Устройство для управления @ -фазным шаговым двигателем с дроблением шага Советский патент 1988 года по МПК H02P8/22 

оо ю сд

(Х

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и м.б. использовано в прецизионных системах автоматического управления. Цель состоит в повышении плавности движения и точности отработки дробных шагов двигателя с насыщенной магнитной системой. Устройство содержит источник опорного напряжения 1, стабилизаторы тока 2 по числу фаз m двигателя, m групп ключей 3-5 по два ключа в каждой из групп, рейерсивный двоичный счетчик 12, реверсивный распределитель импульсов 13, два преобразователя код - аналог 6. Для повьшения равномерности распределения вектора момента, плавности хода и точности отработки дробных marofe в него дополнительно введена (т+1)-я группа из трех ключей 9-11, а в каждую i-ю группу из m групп ключей введен третий ключ. 3 ил. i (Л

Т. Р

Фиг.1

113

Изобретение относится к управлени электрическими машинами и может быть использовано в прецизионных системах автоматического управления.

Цель - повышение плавности движения и точности отработки дробных шагов двигателя с насыщенной магнитной системой.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы напряжений на выходах его элементов и токов фаз че- тырехфазного двигателя; на фиг.З - векторная номограмма результирующего момента для двигателя,

- Устройство содержит (фиг, 1) ис- 1 опорного напряжения (U

точник 1 опорного напряжения (,ир„ ), m стабилизаторов 2 тока, ш групп ключей 3-5 по три кл,оча в каждой из групп, первый преобразователь код - аналог 6, второй преобразователь код - аналог 7, фазные обмотки 8 шагового двигателя, (т + 1) группу из трех ключей 9-11, реверсивный счетчик 12, соединенный прямыми выходами всех разрядов с входами первого преобразователя код - аналог 6, прямым выходом старшего разряда и инверсным выходами остальных разрядов - с выхо дами второго преобразователя код - аналог 7, выходами заема З и переноса П с входами реверсивного распределителя 13 импульсов. Применительно к 4-фазному двигателю имеются четыре группы ключей 3-5 по три ключа в каждой группе, соединенных выходами между собой внутри групп и подключенных к входам соответствующи стабилизаторов 2 тока, трехразрядный реверсивный двоичный счетчик 12, че- тырехканальный реверсивный распределитель 13 импульсов, подключенный входами к выходам переноса П и заема З реверсивного счетчика 12, а каждым i выходом (каналом), где i 1-4, соединен с управляющими входами первого ключа 3 i-й группы и второго ключа 4 (i-1) группы,Первый трехразрядный преобразователь код - аналог 6 соединен с источником 1 опорного напряжения 1, управляющими входами - с прямыми выходами всех разрядов счетчика 12, а выходом - с сигнальными входами первых ключей 3 всех четырех групп. Второй трехраз- рядньй преобразователь код - аналог 7 соединен с источником 1 опорного напряжения, управляющими входами - с

0

5

0

5

5

д

0

5

0

5

инверсными выходами первых двух разрядов и с прямым выходом третьего (старшего) разряда счетчика 12,

Кроме того, устройство имеет пятую группу из трех ключей 9-11,Управляющий вход третьего ключа 5 каждой i-й группы ключей соединен с (i+2) выходом распределителя 13,Сигнальный вход первого ключа 9 группы соединен с источником 1 опорного напряжения, а управляющий вход объединен с управляющим входом третьего ключа 11 этой группы и соединен с инверсным выходом третьего (старшего) разряда счетчика 12, прямой выход которого подключен к управляющему входу второго ключа 10 пятой группы. Выходы первого 9 и второго 10 ключей пятой группы объединены между собой и подключены к сигнальным входам вторых ключей 4 всех первых четырех групп, сигнальные входы второго 10 и третьего 11 ключей пятой группы объединены между собой и подключены к выходу второго преобразователя код - аналог 7, а выход третьего ключа 11 этой группы соединен с сигнальными входами третьих ключей 5 всех первых четырех групп,

Устройство реализует известный способ управления шаговым двигателем с насыщенной магнитной системой в режиме электрического дробления шага.

