Устройство для управления шаговым двигателем Советский патент 1988 года по МПК H02P8/36 

со со

О)

ф1/12

11379936

Изобретение относится .к управлению электрическими машинами и может быть использовано для защиты шагового электроприпода при выходе из строя отдельных его элементов.

Цель изобретения - повьпнение надежности устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная

схема устройства управления; на фиг. равляющий сигнал U, поступающий с схема блока защиты; на фиг. 3 - вре- распределителя 12 импульсов, через MCiuibje диаграммы напряжений и токов при работе устройства.

Устройство содержит усилители мощности по числу фаз, каждый из которых включает в себя ключевые элементы 1 и 2, соединяющие фазу двигателя 3 с одним полюсом источника постоянного напряжения и через резистивньш датчик 4 тока - с другим полюсом ука- 2Q жения на датчике 4 тока достигает заиного источника. Выводы фазы 3 величины срабатывания элемента 7, на спязаны с полюсами источника постоян- нот о н-апряжемия также через разрядные диоды 5 и 6. Резистивный датчик 4 тока с входом компаратора 7, к другому сходу которого подключен задатчик 8 тока, а к выходу - один вход элемента 2И 9, соединенного вы- ходом через усилитель 10 с управляюидш входом ключевого элемента 1, вторым JQ источника питания. Ток.будет спадать входом через усилитель 11 с управляю- до тех пор, пока падение напряжения UUIM входом ключевого элемента 2 и непосредственно с одним из выходов распределителя 12 импульсов. Устройство

на его прямом выходе высокий уровень напряжения, а на инверсном - низкий. Затем через усилитель 24 сигнал низкого уровня напряжения открывает све тодиод и соответственно тиристор опт рона 25. Это, в свою очередь, ведет к отпиранию симистора 15.

В момент времени t, (фиг. 3) упэлемент 2И 9, усилители 10 и 11 открывает одновременно ключевые элементы 1 и 2 и к фазе 3 прикладываетс 15 напряжение источника питания. В фазной обмотке начинает расти ток , скорость нарастания которого зависит от величины напряжения источника тания (фиг. 3). Когда падение напряего выходе появляется низкий уровень напряжения, который блокирует прохож дение импульса Ijg через элемент 2И 9 25 закрывая ключевой элемент 1.. Ток в фазной обмотке 3 начинает спадать (фиг. 3, Ijg) 5 протекая за счет ЭДС самоиндукции по цепи: фаза 3 - ключе вой элемент 2 - датчик 4 тока - полю

на датчике 4 тока не достигнет порога отпускания порогового элемента компаратора 7. При дост1-1жении порога отпускания на выходе компаратора 7 появляется высокий уровень напряжения, который пропускает управляющий сигнал 1,20 через элемент 2И 9, открывая ключевой элемент 1, ток в фазной обмотке снова начинает расти, и процесс повторяется до тех пор, пока на

содержит также блок 13 защиты, соединенный с кнопкой 14 Пуск и с си- мистором 15, связывающим источник постоянного напряжения из конденса- . тора 16 и выпрямителя 17 через трансформатор 18 с сетью 19 переменного

тока.

Блок 13 защиты содержит аналоговый элемент Ш1И 20, подключенный выходом к входу компаратора 21, вторым вхоВ момент времени t (фиг. 3, и„),

дом соединенного с задатчиком 22 то- когца на выходе распределителя 12 им- ка, выходом - с тактовым входом пульсов низкий уровень напряжения,

ключевые элементы 1 и 2 закрыты, по цепи: диод 5 - фаза 3 - диод 6 - конденсатор 16 течет ток за счет ЭДС

D-триггера 23, S-вход которого подключен к кнопке 14, инверсный выход через усилитель 24, оптрон 25 и выпрямитель 26 соединен с управляющим

самоиндукции, заряжая конденсатор 16.

самоиндукции, заряжая конденсатор 16.

входом симистора 15. Входы аналогово-50 , происходит рекупера1у я энер- го элемента ИЛИ 20 соединены с резис- конденсатор 16, тивными датчиками 4 тока всех фаз.

Таким образом, происходит поддержание (модуляция) тока в фазе двигатеКнопкой 14 Пуск формируется сиг- ля на заданном уровне 1 с помощью нал и,д установки Нуля (фиг. 3),ко- задатчика 8 тока. Величина пульсации торый 17оступает на S-вход D-триггера тока и частота переключения определя- 23, переводя его в состояние, когда ется уровнем напряжения источника и

Устройство работает следующим образом ,

на его прямом выходе высокий уровень , напряжения, а на инверсном - низкий.. Затем через усилитель 24 сигнал низкого уровня напряжения открывает све- тодиод и соответственно тиристор опт- рона 25. Это, в свою очередь, ведет к отпиранию симистора 15.

