Устройство для управления четырехфазным шаговым двигателем с дроблением шага Советский патент 1989 года по МПК H02P8/22 

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

Цель изобретения - повьшение равномерности движения и точности отработки дробных шагов двигателя с не- насьщенной магнитной системой.

На фиг.1 приведена функС иональная схема устройства для общего случая, когда коэффициент дробления шага равен К Зп; п 1,2,3,...; на фиг.2 - 4 - то же, для К 3, 6, 9; на фиг.5-7 - временные диаграммы функционирования устройства и номограммы векторов результирующих момен- тЬв соответственно для случаев К. 3,6,9.

Устройство содержит (фиг.1-4) источник 1 питания двигателя, четыре стабилизатора 2.1 - 2.4 тока коммутирующие фазные обмотки 3.1-3.4 двигателя, первую 4.1, вторую 4.2, , третью 4.3 и четвертую 4.4 группы ключей, по три ключа в каждой группе, объединенных выходами в группах и подключенных к входам соответствующих стабилизаторов 2, тока, первый реверсивный распределитель 5 импуль- . сов, первый вьпсод которого соединен i с управляющими входами первого, треть его и второго ключей соответственно первой 4.1, третьей 4.3 и четвертой 4.4.групп, второй выход - с управляющими входами второго, первого и третьего ключей соответственно первой

Ед

р1 k) ko

00

со

-.1, второй 4.2 и четвертой 4,4 групп третий выход - с управляющими входами третьего, второго и первого ключей Соответственно первой 4,1, второй4„2 iK третьей 4,3 групп, четвертьш выход : управляюпщми входами третьего, jToporo и первого ключей соответствен ю второй 4.2, третьей 4,3 и четвер- ой 4,4 групп, пятую 6, ше.стую 7 и ;едьмую 8 группы ключей, выходы кото- )ых соединены с сигнальными входами :оответственно третьих, вторых и пер- зых ключей первой 4,1, второй 4,2, третьей 4,3 и четвертой групп, эезисторный делитель 9 напряжения, который подключен к источнх-жу 10 опорного напряжения, а его выходы - к сигнальным входам определенных ключей пятой 6, .шестой 7 и седьмой 8 групп, и второй феверсивньй распределитель 11 импульсов, выходные каналы которого соединены с управляющими входами ключей пятой 6f шестой 7, седьмой 8 групп, а выходы заема и переноса - с входами :тактирования первого реверсивного распределителя 5 импульсов,

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии (фиг.1-4) включены первые вьгеодные каналы перво :го 5 и второго 11 реверсивных распре- Iделителей импульсов В соответствии с этим в открытом состоянии находятся те ключи всех семи трупп, управляю- щие входы которых подключены к первым выходам распределители 5- и 11, При этомвыходные напряженил делителя 9 напряжения передаются через открытые ключи к входам стабилизаторов 2 тока, что приводит к установлению токов 0,75 ly, в фазах 3,3 и 3.4. В это: состоянии токи через фазы 3.1 и 3,2 отсутствуют, Такому исходному положению системы соответствует точка О на фиг,5, 6 и 7.

Тактовые импульсы с рабочей частотой f поступают оу внешнего задающего генератора (не-показан) .на один из входов в (условное движение Вперед) или Н (условное движение Назад) второго реверсивного распределителя 11 импульсов, имеющего 3 выходных каналов управления, где п 1, 2, 3,.., При этом поочередно вы бираются выходные каналы распределителя 1 1, что приводит к поочередному открываи ню ключей пятой 6, шестой

7и седьмой 8 групп. В результате этого через открытые ключи первой- четвертой групп к входам стабилизаторов 2 поступают ступенчато-нарастаю- рще и ступенчато-спадающие напряжени Система поочередно принимает состояния, условно показанные на фиг.5-7 точками 1-(Зп-1). Этим завершается первая .четверть цикла управления двигателем, при котором отрабатываются Зп-1 дробных шагов величиной

oi.gp oi ос /Зп,

где oijt основной (конструктивный) шаг двигателя;

П 1,2,3,

После включения последнего выходного канала распределителя 11 в следующем такте снова включается первый канал, а на выходе переноса п формируется импульс, который поступая на вход распределителя 5, приводит к выборке его второго выходного канала

8результате этого выбирается другая группа ключей 4, По поступлении тактовых импульсов на выход распределителя 11 поочередд€о выбираются его последующие выходные каналы. Таким образом формируется вторая четверть цикла управления двигателем. Система поочередно переходит в состояния, соответствзтащие точкам Зп.-(6п-1) на фиг,5-7.

