Устройство для управления шаговым двигателем Советский патент 1988 года по МПК H02P8/04 H02P8/24 

изобретение относится к электро- 1 ехнике, к управлению электрическими Йашинами и может быть использовано п дискретном приводе с регулирование скорости в широких пределах.

Цель изобретения состоит в упрощении путем сокращения числа микросхем.

На фиг.1 изображена функциональ- йая схема устройства; на фиг.2 - график аппроксимации периода выходной частоты в зависимости от его номера На этапе разгона двигателя..

Устройство содержит генератор 1, соединенный через первый элемент 2И 2 с первым счетчиком 3, соединенным входом с запоминающим устройством А, реверсивный счетчик 5, соединенный с элементом 6 сравнения кодов, после довательно соединенные второй счетчи 7 и третий счетчик 8, соединенный входом реверсивного кольцевого счетчика 9, второй элемент 2И 10, пятый элемент 2И 11, третий элемент 2И 12, .четвертый элемент 2И 13, инвертор 1А дополнительное запоминающее устрой-- ство 15, распределитель 16 импульсов соединенный входом с входом сброса первого счетчика 3, первыми входами третьего 12 и четвертого 13 элементо 2И и выходом пятого 11 элементов 2И, входы которого соединены с выходами инвертора 14 и третьего счетчика 8, вход записи которого соединен с выходом кольцевого реверсивного счетчи- ка 9, входы которого соединены перекрестно с входами реверсивного счетчика 5 и с выходами третьего и четвертого элементов 2И, вторые входы которых соединены с выходами элемент 6 сравнения кодов, первый вход которого соединен с шиной задания скорости, а второй - с выходом реверсивного счетчика 5 и адресными входами запоминающих устройств 4 и 15, выход которого соединен с входом записи второго счетчика 7, вычитающий вход которого соединен с выходом вторЪго элемента 2И 10, второй вход которого через инвертор 14 соединен с выходом первого счетчика 3, соединенным также с вторым входом первого элемента 2И 2. Счетчики 3, 7 и 8 работают в режиме делителей частоты.

Устройство работает следующим .об- разом.

Траектория разгона (торможения) шагопого двигателя аппроксимируется

,

Q

5 Q 5 Q

5

o

5

0

участками, на которых изменение выходной частоты, а следовательно, и скорости двигателя происходит по зависимости, близкой к линейной. Каждый участок N,,N2,...,N. аппроксимированной траектории представляет собой линейное изменение периода выходной частоты Т, в зависимости от номера п.,, п , . .. , п ,. на этом участке. Количество импульсов выходной частоты на каждом -участке постоянно. При разгоне выходная частота постоянно возрастает во времени. Период выходной частоты соответственно уменьшается с возрастанием количества импульсов от начала разгона. Перед началом работы все счетчики схемы, кроме счетчика 9, находятся в обнуленном состоянии. На выходе реверсивного кольцевого счетчика 9 устанавливается код постоянного числа импульсов п, на каждом участке. Этот код устанавливается перед началом работы по входу предварительной записи счетчика 9.

На одном входе элемента 6 сравнения кодов устанавливается код максимальной скорости двигателя. В запоминающее устройство 4 заносятся коды минимальных значений периода Тмд,„„ каждого участка аппроксимации. В дополнительное запоминающее устройство 15 заносятся коды постоянных прираще,- ний периода ДТ, на каждом участке аппроксимации. На выходных шинах запоминающего устройства 4 установлен код минимального периода начального участка аппроксимации, на выходных шинах запоминающего устройства 15 установлен код постоянного приращения на первом участке аппроксимации. Начало работы устройства на этапе разгона осуществляется пуском генера тора 1 импульсов, выходе которого появляются импульсы с частотой FCHHXP Одновременно на распределитель 16 импульсов подается первый ориентирующий импульс с одновибратора пуска (не показан). Счетчик 3 считает импульсы, поступаюпше через элемент 2И 2 с генератора 1 импульсов. Коэф.фициент пересчета счетчика 3 определяется кодом минимального периода с запоминающего устройства 4, выходные шины которого соединены с входами предварительной установки счетчика 3, работающего на вычитание. В момент окончания счета на выходе счетчика 3

3 , 14223«SO устанавливается логический О, которым запирается элемент 2И 2, и импульсы на вход счетчика 3 не поступают. Таким образом, длительность минит р

мального периода участка определяется

Т,Т

К синхр N

где период синхро} изирующей

частоты ;

К - число пересчета счет- ю чика 3, кой которого установлен на выходе запоминающего устройства 4. Логический О на выходе счетчика 3 через инвертор 14 разрешает прохож- 15 Т ульса содержимое счетчика 9 умень- дение синхроимпульсов с генератора 1 Дается на единицу ,соответственно

