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

4 О

оо

ел

N«1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению шаговыми двигателями с электрическим дроблением шага, и может быть использовано в системах Числового программного управления, графопостроителях и т. д.

Цель изобретения - расширение диапа- |ина регулирования скорости и повышение (очности отработки дробных шагов.

На фиг. 1 приведена функциональная (|хема устройства применительно к четырех- фазному двигателю; на фиг. 2 - вре- 1 енные диаграммы сигналов на основнььч функциональных элементах, поясняющие ра- фоту устройства; на фиг. 3 - схема .|1ешифратора форсировки. I Устройство в каждом из каналов управ- {пения содержит основйой ключ 1, соединенный с фазой 2 двигателя, датчик 3 тока, включенный между фазой 2 двигателя и нулевой шиной 4, полюс 5 источ- питания, импульсный регулятор 6 то- }.а, соединенный входом с выходом пос- 1гоянного запомрна)ошего устройства (ПЗУ) ;7, дополнительный ключ 8, соединенный с заря/ ными диодами 9 и 10, и конденса- ор 11, с которым соединен также раз- |рядный диод 12, другой вывод которого |Соединен с входом ключа 1 и разделительным диодом 13, другой вывод которого подключен к полюсу 5 источника питания. Другой вход регулятора 6 тока подклю- |чен к датчику 3, а выход - к управ- ляю1цему входу ключа 1. Устройство содержит также общие для всех каналов реверсивный счетчик 14, подключенный вхо- |дами к шинам 15 тактирования и ши- |нам 16 реверса, и дешифратор 17 форсировки, соединенный входом с выходом счетчика 14 и адресными входами ПЗУ 7 всех каналов, а выходами - с управляющими входами дополнительных ключей 8 всех каналов. Второй зарядный диод 10 и вход дополнительного ключа 8 соединен с нулевой шиной 4, а первый зарядный диод соединяет общую точку ключа 8 и конденсатора 11 с общей точкой фазы 2 и ключа 1.

Импульсные регуляторы 6 тока могут бь1ть как аналоговые, состоящие из цифро- аналогового преобразователя и компаратора, так , и цифровые, состоящие из аналого- цифрового преобразователя и цифровой схемы сравнения.

Дешифратор 17 форсировки формирует сигналы, соответствующие спадаюц;им ветвям фазного тока каждой из фаз (фиг. 2).

Разрядность двоичного реверсивного счетчика 14 выбирается в соответствии с выбранным числом уровней квантования, фазных токов, т. е. равна коэффициенту дробления основного шага шагового двига- те.1Я.

В основе работы нpeдлaгae oгo устройства .1ежит принцип электрического дробле

5

0 0 0

5

0

5

5

0

ПИЯ шага путем ступенчатого изменения токов фаз двигателя, при котором для каждой фазы двигателя формируется по заданному закону эталонный ступенчато-изменяющийся периодический ток, который непрерывно сравнивается с фактически протекающим через данную фазу током и по результату сравнения управляется ключевой усилитель этой же фазы так, чтобы фактический ток стремился к заданно.му значению. Для обеспечения высокой точности формирования заданной кривой фазного тока в области высоких частот на спадающей ветви фазного тока избыточная энергия, запасенная в индуктивности фазы, выводится в конденсатор, который на нарастающей ветви фазного тока используется как источник питания повышенного напряжения.

Роли задатчиков эталонных ступенчато- изменяющихся токов фаз выполняют постоянные запоминающие устройства, в которых может быть записан любой закон изменения токов фаз.

Синусоидальный закон обеспечивает высокую равномерность движения (фиг. 2).

Устройство работает следующим образом.

Импульсы управления поступают через шипу 15 тактирования на счетный вход счетчика 14. Для задания направления вращения двигателя к тине 16 реверса прикладывается единичный или нулевой логический уровень. Информация со счетчика 14 поступает на адресные входы ПЗУ всех каналов управления, с выходов которых считываются коды, соответствующие квантованным эталонным периодическим токам фаз. Эти коды поступают на второй вход регулятора 6 тока, на первый вход которого поступает сигнал с датчика 3 тока. Регулятор 6 тока сравнивает действительное значение тока в фазе 2 двигателя с эталонны.м и, если последнее больще, на выходе регулятора 6 тока формируется нулевой уровень, открывающий ключ 1 и подключающий фазу 2 двигателя к источнику штания, а если меньше, то высокий уровень, закрывающий ключ 1. Таким образом, обеспечивается импульсное формирование заданного тока в фазах двигателя.

