Устройство для управления шаговым двигателем Советский патент 1987 года по МПК H02P8/04 H02P8/24 

Изобретение относится к электротехнике, к системам управления приводами с шаговыми двигателями, может быть использовано в системах слежения за движущимися объектами и является дополнительным к основному изобретению по авт.св. № 1066018.

Цель изобретения - повьшение быстродействия шагового двигателя.

На чертеже приведена структурная схема устройства управления шаговым двигателем.

Устройство содержит реверсивный счетчик 1, первьш 2 и второй 3 RS- триггеры, первый 4 и второй 5 ключи, генератор 6 с автоподстройкой частоты, распределитель 7 импульсов, частотный компаратор 8, задатчик 9 частоты приемистости, первый элемент И 10, первый элемент ИЛИ 11, логической компаратор 12 с входом зада- ния кода, второй элемент И 13, задатчик 14 максимальной частоты, третий элемент И 15, второй элемент ИЛИ 16, усилитель 17 мощности, шаговый двигатель 18, вход которого подключен к выходу усилителя 17 мощности, вход которого соединен с выходом распределителя 7, подключенного своим входом к выходу первого ключа 4, к входу элемента 19 з.адержки и к выходу второго ключа 5, первый вход которого соединен с выходом генератора 6 с автоподстройкой частоты, вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ 11, соединенного пер- выг 1 входом с выходом второго элемента И. 13, а вторым входом с выходом первого элемента И. 10, подключенного первым входом к первому выходу частотного компаратора 8, а вторым входом к выходу задатчика 9 частоты приемистости и к первому входу частотного компаратора 8, соединенного вторым входом с входом устройства,, первым входом первого ключа 4, вторым входом реверсивного счетчика 1 и первым входом второго элемента . И 13, второй вход которого подключен к второму выходу частотного компаратора 8 и к первому входу первого триггера 2, первый и второй выходы и второй вход которого соединены соответственно с вторым входом первого ключа 4, вторым входом второго ключа 5 и вторым выходом реверсивного счетчика 4, первьш вход которого подключен к выходу элемента 19 задержки, а первый выход - к первому входу логического компаратора 12, первый выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ 16, первый вход которого подключен к второму выходу реверсивного счетчика 1, а выход - к первому входу второго триггера 3, подключенного вторым входом

к второму выходу логического компаратора 12, причем первый выход второ- г.о триггера 3 подключен к первым входам первого 10 и второго 13 элементов И, а второй выход - к первому

5 входу третьего элемента ИЛИ 15, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 11, а второй вход - с выходом задатчика 14 максимальной частоты.

0 Устройство для управления шаговым двигателем работает следующим образом.

В исходном состоянии в реверсивном счетчике 1 записано число, рав5 ное нулю, что обеспечивает установку триггеров 2 и 3 по входу сброса R в состояние Q О и Q 1, запирание ключа 5 и отпирание ключа 4. При этом импульсы с выхода генератора 60 с автоподстройкой частоты (состоящего, например, из управляемого генератора и частотного компаратора) не поступают на вход распределителя 7 импульсов.

Частотный компаратор 8 работает следующим образом.

При ,. ид О, Ue 1; при , UA 1, UE О ( частота входных импульсов; „„ - частота

5

0

приемистости).

Таким образом, в исходном состоянии при f бх О UA .0 и 1 и, следовательно, частота приемистости ff,p с выхода задатчика 9 через элементы И 10 и ИЛИ 11 поступает 5 на вход генератора 6 с автоподстрой кой частоты. Это обеспечивает.поддержание на выходе генератора 6 частоты, равной частоте приемистости. I

50 При подаче на вход устройства импульсов с частотой выходные сигналы частотного компаратора 8 те же, что и при fgj 0, т.е. U О, Ug 1. Триггер 2 не изменяет своего

55 состояния, и импульсы входной частоты поступают через ключ 4 на вход распределителя 7 импульсов и через элемент 19 задержкой - на .вход вычитания счетчика 1. На вход сложения

3

счетчика 1 поступают непосредственно входные импульсы.

По окончании следования импульсов схема возвращается в исходное состояние.

При подаче на вход устройства импульсов частотой „. f f д на выходах частотного компаратора 8 устанавливаются сигналы Uft 1, Ug О („„ - максимальная частота устанотСД КС

вившегося периодического режима, зависящая от нагрузочной способности ШД). При этом состояние триггера 2 изменяется на О 1, Q 0. что приводит -к закрыванию ключа 4 и открыванию ключа 5.

Логический компаратор 12 сравнивает коды, подаваемые на вход В с параллельных выходов реверсивного счетчика 1 (с п разрядов), и заданны по входу С. Код, задаваемый по входу С, на единицу младшего разряда пре- вьшает код, соответствующий максимальной динамической ошибке, накопленной в счетчике 1 при разгоне шагового двигателя от частоты приемистости до f макс (l разрядов счетчика) На одном из выходов .логического компаратора 12 появляется сигнал, когда код динамической ошибки превьт1ает код по входу С (); на другом выходе сигнал появляется, когда код динамической ошибки меньше кода, поданного по входу С () .

