Устройство для управления @ -фазным шаговым двигателем Советский патент 1990 года по МПК H02P8/12 

соответствующим фазам шагового элект- 25 гового элемента 7 происходит суммиро-

{юдвигателя 4.

Узел 5 формирования содержит ге- Нератор 6 синусоидальных затухающих Колебаний (например, RC-цепочка с Коммутирующим ключом), два пороговых Элемента 7 и 8, инвертор 9, генератор 10 треугольных импульсов и за- датчик 11 уровня напряжения. Выход генератора 6 синусоидальных затухающих колебаний соединен с выходами первого 7 и второго 8 пороговых элементов , причем с вторым пороговым элементом 8 соединен через инвертор 9. Вторые входы пороговых элементов 7 и 8 соединены с генератором 10 треугольных импульсов. Третьи входы элементов 7 и 8 соединены с задатчи- ком 11 уровня напряжения. Выход порогового элемента 7 соединен с управляющим входом G первого дешифратора 12, синхронизирующие входы которого соединены с соответствующими выходами распределителя 1 импульсов. Выход порогового элемента 8 соединен с управляющим входом G дешифратора 13, синхронизирующие входы последнего соединены с соответствующими выходами распределителя 1 импульсов. Выходы дешифратора 12 соединены с вторыми

входами элементов 3 совпадения, тре,

тьи входы которых соединены с соответ ствующими выходами элемента 13.

Устройство работает следующим об- рачом.

,

35

40

вание затухающего синусоидального сигнала U 6 и постоянного напряжения U, а также сравнение суммарного импульса U 6 + U с импульсами тре- -,

on угольной формы U 10.

Если импульсы U 10 больше по амплитуде, чем сумма U 6 + U, на выходе порогового элемента 7 появляется нулевой уровень. Если амплитуда импульсов U 10 меньше (И 6 + U) тогда на выходе элемента 7 - единичный уровень,

В результате на выходе элемента 7 выр аб атыв ают ся шир от но-модулир ов ан- ные импульсы U 5.1 (фиг.4), среднее напряжение которых изменяется так же как сигнал (U 6 + U). По завершении колебательного процесса длительность импульсов на выходе элемента 7 по45 стоянна и равна времени t (фиг.4), причем длительность импульсов определяется уровнем напряжения U с задат- чиком 11 уровня.

С выхода инвертора 9 затухающие синусоидальные к-олебания U 9 (фиг. 4) поступают на первый вход порогового элемента 8, на второй вход которого поступают импульсы И 10, На третий вход элемента 8 поступает постоянное напряжение U с задатчика 11 уровня. На выходе элемента 8 вырабатываются широтно-модулированные импульсы U 5.2 (фиг.4).

55

51

С выхода распределителя 1 импульсов импульсы U 1.1, U 1.2, U 1.3 и U. 1.4 поступают на, первые входы элементов 3 совпадения, а также на соответствующие синхронизирующие входы дешифраторов 12 и 13.

Дешифраторы 12 и 13 могут быть выполнены на основе дешифратора-демуль типпексора,который выполняет функцию f- G-(XJ, Х2, ХЗ, Х4). Данный дешифратор представляет собой коммутатор, который передает сигнал G,(G2 на один из выходов в зависимости от знчений сигналов на четырех адресных входах 1-4.

Возможно выполнение дешифратора жесткой логике с подключением управляющего входа G.

На управляющий вход G дешифратора 12 поступают импульсы U 5.1 с первого выхода узла 5 формирования импульсов. С второго выхода узла 5 формирования импульсы U 5.2 поступают на управляющий вход дешифратора 1

С приходом на синхронизирующие . входы импульсов U 1.1, U 1.2, U 1.3 U 1.4, а также импульсов U 5.-1 на управляющий вход G дешифратора 12 на выходе вырабатывается последовательность импульсов U 12.1, U 12.2 U 12.3 и U 12.4 (фиг.4). Длительность импульсов с дешифратора 12 рана длительности первого такта коммутации, т.е. импульсы U 12.1 соответствуют первому такту коммутации импульсов U 1.1, импульсы U 12.2 соответствуют лервому такту коммутации импульсов U 1.2 и т.д.

