Устройство для программного управления @ -фазным шаговым двигателем Советский патент 1987 года по МПК G05B19/40 

10

20

25

11363140

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для управления станками, оснащенными шаговыми приводами подач.

Целью изобретения является повышение нагрузочной способности устройства (для ),

На фиг, 1 приведена функциональная схема устройства применительно к т-фазному двигателю; на фиг. 2 - то же, применительно к четырехфазному двигателю; на фиг. 3 - временная диаграмма работы устройства и диаграмма изменения токов в фазах двигателя применительно к четырехфазному двигателю.

Устройство содержит (фиг. 1) блок 1 задания программ, двоичные счетчики 2 и 3, ,сумматор 4, инвертор 5, мультиплексоры 6-1,...,6-т на m каналов, выходы, которых подключены к фазным обмоткам 7-1 , ... ,7-in шагового двигателя,шину 8 низкого потенциала и шину 9 высокого потенциала.

На фиг. 2 показаны обмотки 10-1, 10-2,10-3 и 10-4 фазового двигателя и мультиплексоры 11-111-4.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства для случая управления четырехфазным шаговым двигателем ().

Тактовая последовательность высоко0

частотных импульсов с частотой непрерывно поступает на вход первого двоичного счетчика 2, работающего на суммирование.

Исходным является состояние, при котором второй двоичный счетчик 3 находится в нулевом состоянии, на выходе переноса сумматора 4 присутствует нулевой, а на выходе инвертора 5 - единичный потенциалы. На все управляющие входы мультиплексоров 11 с выходов старших разрядов счетчика 3 поступают нулевые потенциалы, и, следовательно, к выходам подключаются их первые каналы.

Такое состояние устройства приведет к тому, что через третью 10-3 и четвертуй 10-4 фазы двигателя потеп

п в 5 ж

30

т т 1 т 15 в г п

в в и 35 с

40

45

50

Запись цифры 1 в старшие разряды счетчика 3 приводит к тому, что выбираются вторые каналы мультиплексоров 11, и, так как в младшие разряды

чет номинальный ток I.,, а -.в остальных фазах ток будет отсутствовать.

С поступлением первого низкочастот-55 счетчика 3 произведена запись цифры ного импульса на вход счетчика 3 в О, то на выходе переноса сумматора него записьшается цифра 1, вследст- 4, как и в первой четверти цикла бу- вие чего на выходе переноса сумматора 4 появляются высокочастотнь:е имдет присутствовать нулевой, а на выходе инвертора 5 - единичный потенципульсы со скважностью и частотой f.,,,/N, где N - коэффициент пересчета

Se C

первого двоичного счетчика 2, а на выходе инвертора 5 - импульсы с той же частотой, но со скважностью

0

0

25

30

N/N-I. Так как старшие разряды второго счетчика не изменили своего состояния и выбраны первые каналы мультиплексоров, то через третью фазу 10-3 двигателя протекает ток, равный N-1/N I, а через первую фазу 10-1 - 1 ток /N-I, через четвертую фазу 10-4 будет протекать ток 1„, так как пер- 15 вый информационный вход соединен с шиной высокого потенциала. Через вторую фазу 10-2 ток протекать не будет. Все зто приведет к тому, что ротор отработает, дробный шаг, равный (. f ос величина основного шага двигателя; N - коэффициент дробления, величина которого совпадает также с коэффициентом пересчета первого и младших .разрядов второго двоичных счетчиков 2 и 3.

С приходом последующих низкочастотных тактовых импульсов во второй двоичный счетчик 3 поочередно записываются цифры с 2 по N, при этом на выходах его старших разрядов присутствуют потенциалы логического нуля и выбраны первые каналы мультиплексоров 11. На выходах переноса 4 поочередно формируются импульсы с 35 скважностью N/2, N/3,...,N/N-1, а на выходе инвертора 5 - со скважностью N/N-2, N/N-3,...,N. Это приводит к стуйенчатому уменьшению тока N-2/N, N-3/N, 1/N в третьей фазе 10-3 и увеличению 2/N, З/К,... ,N-1/N в первой фазе двигателя В соответствии с этим ротор двигателя отрабатывает N-1 дробных шагов. Этим завершается первая четверть цикла работы устройства. При поступлении очередного низкочастотного импульса на второй двоичньй счетчик 3 происходит переполнение его младших разрядов, и в его старшие разрядь записывается цифра 1, а в младшие - 0.

Запись цифры 1 в старшие разряды счетчика 3 приводит к тому, что выбираются вторые каналы мультиплексоров 11, и, так как в младшие разряды

40

45

50

счетчика 3 произведена запись цифры О, то на выходе переноса сумматора 4, как и в первой четверти цикла бу-

дет присутствовать нулевой, а на выходе инвертора 5 - единичный потенциалы. Это приведет к тому, что через первую 10-1 и четвертую 10-4 фазы будет протекать ток, равный „, а в остальных фазах ток будет отсутствовать. Далее с поступлением очередных низкочастотных импульсов ток в четвертой 10-4 фазе ступенчато уменьшается, в первой фазе 10-1 остается постоянным и равным 1, а во второй фазе 10-2 ступенчато увеличивается и в соответствии с этим ротор двигателя отрабатывает дробные шаги. Этим завершается вторая четверть цикла. После достижения младших разрядов цифры N в его старшие разряды записываются Цифра 2 и выбираются третьи каналы мультиплексоров 11, при этом через первую 10-1 и вторую 10-2 фазы двигателя потечет ток, равный 1, э в остальных фазах ток будет отсутствовать .