Работа устройства рассматривается на примере управления четырехфазным шаговым двигателем при коэффициенте дробления шага К 8,

Тактовые импульсы (фиг, 2) с частотой f поступают от внешнего задающего генератора (не показан) на один из входов в(условное движение Вперед) или П (условное движение Назад) двоичного счетчика 12, имеющего коэффициент пересчета, равный коэффициенту дробления щага К 8, Код, вырабатываемый счетчиком 12, преобразуется в ступрнчато-нарастаю- щве напряжение U (фиг, 2) преобразователем код - аналог бив ступенчато-спадающее напряжение U-, преобразователем код - аналог 7, Из-за того, что преобразователи код - аналог 6 и 7 управляются от разных разрядных выходов счетчика 1 1 , напряжение IJ-, получается сдвинутым относительно напряжения U.,

Распределитель 13 импульсов по входам в и П переключается от

3n

сигналов Заем (З) или Перенос (П) счетчика 12. Его выходные сигналы и, обеспечивают поочередное подключение (через группы ключей 3-5) выходов преобразователей код - аналог 6 и 7 (выхода преобразователя 6 непосредственно, а выхода преобра зователя 7 - через группу ключей 9-11) к входам соответствующих стабилизаторов 2, На выходах ключей 9 и 10 формируется ступенчато-спадающее напряжение U , а на выходе ключа 1 1 - ступенчато-спадающее напряжение и,, сдвинутое по фазе относительно напряжения и„.

Благодаря этому в фазах 8 двигателя формируются ступенчато изменяющиеся токи Ig, I 8.4( 3) Ротор двигателя отрабатывает равномерные

Сл пг

дробные шаги величиной ., ,

/

где (,(. - величина основного шага двигателя. При этом обеспечивается квазикруговое распределение вектора результирующего электромагнитного момента (фиг. 3).

Изменение направления движения шагового двигателя обеспечивается сменой подачи тактирующих импульсов на входы счетчика 12. При этом меняется также направление переключения выходных каналов распределителя 13.

Технико-экономический эффект достигается за счет повьш ения равномерности распределения вектора момента, точности отработки шагов и плавности хода шагового двигателя, обладающего нacьш eннoй магнитной системой.

Формула изобретения

Устройство для управления т-фазны шаговьЕм двигателем с дроблением шага содержащее источник опорного напряжения, стабилизаторы тока по числу фа двигателя, m групп ключей, соединенных выходами и подключенных к входам соответствуюш,их стабилизаторов тока.

874

реверсивный счетчик, реверсивный распределитель импульсов, соединенный входами с выходами заема и переноса реверсивного счетчика, а каждым i выходом, где i 1,2,...,m, - с управляющими входами первого ключа i группы и второго ключа (i-1) группы, первый преобразователь код - аналог,

соединенный с источником опорного напряжения, входами - с прямыми выходами всех разрядов реверсивного счетчика, выходом - с сигнальными входами первых ключей всех m групп,

второй преобразователь код - аналог, соединенный с источником опорного напряжения,входами младших разрядов - с инверсными выходами младших разрядов реверсивного счетчика,о т л и ч а

ю щ е е с я тем, что, с целью повышения плавности движения и точности отработки дробных шагов двигателя с насыщенной магнитной системой, в него дополнител но введена (т+1) груп- па из трех ключей, а в каждую i группу введен третий ключ, соединенный выходом с выходами первого и второго ключей той же группы, управляющим входом - с (i-t-2) выходом реверсивного распределителя импульсов, сигнальный вход первого ключа (m-t-1) группы соединен с источником опорного напряжения, управляющие входы первого и третьего ключей подключены к инверсному выходу старшего разряда ревер- сивного счетчика, прямой выход которого соединен с входом старшего разряда второго преобразователя код - аналог, и к управляющему входу второго ключа (m+l) группы, выходы пер- вого и второго ключей которой соединены и подключены к сигнальным входам вторых ключей всех ш групп,сигнальные входы второго и третьего ключей (т+1) группы соединены и подклю- чены к выходу второго преобразователя код - аналог, а выход третьего ключа (т+1) группы соединен с сигнальными входами третьих ключей всех i групп.

;К гь г ,/1 г /1

Фиг.2

Разо1

fpO3ff4

ФозоЗ Vrn.J