исхплнпе спстояниг, и чррег DjiesteuT 2И 13 поступает на вход прямого счета репррсивного счетчика 5 и вход обратного с ;ета счетчика 9. Яа втором входе элемента 2И 13 на этапе разгона, т.е. когда злдаир1ая скорость больше текущей скорости, присутствует логическая Ч. На втором выходе элемен- та 6 сравнения кодов в это время логический О. Коэффициент деления счетчика 5 устанавливается до начала работы равным числу импульсов п. Участка аппроксимации. С приходом имТ ульса содержимое счетчика 9 умень- Дается на единицу ,соответственно

исхплнпе спстояниг, и чррег DjiesteuT 2И 13 поступает на вход прямого счета репррсивного счетчика 5 и вход обратного с ;ета счетчика 9. Яа втором входе элемента 2И 13 на этапе разгона, т.е. когда злдаир1ая скорость больше текущей скорости, присутствует логическая Ч. На втором выходе элемен- та 6 сравнения кодов в это время логический О. Коэффициент деления счетчика 5 устанавливается до начала работы равным числу импульсов п. Участка аппроксимации. С приходом им

Изобретение относится к Электротехнике, к управлению электрическими машинами и может быть использовано в дискретном приводе с регулированием скорости в широких пределах. Цель состоит в упрощении путем сокращения числа микросхем. С этой целью генератор 1 формирует импульсы заданной частоты, которые через элемент 2И 2 поступают на вход обратного счета счетчика 3, коэффициент пересчета которого определяется выходным кодом запоминающего устройства 4, содержащего коды минимальных периодов каждого участка аппроксимации. Запоминающее устройства 15 содержит коды приращений периода каждого участка аппроксимации. Коэффициент пересчета счетчика 8 определяется выходным кодом реверсивного-- счетчика 9 и равен числу импульсов каждого участка ап- . проксимации. Код текущей скорости формируется реверсивным счетчиком 5 и изменяется- с каткдым новым участком аппроксимации. На входы счетчика 5 поступают выходные импульсы устройства. Работа счетчиков 5 и 9 по входу прямого или обратного счета определяется режимом движения - разгоном или торможением. Выходной код счетчика 5 поступает на один вход элемент сравнения 6, а также является адресом запоминающих устройств 4 и 15. Выходная частота формируется счетчиком 8 и через элемент И 11 поступает на распределитель импульсов 16. 2 ил. с SS (Л 4;:. ю 00 а

через элемент 2И 10 на вход обратного счета счетчика 7, входы предварительной установки которого соединены с выходными шинами запоминающего уст- ройства 15 кода постоянного приращения периода ЗТ участка. По окончании счета импульсов, определяемых кодом запоминающего устройства 15, на выходе счетчика 7 появляется импульс, который поступает на вход обратного счета счетчика 8, по входам предварительной записи которого установлен код числа импульсов п. участка аппроксимации с выхода счетчика 9. Длительность приращеН1:я периода участка ЛТ определяется

где К

4Т HJ - Т синхр К (Vjj-

1S

- число пересчета счетчика 7, код которого установлен на выходе запоминающего устройства 15.

Количество раз пересчета счетчика 7 определяется числом, код которого установлен по входам предварительной записи счетчика 8. Счетчик 8 с каждым циклом пересчета счетчика 7 уменьшает свое содержимое на единицу. Как только .зацисанное число в счетчике 8 сосчитано, на выходе счетчика 8 появля- 1111I

ется логическая

которая через

элемент 2И 11, на втором входе которого установлена логическая 1 с инвертора, поступает на распределитель импульсов. Таким образом, формируется второй импульс после ориентирующего импульса пуска.

Период между двумя импульсами на первом участке определяется Т Т| nj|. п , Этот период является максимальным на участке аппроксимации.

Одновременно импульс с выхода элемента 2И 11 сбрасывает счетчик 3 в

о

уменьшается на единицу коэффициент пересчета счетчика 8. Новый цикл

счета следующего периода выходных J

импульсов складывается из счета минимального периода, как в предыдущем цикле, и добавки к минимальному периоду. Но эта добавка в отличие от предыдущего цикла на величину прира- 5 щения ДТ меньше,так как коэффициент пересчета счетчика 8 на единицу меньше.

Длительность очередного периода выходных импульсов определяется как

IM H NI - Г - приходом следующего импульса содержимое счетчика 9 уменьшается еще на единицу, т.е. следующий период меньше предыду- щего на Т .