После завершения третьей четверти цикла, во время которой происходит ступенчатое уменьшение тока в первой и его ступенчатое увеличение в третьей фазах при сохранении тока равного 1„ во второй фазе двигателя, в старшие разряды счетчика 3 записывается цифра 3 и.выбираются четвертые каналы мультиплексоров 11, при этом по второй . и третьей 10-3 фазах двигателя потечет ток, равный I, а в остальных фазах ток отсутствует.

В течение четвертой четверти цикла ток во второй фазе 10-2 ступенчат уменьшается, в третьей фазе 10-3 остается постоянным и равным 1ц, а в четвертой фазе 10-4 ток ступенчато

увеличивается.

После завершения четвертой четверти цикла счетчик 3 возвращается в исходное состояние (так как записывается цифра О как в младших, так и в старших разрядах), при зтом че- рез четвертую 10-4 и третью 10-3 фазы двигателя течет ток, а в остальны фазах ток отсутствует. Последуюхчие циклы работы устройства происходят аналогично первому циклу.

Для обеспечения обратного направления вращения двигателя двоичный счетчик 3 переводится в режим вычитания.

Коэффициент пересчета двоичного счетчика 2 равен коэффициенту дробления N основного шага двигателя и равен коэффициенту пересчета младших разрядов двоичного счетчика 3. Количество старигах разрядов у двоичного счетчика 3 определяется количеством фаз m у двигателя и равно .

Частота импульсов, подаваемых на шину высокочастотного тактирования, выбирается исходя из величины электромагнитной постоянной времени данного двигателя, а частота импульсов, подаваемых на lUHHy низкочастотных управляющих импульсов - в соответствии с требуемой скоростью вращения ротора двигателя.

Увеличение нагрузочной способноети происходит вследствие подключения одновременно большего числа обмоток двигателя за счет изменения схемы подключения информационных входов мультиплексоров. Фопмула изобретения

Устройство для программного управления т-фазным шаговым двигателем, содержащее блок задания программ, первый и второй счетчики,сумматор, шину низкого потенциала, инвертор и m мультиплексоров, выходы которых подключены к фазным обмоткам шагового двигателя, причем первый и второй выходы блока задания программ подключены соответственно к входам суммирования первого и второго счетчиков, выходы старших разрядов второго счетчика подключены к соответствующим управляюш 1м разрядным входа каждого i-ro мультиплексора, где i l,...,m, выходы младших разрядов второго счетчика подключены к соответствующим первым разрядным входам сумматора, к вторым разрядным входам которого подключены соответственно разрядные выходь первого двоичного счетчика, выход переноса сумматора соединен с входом инвертора и i-M информационным входом i-ro муль- типлексора, о тличающее тем, что, с целью повьш1ения нагрузочной способности устройства (для ) в него дополнительно введена шина высокого потенциала, причем вьпсод инвертора соединен с (k+1, k+2,...,m, 1,2,,,.,k)-ми информационными входами, где k logjm, соответственно (1, 2,..,1п)-х мультиплексоров, (2,3,,.

k. т л v+i 17 V 11 , -...,...,,,.., rL I /

информационные входы соответственно (1,2,...,т)-х мультиплексоров подключены к шине высокого потенциала, остальные информационные входы мультиплексоров подключены к шине низко- .го потенциала.

s

I четбеть Ш

чтберть

цикла

четверЩ

цикла

цтт

Реверс

: I

ц

Jh™.

M

ч

-Jli

/

i

V

т4/

Ч

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для управления станками, оснащенными шаговыми приводами подач. Цель изобретения - повышение нагрузочной способности устройства. Устройство содержит блок 1 задания программ, первый 2 и второй 3 двоичные счетчики, сумматор 4, инвертор 5 и мультиплексоры 6. Счетчик 2 считает импульсы высокой частоты, а счетчик 3 - импульсы -низкой частоты. Показания счетчиков суммируются, и на выходе переноса сумматора 4 появляются импульсы переменной скважности, которые подаются напрямую и через инвертор 5 на информационные входы мультиплексоров 6. Коммутирующие входы мультиплексоров 6 соединены со старшими разрядами счетчика 3. Увеличение нагрузочной способности происходит вследствие подключения од- р новременно большего числа обмоток ща- гового двигателя. 3 ил. (б С/) F 7-/П СО 05 СО 4: О Фиг.1

Составитель Е.Власов Редактор А.Лежйина Техред А.Кравчук

Заказ 6361/37 Тираж 863 Подписное .

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 А.Обручар