В момент времени t, (фиг. 3) управляющий сигнал U, поступающий с распределителя 12 импульсов, через

жения на датчике 4 тока достигает величины срабатывания элемента 7, на источника питания. Ток.будет спадать до тех пор, пока падение напряжения

элемент 2И 9, усилители 10 и 11 открывает одновременно ключевые элементы 1 и 2 и к фазе 3 прикладывается напряжение источника питания. В фазной обмотке начинает расти ток , скорость нарастания которого зависит от величины напряжения источника тания (фиг. 3). Когда падение напряжения на датчике 4 тока достигает величины срабатывания элемента 7, на источника питания. Ток.будет спадать до тех пор, пока падение напряжения

его выходе появляется низкий уровень напряжения, который блокирует прохождение импульса Ijg через элемент 2И 9, закрывая ключевой элемент 1.. Ток в фазной обмотке 3 начинает спадать (фиг. 3, Ijg) 5 протекая за счет ЭДС самоиндукции по цепи: фаза 3 - ключевой элемент 2 - датчик 4 тока - полюс

жения на датчике 4 тока достигает величины срабатывания элемента 7, на источника питания. Ток.будет спадать до тех пор, пока падение напряжения

на датчике 4 тока не достигнет порога отпускания порогового элемента компаратора 7. При дост1-1жении порога отпускания на выходе компаратора 7 появляется высокий уровень напряжения, который пропускает управляющий сигнал 1,20 через элемент 2И 9, открывая ключевой элемент 1, ток в фазной обмотке снова начинает расти, и процесс повторяется до тех пор, пока на

выходе распределителя 12 импульсов буI

дет управляющий сигнал U.

В момент времени t (фиг. 3, и„),

когца на выходе распределителя 12 им- пульсов низкий уровень напряжения,

самоиндукции, заряжая конденсатор 16.

, происходит рекупера1у я энер- конденсатор 16,

гистерезисом порогового элeмe rтa на компараторе 7.

При выходе нз строя первого ключевого элемента 1 или ключевого элемента 2, или порогового элемента одной из фаз двигателя, или в случае остановки двигателя ток в фазной обмотке возрастает. Пропорционально ему возрастает и величина падения напряжения на датчике 4 тока. По достижении величины, соответствующей аварийному значению (фиг. 3, 1,, ; I,,) на выходе компаратора 21 появляется низкий уровень напряжения, приводящий к появлению высокого уровня напряжения на,инверсном выходе D-триггера 23 (фиг.З, Uj,), которое через усилитель 24 запирает светодиод и соответственно тиристор оптрона 25. Тем самым запирается симистор 15 и oтkлючaeтcя от сети 19 переменного тока выпрямитель 17. После устранения неисправности кнопкой 14 Пуск D-триггер 23 переводится в рабочее состояние.

Использование предлагаемого устройства позволяет при выходе из строя первого ключевого элемента или первого и второго ключевых элементов или порогового элемента, а также при вне

запной остановке двигателя или увеличении механической нагрузки обесточить силовую часть схемы, предотвращая выход из строя обмотки двигателя и других элементов схемы, увели- чиая срок их службы и повьшая надежность в работе.

Формула изобретения

Устройстве для управления шаговым двигателем, содержащее источник управляющих импульсов, усилители мощности по числу фаз, включаюпще датчигг ки тока фазы, источник постоянного напряжения, соединенный входом с сетью переменного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, введены симистор, формирователь импульсов, амплитудный детектор и аналоговый элемент ИЛИ, соединенный входами с датчиками тока фаз, выходом - с, входом амплитудного детектора, выход которого через формирователь импульсов соединен с управляющим электродом си- мистора, а соединение входа источника постоянного напряжения с сетью переменного тока выполнено через симистор.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повьшение надежности устройства для управления шаговым двигателем. Устройство содержит включающие датчики тока усилители мощности по числу фаз двигателя, симистор 15 и блок 13 защиты от перегрузки. Блок защиты состоит из аналогового элемента ИЛИ 20, компаратора 21, формирователя импульсов из триггера 23, усилителя 24, оптрона 25, выпрямителя 26, соединенного с силовым и управляющим электродами симистора. Сигнал о токе фазы с соответствующего датчика тока поступает через элемент ИЛИ 20 на вход компаратора 21, который вырабатывает сигнал перегрузки, блокирующий отпирание симистора 15. Тем самым прерывается питание усилителей мощности от сети переменного тока ;и фиксируется неисправная цепь, что обеспечивает повьш1ение надежности. 3 ил. (Л

Фиг.1

и

27

4

t,

и

29

и

JO

и

J/

Фиг.З