Дешифратор 17 форсировки обеспечивает формирование сигналов, соответствующих нисходящих ветвям фазных токов. В каждом канале эти сигналы закрывают дополнительный ключ 8 на спадающей ветви фазного тока. При открытом ключе 1 ток протекает по цени: полюс 5 источника питания, диод 13, ключ 1, фаза 2 двигателя, датчик 3 тока, нулевая шина 4. При закрывании основного ключа 1 за счет ЭДС самоиндукции начинается заряд конденсатора 11 по цепи: фаза 2 двигателя, диод 9, конденсатор 11, диод 10, нулевая шина 4, датчик 3 тока, фаза 2 двигателя, т. е. происходит форсированное спадение тока в фазе двигателя, а энергия, запасенная в индуктивности обмотки фазы, выводится в конденсатор 11.

На восходящей ветви фазного тока в каждом канале дешифратор 17 форсировки открывает дополнительный ключ 8, конденсатор 11 при этом оказывается подключенным через разрядный диод 12 парал- лельно основному источнику питания и выполняет функции дополнительного источника питания повышенного напряжения. При открывании основного ключа 1 начинается разряд конденсатора 11 по цепи: конден- сатор 11, диод 12, ключ 1, фаза 2 двигателя, датчик 3 тока, нулевая шина 4 источника питания, ключ 8, конденсатор 11. Энергия, накопленная в конденсаторе I1 на спадающей ветви фазного тока, возвращается в фазу 2 двигателя и обеспечивает форсированное нарастание импульсов тока в ней. При закрывании основного ключа 1 на восходящей ветви фазного тока ток через фазу 2 протекает по цепи: фаза 2 двигателя, датчик 3 тока, нулевая шина 4 ис- точника питания, ключ 8, диод 9, фаза 2, что обеспечивает медленный спад импульсов тока в фазе двигателя вследствие щунтирования ее диодом.

Таким образом, введение новых элементов и связей позволяет на спадающей вет- ни фазного тока осуществлять быстрый спад и медленное нарастание импульсов фазного тока, а на восходящей ветви - быстрое нарастание и медленный спад импульсов фазного тока, что обеспечивает формирование симметричной кривой фазного тока в области высоких частот управления. Это позволяет существенно расширить диапазон регулирования скорости шагового

/,

двигателя и повысить точпо1.-т1 отрлоитки дробных шагов. Наряду с чтим ппвьииает- ся КПД.

Формула изобретения

Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага, содержащее источник питания, реверсивный счетчик, шины импульсов тактирования и реверса, каналы управления по числу фаз, каждый из которых включает в себя основной ключ и датчик тока, соединенные последовательно с фазой двигателя, регулятор тока, соединенный входом с датчиком тока, выходом - с управляющим входом ключа, и постоянное запоминающее устройство, подключенное адресным входом к выходу реверсивного счетчика, а выходом - к второму входу регулятора тока, причем шины тактирования и реверса подключены к соответствующим входам реверсивного счетчика, отличаюш,ееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования скорости и повышения точности отработки дробных шагов, дополнительно введен дешифратор форсировки, а в каждый канал введены дополнительный ключ, конденсатор, два зарядных диода, разделительный и разрядный диоды, соединяющие сигнальный вход основного ключа с полюсо.м источника питания и одним выводом конденсатора, другой вывод которого соединен посредством одного зарядного диода с выходом основного ключа, посредством дополнительного ключа - с нулевой шиной устройства, с которой через второй зарядный диод соединен также первый вывод конденсатора, а управляющий вход дополнительного ключа соединен с выходом дещифратора форсировки, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению и,1аговыми двигателями. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования скорости и повьниение точности отработки дробного /75 шага. Устройство в каждом канале содержит основной ключ I, ком.мут фую1иий ток фазы 2 двигателя, датчик 3 тока импульсный регулятор 6 тока, постоянное заио.минающее устройство 7, допо.шительный ключ 8, зарядные диоды 9 и 10, конденсатор 11, разрядный диод 12, разделн- тельный диод 13, а также обиьие для все.х каналов реверсивный счетчик 14 и де1лиф- ратор 17 форсировки. На спадаюи ей ветви фазного тока избыточная энергия, накопленная в индуктивностифазы, запасается в конденсаторе и нроис.чо- дит быстрый спад н медленное нараспа- ние имиу.льсов фазного тока, а на вое.хо- дяш,ей ветви - быстрое нарастянне .ч мед ленный спад, что обеспечивает высокую точность фор.мирования кривой фазного тока в области высоки.х частот управления. 3 и.п.

17

Ф1

От

Ф2

(Р5

-а

9

(Раг.5