Последующая третья и четвертая четверти цикла управления ацалогич- ны описанным первым двум четвертям цикла. Отличие заключается лишь в :(, ЧТО выбирается третий и четвер- тый выходы распределителя 5 и соответствующие ключи 4,

После завершения полного цикла управления в ся система устанавливается Б нулевое состояние.

Для обеспеченияо обратного направления вращения двигателя (реверсирования) тактирующие импульсы подаются на другой вход распределителя 11.

Таким образом, устройство обеспечивает равномерное дро.бление шага и равномерное распределение момента по полю, что позволяет получить высокую равномерность движения четырех- фазного шагового двигателя с ненасыщенной магнитной системой,

Ф о р м у. л. ,.а и 3 о б р е т е -н и я

Устройство для управления четырех фазным шаговым двигателем с дроблением шага, содержащее источник питания двигателя, подключенные к нему ч;етыре стабилизатора для коммутации фазных токов двигателя, четыре группы ключей по три ключа в каяодой группе, объединенных выходами в группах и подключенных к входам соответствую- щих стабилизаторов тока, первый реверсивный распределитель импульсов, каждый i-й выход которого соединен с управляющими входами первого,второго и третьего ключей соответственно i-й,(1-1)-й,(1-2)-й групп ключей по кольцу,,2,3,4,1,...,пятую группу ключей и источник опорного напряжения отличающееся тем,что,с целью повьшения равномерности движения И точности отработки дробных шагов шагового двигателя с ненасыщенной магнитной системой,в негодополнительно введены шестая и седьмая группы ключей с Зп ключами в каждой группе, где ,2,3,..., второй реверсивный распределитель импульсов, резисторный делитель напряжения, вк:лючаю1В(ий 4п одинаковых элементов и подключенный к источнику опорного напряжения; пятая группа ключей дополнительно содержит Зп-3 ключей, выходы которых -соединены с выходами основных ключей данной группы, причем управляющие входы первого, второго,..., (Зп-1)-го, Зп-го ключей пятой, шестой и седьмой групп соединены с соответствующими выходами второго ревер

сивного распределителя импульсов, сигнальные входы первого, второ- , го,..., (Зп-1)-го, Зп-го ключей пятой группы соединены соответственно с Зп-м, .(Зп-1)-м,..., вторым, первым, выходами делителя напряжения, сигнальные входы первого, второго,..., (п-1)-го, п-го ключей шестой группы соединены соответственно с Зп-м, (Зп+1)-м,...,(4п-2)-м, (4п-1)-м выходами делителя напряжения, сигнальные входы (п+1)-го, (п+2)-го

(2п+1)-го ключей шестой группы соединены с шиной источника питания опорного напряжения, сигнальные входы (2п4-2)-го, (2п+3)-го,..., Зп-го ключей шестой группы соединены соответственно с (4п-1)-м, (4п-2)-м,..., ( Зп4-1) -м выходами делителя напряжения, сигнальный вход первого ключа седьмой группы соединен с нулевой шиной источника опорного напряженияj сигнальные входы второго, третьего,..., Зп-го ключей седьмой группы соединены соответственно с первым, вторым,..., (Зп-1)-м выходами делителя напряжения, выходы ключей пятой, шестой и седьмой групп соединены с сигнальными входами соответственно третьих, вторых .и первых ключей первой, BTopofi, третьей, четвертой групп, а выходы заема .и переноса второго реверсивного распределителя импульсов подключены к входам тактирования первого реверсивного распределителя импульсов.

3.1

Фиг.

It

. .Фии

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных системах автоматического управления. Цель изобретения - повышение равномерности движения и точности отработки дробных шагов двигателя с ненасыщенной магнитной системой. Устройство содержит источник питания двигателя, четыре стабилизатора тока, семь групп ключей, два распределителя импульсов, источник опорного напряжения, делитель напряжения. Различные уровни напряжения от делителя напряжения через определенные ключи поступают к входам стабилизаторов тока в такт переключения распределителей. В результате этого в фазах двигателя создаются линейно-ступенчатые нарастающие и убывающие токи, сдвинутые относительно друг друга на четверть периода и обеспечивающие 12-угольное распределение момента по полю двигателя. 7 ил.

It

13

« U

Жф ,5

9

ts

IS

26

27

28

1ф

п

10