0

В общем случае в пределах каждого участка период выходных 1гмпульсов определяется как ,,,| +dT (п -К) , где К 0,1,2,3,...,п,.

Как только счетчик 5 сосчитает количество импульсов участка аппроксимации, которое определяет коэффициент деленр я счетчика 5, код увеличивается на единицу. Таким образом, новый цикл счета следующего периода начинается при новых значениях минимального периода Тц,цц и приращения периода йТ, При этом на счетчике 9 устанавливается код полного числа импульсов участка аппроксимации. Так начинается новый участок аппроксимации. С каждым новым участком аппроксимации значение кода на выходе счетчика 5 увеличивается на единицу. Выходной код счетчика 5, являясь адресом запоминающих устройств, определяет начальный период импульсов каждого аппроксимационного участка и в коиеч

Ном счете скорость дрщгателя. С выходным кодом счетчика 5 сравнивается заданная скорость, В случае равенств заданной и текущей скоростей двигателя на обоих выходах элемента 6 сравнения кодов присутствуют логические О. При этом прекращается поступление импульсов через запертые элементы 2И 12 и 13 на счетные входы |счетчика 5 и счетчика 9. При этом на адресных шинах запоминающих устройст 4 и 15 присутствуют постоянные коды, коэффициенты пересчета счетчиков 3,

7и 8 остаются также постоянными, и частота следования импульсов на выходе элемента 2И 11 остается постоянной. Так реализуется режим движения двигателя с постоянной скоростью.

8случае задания на входе схемы 6 сравнения скорости меньшей, чем текущая, на втором выходе элемента сравнения появляется логическая 1,

;Которая отпирает элемент 2И 12 и выходные импульсы поступают на вход обратного счета счетчика 5 и на вход прямого счета счетчика 9, начинается этап торможения. В этом случае на каждом аппроксимационном участке последующий период по сравнению с преды- дущим постоянно увеличивается на ulf, так как счетчик 9 с каждым импульсом увеличивает выходной код, увеличивая тем самым коэффициент пересчета счетчика 8. Коэффициент пересчета 9 остается постоянным, таким же, как и на этапе разгона. С увеличением периода выходная частота падает, скорость замедляется. После отработки периодов каждого аппроксимаци- онного участка выходной код счетчика 5 уменьшается на единицу. Из запоминающих устройств 4 и 15 выбираются коды предыдущих значений Ti/.,,,„ и

ч f m Ип

&1fit которые определяют меньшую выходную частоту. Так происходит замедление скорости двигателя до скорости, равной заданной или до полного торможения . ,

Предлагаемое устройство позволяет изменять скорость двигателя в любой момент движения, а также аппроксимировать любую траекторию движения в переходных режимах, повысив тем самым качество работы двигателя. Изменяя частоту генератора F, можно из- менять длительность аппроксимацион- ных участков, сохраняя Форму траектории, и добиваться тем самым опти

5

0

5 о

5

0

5

0

малъного быстродействия. Система легко переналаживается, o6TjeM запоминающих устройств требуется в 50-100 раз меньший, чем при пошаговом программировании траектории, соответственно сокращается трудоемкость программирования. При этом предлагаемое устройство проще известного, так как устранены два генератора импульсов, два сумматора и три регистра.

Формула изобретения

Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее генератор импульсов, соединенный с первыми входами первого и второго элементов 2И, выход первого из которых соединен с вычитающим входом первого счетчика, запоминающее устройство, элемент сравнения кодов, первый вход которого соединен с шиной задания скорости, второй - с выходом реверсивного счетчика, соединенного входами с выходами третьего и четвертого элементов 2И, первые входы которых соединены с выходами элемента сравнения кодов, а вторые входы - с входом распределения импульсов, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения путем сокращения числа микросхем, введены второй и третий счетчики, кольцевой реверсивный счетчик, дополнительное запоминающее устройство, инвертор и пятый элемент 2И, выход которого соединен с входом распределителя импульсов и входом сброса первого счетчика, выход которого соединен с вторым входом первого элемента 2И, а через инвертор - с вторым входом второго элемента 2И и первым входом пятого элемента 2И,

второй вход которого подключен к выходу третьего счетчика,вычитающш вход которого соединен с выходом второго счетчика, вычитающий зход которого подключен к выходу второго элемента 2И, вход записи - к выходу дополнительного запоминающего устройства, адресные входы которого подключены к выходу реверсивного счетчика и соединены с адресными входами запоминающего устройства, выход которого соединен с входом записи первого счетчика, вход записи третьего счетчика соединен с входом реверсивного кольцевого счетчика, входы которого соединены с выходами четвертого и третьего элементов 2И.