При f по f макс сигнал появляется на выходе логического компаратора, что не изменяет состояния триггера 3 (О 1, 0 0).

Входная частота устройства f g, через открывшийся элемент И 13 и элемент ИЛИ 11 поступает на вход генератора 6 с автоподстройкой частоты вместо частоты приемистости, так как U;, 1, Ug 0.

При этом шаговый двигатель разгоняется от частоты приемистости до заданной входной частоты, поскольку импульсы с выхода генератора 6 поступают на вход распределителя 7 импульсов, а начальная частота генератора 6 равняется частоте приемистости.

Обратная связь внутри генератора 6 обеспечивает поддержание частоты, равной fg , после окончания разгона шагового двигателя,

Лосле прекращения серии входных импульсов на выходах частотного ком764

паратора 8 устанавливаются сигналы Уд О, Ug, 1. Однако триггер 2 не изменяет своего состояния до тех пор, пока при торможении двигателя не списываются все импульсы, накопленные в счетчике 1 (динамическая ошибка разгона до f }, Торможение идет до тех пор 5 пока частота генератора 6

не сравняется с частотой приемистое- ти, поступающей на вход генератора 6 через элементы И 10 и ИЛИ 11. По окончании торможения счетчик 1 вырабатывает сигнал (обнуление счетчика),

и триггер 2 устанавливается в исходной состояние Q О, Q 1, что приводит к запиранию ключа 5 и отпиранию ключа 4

С поступлением на вход устройства

частоты управляющих импульсов

fgj,5fft,aKc шаговый двигатель разгоняется до максимальной частоты по вышеописанной процедуре. При достижении динамической

ошибкой значения (код счетчика 1), превьш ающего значение кода по входз С логического компаратора 12 на единицу младшего разряда, появляется сигнал по входу логического компаратора

и триггер 3 переходит в состояние Q 1, Q - 0. При этом к входу генератора 6 подключается задатчик 14 максимальной частоты fMasc через элементы И 15 и ШШ 11 вместо подключенной ранее входной частоты f , дальнейший разгон двигателя прекращается и отработка динамической ошибки, накапливаемой счетчиком 15 происходит на частоте f.uaKc .

После прекращения серии входных импульсов fgj, д,д|.- динамическая ошибка также отра батывается на частоте f момента появления сигнала по выходу компаратора 12

(при значении динамической ошибки. соответств тощей разгону двигателя от частоты приемистости fp. до f д,дкс - s при котором триггер переходит в состояние Q DS Q 1. При этом к входу

генератора 6 подключается частота от задатчика 9 через элемент И 10, работа которого разрешается состоянием триггера 3 Q 1 и состоянием частотного компаратора 8 Ug 1, и

лемент ИЛИ 11, Происходит торможеие двигателя от частоты ДО частоты fпо обнуления счетчика 1, при котором схема переходит в исодное состояние.

Если после воздействия f входная частота не прекращается, а ийеет значение f пр f вх макс и gj(fnp то схема после отработки динамической ошибки, превышающей значение кода по входу С логического компаратора 12, переходит в режим работы на частоте fg,

Изобретение позволяет повысить быстродействие шагового двигателя благодаря тому, что отработка большой динамической ошибки, соответствующей скачкам частоты входных управляющих импульсов fej(, и

превьшающей по времени значение при разгоне от f „р до происходит при значении частоты, равной что сокращает время отработки и по- вьш1ает быстродействие, при этом расширяется диапазон применения устройства. Формула изобретения

Устройство для управления шаговым двигателем по авт.св. № 1066018,

отличающееся тем, что, с целью повьшения быстродействия, введены задатчик максимальной частоты, второй RS-триггер, второй- элемент ИЛИ, третий элемент И, логический компаратор и элемент задержки, соединяющий вход распределителя с первым в ходом реверсивного счетчика, выходы

разрядов которого соединены с первыми входами логического компаратора, выход обнуления - с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым выходом

логического компаратора, выход - с R-входом второго RS-триггера, к S- ВХОДУ которого подключен второй вы- ход логического компаратора, первый выход второго RS-триггера подключен к третьим входам первого и второго элементов И, второй выход - к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, а второй вход с датчиком .максимальной часто - ты.

ffc

Изобретение относится.к электротехнике, к сисуемам управления шаговыми приводами и может быть использовано в системах слежения за движущимися объектами. Uejfb состоит в повышении бьа:тродействия. Цель достигается за счет того, что обработка большой динамической ошибки, соответствующей скачкам частоты входных управляющих импульсов fex fwaxc превышающей по времени значения при разгоне от fpp до , , где f„Р - частота приемистости, происходит при значении- частоты, равной сокращает время отработки и повьшает быстродействие. 1 ил. 00 ел 35 С35 N)

Редактор А.Маковская

Составитель В„Алфимов Техред М.Ходанич

Заказ 5808/52Тираж 659

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

Корректор М.Максимишинец

Подписное