 10. Цель изобретения достигается за счет введения блока 4 задержки, управляемого источника 5 напряжения, диодов 8, резисторов 9. 4 ил. |7-г/ усилитель I мощности . (Л ьо х 00