Устройство для управления шаговым двигателем Советский патент 1988 года по МПК H02P8/12 H02P8/34 

113

Изобретение относится к электротехнике, к управлению электрическими механизмами и может быть использовано дискретом электропривода технологического оборудования.

Цель изобретения - упрощение и повышение надежности устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит источник 1 сигналов управления, одновибратор 2, элемент 2И 3, пороговый элемент А, первый 5 и второй 6 предварительные усилители, первый ключевой элемент 7 диод 8, фазу 9 шагового двигателя, второй ключевой элемент 10, резистор 11 обратной связи, диод 12.

Вход порогового элемента 4 соединен с резистором 11 обратной связи, вьгход - с входом одновибратора 2,выход которого соединен с первым входо элемента 2И 3, соединенного вторым входом с выходом источника 1 сигналов управления. Выход элемента 2И 3 через усилители 5 и 6 соединен с входами ключевых элементов 7 и 10. Ключевой элемент 7 связывает одну клемму фазы 9 с первым полюсом источника питания, а ключевой элемент 10 связывает вторую клемму фазы 9 через резистор 11 обратной связи с вторым полюсом источника питания. Диод 8 подключен к выходу первого ключевого элемента 7 и второму полюсу источника питания в обратной по отношению к напряжению источника питания полярности. Диод 12, включенный в обратной по отношению к напряжению источника питания полярности, связывает второй ключевой элемент 10 с первым полюсом источника питания.

На временных диаграммах (фиг. 2) обозначены: сигнал 13 управления -Го- ком на выходе источника 1 сигналов управления, сигнал 14 на выходе порогового элемента 4, сигнал 15 на выходе одновибратора 2, сигнал 16 на резисторе 11 обратной связи, ток 17 в фазе 9 шагового двигателя.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал 13 управления, поступающий с выхода источника 1 сигналов управления через элемент 2И 3, на второй вход которого поступает разрешающий сигнал 14 с выхода одновибратора 2,

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

через усилители 5 и 6 включает одновременно ключевые элементы 7 и 10, и к фазе 9 прикладывается напряжение источника питания, обеспечивающее быстрое нарастание тока. Когда падение напряжения на резисторе 11 об- ратной связи достигает порога срабатывания порогового элемента 4, последний срабатывает и нулевым потенциалом запускает формирователь импульсов. Одновибратор 2 вырабатывает импульс 15 длительностью i , (фиг.2), который запрещает прохождение сигнала управления через элемент 2И 3, и ключевые элементы 7 и 10 закрываются. После закрывания ключевых элементов 7 и 10 ток в фазе 9 начинает спадать, происходит частичная рекуперация запасенной индуктивностью фазы 9 энергии в источник питания через диоды 8 и 12.

По истечении времени , формирователь импульсов через усилители 5 и 6 открывает ключевые элементы 7 и 10, и ток в фазе 9 начинает расти с некоторого уровня, определяемого интервалом, до порогового значения элемента 4. Описанный процесс повторяется в течение времени высокого уровня сигнала 13 управления.

Таким образом, осуществляется модуляция тока в фазе 9 двигателя. Среднее значение тока в фазе 9 задается и поддерживается порогом срабатывания порогового элемента 4. Величина пульсаций тока и частота модуляции определяются интервалом 2, ,фор- формируемым одновибратором 2. В момент окончания такта коммутации ключевые элементы 7 и 10 закрываются,, происходит рекуперация энергии, запасенной в фазе 9, в источник через диоды 8 и 12.

В аварийном режиме при пробое ключевого элемента 7 в момент времени t (фиг. 2) ток в фазе 9 нарастает до значения порога срабатывания порогового элемента 4, последний срабатывает и нулевым потенциалом через одновибратор 2, элемент 2И 3 и усилитель 6 закрывает ключевой элемент 10. Одновибратор 2 по заднему фронту сигнала 14 порогового элемента 4 формирует временной интервал -й (фиг. 2), пороговый элемент возвращается в состояние высокого потенциала. После закрывания ключевого элемента 10 ток в фазе 9 начинает спадать по цепи:

вторая клемма фазы 9 двигателя, диод 12 рекуперации, первый полюс источника питания, пробитый ключевой элемент 7, первая клемма фазы 9 двигателя. По истечении времени 1, одно вибратор 2 через усилитель 6 открывает ключевой элемент 10, и ток в фазе 9 начинает расти с некоторого уровня, определяемого интервалом С, до порогового значения элемента 4, Описанный процесс повторяется в течение времени высокого уровня сигнала 13 управления.

При пробое ключевого элемента 10 устройство работает аналогично.

Таким образом, при отказе усилителя 5 или 6 или пробое ключевых элементов 7 или 10 ток в фазе 9 поддерживается на прежнем уровне за сче того, что импульсы широтно-импульсно модуляции подаются на оба ключевых элемента с одновибратора 2. При этом моментные и мощностные характеристики двигателя остаются прежними, но возрастает потребление энергии от источника питания из-за отсутствия рекуперации. Это возрастание потребления энергии сигнализирует об аварийном режиме работы устройства. Вследствие работы устройства при отказе части силовых элементов и упрощения

/J

0

5

Q 5

0

его путем удаления элемента И-НЕ, одновибратора и триггера повьшается надежность устройства.

Формула изобретения

Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее источник сигналов управления и многоканальный усилитель, каждый канал которого содержит первый ключевой элемент,соединяющий вывод фазы двигателя с одним полюсом источника постоянного напряжения, второй ключевой элемент, соединяющий другой вывод ф азы двигателя через резистор обратной связи с другим полюсом источника постоянного напряжения, соединенного с выводами фазы также посредством обратных диодов, пороговый элемент, соединенный входом с резистором обратной связи, одновибратор и элемент 2И, соединенный первым входом с источником сигналов управления, отличающее- с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, выход порогового элемента соединен с входом одно- вибратора, выходом подключенного к второму входу элемента 2И, соединенного выходом с управляющими входами ключевых элементов.

Изобретение относится к электротехнике, к дискретному электроприводу технологического оборудования. Цель состоит в упрощении и повышении надежности. Устройство содержит источник 1 сигналов управления и многоканальный усилитель, два ключевых элемента 7 и 10, первый 7 из которых связывает одну клемму фазы 9 двигателя с первым полюсом источника питания постоянного тока, а второй 10 - другую клемму фазы 9 двигателя через резистор 11 обратной связи с вторым полюсом источника питания. Соединение выхода порогового элемента 4 с входом одновибратора 2, выходом подключенного к второму входу элемента 3, соединенного выходом с управляющими входами ключевых элементов 7 и 10, обеспечивает при отказе усилителей 5, и 6 или пробое ключевых элементов 7 и 10 поддержание тока к фазе на прежнем уровне за счет того, что импульсы широтно-импульсной модуляции подаются на оба ключевых элемента с одновибратора 2. При этом возрастает потребление энергии, которое сигнализирует об аварийном режиме работы устройства. 2 ил. (О (Л 00 1C сд 00 05 Ц}иг.1