При нулевом уровне сигнала на управляющем входе G формируются импульсы длительностью,равной одному такту коммутации (фиг,2; пунктир),

С приходом импульсов U 5.2 на управляющий вход G и импульсов U 1.1, U 1.2, U 1.3 HU1.4 на синхронизирующие входы дешифратора 13 на выходе вырабатывается по- следовательность импульсов U 13.1, U 13.2, U 13.3 и U 13.4, которые смещены по сравнению с соответствующими импульсами на выходах дешифратора 12 на время t,, , t4 и т.д. Длительность импульсов U 13.1 соответствует второму такту коммутации импульса -U 1.1, импульсы U 13.2 соответствуют второму такту коммутации импульсов U 1.2 и т.д.

5

0

С выхода дешифраторов 12 и 13 импульсы поступают на вторые и третьи входы элементов 3 совпадения,на первые входы которого поступают импульсы с выхода распределителя 1 импульсов. В любой момент времени на первый элемент 3 совпадения поступают импульсы U 1.1, И 12.1 и, U 13.1, на второй элемент 3 совпадения поступают импульсы U 1,2, U 12.2 и U 13.2, на третий - U 1.3, U 12.3 и U 13.3 и на четвертый - U-1.4, U 12.4 и U 13.4. С выходов элейентов 3 совпадения импульсы переменной длительности U 3.1, U 3,2, U 3.3 и U 3.4 (фиг.З) поступают на усилители 2 мощности, которые переключают фазы двигателя 4 в последовательности, задаваемой распределителем 1 импульсов.

Следовательно, на включаемую фазу двигателя в первый такт коммутации поступают импульсы переменной 5 длительности, сформированные на первом выходе элемента 5, причем импульсы в момент времени прихода управляющего импульса fu. имеют относительно большую длительность (фиг.4, U 5.1), 0 после чего длительность импульсов плавно уменьшается (интервал t2), затем снова возрастает (интервал t3 ) и т.д. до завершения колебательного процесса, после чего на фае зу поступают импульсы постоянной длительности.

С приходом следующего импульса управления, во втором такте коммутации, на включенную фазу поступают импульсы U 5.2 переменной длительности, сформированные на втором выходе элемента 5. Импульсы U 5.2 в начале второго такта коммутации имеют относительно малую длительность, после чего длительность плавно растет и т.д. По завершении колебательного процесса длительность импульсов, поступающих на фазу двигателя, является постоянной и равной t. Длительность t определяется уровнем напряжения U с задатчика уровня.

Следовательно, устройство позволяет обеспечить синусоидально затухающие колебания напряжений, соответст-

0

5

0

венно и токов в i

1г

и

t, относительно установившегося значения тока IQ (фиг.З). Обеспечение- синусоидально затухающих колебаний токов в фазах двигателя относнтель-

но установившегося значения позволяет перевести намагничивание зубцов статора из частного цикла намагничивания на безгистерезисную кривую, тем самым обеспечить постоянное значение магнитных потоков зубцов статора в установившемся режиме.

Амплитуда колебаний тока &i (фиг.З) относительно установившего- значения тока 1„ выбирается экспериментально, в зависимости от конкретного типа двигателя. Для шаговых Двигателей амплитуда тока М состав т)яет 10-20% относительно установив- п егося тока в фазе. Частота колебаний должна быть выше частоты собствен 1;1ых механических колебаний ротора, t.e. не вызывать колебаний ротора.

Для волновых шаговых двигателей Колебание тока&1 составляет 10-20%, k частота колебаний тока соизмерима С собственной механической частотой ротора, что позволяет устранить влия- tme неравномерности отработки задан- |юго перемещения, вызванное силами Трения в зубчатом зацеплении гибкого и жесткого колес. Формула изобретен и я

Устройство для управления т-фаз-

«ым шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов,усилитель мощности, элементы совпадения,первые входы которых соответственно соединены с выходами распределителя импульсов, а выходы - с входами усилителя мощности, отличающееся тем, что, с целью повышения точности отработки заданного перемещения, устройство снабжено первым и вторым дешифраторами и узлом формирования импульсов, включающим в себя генератор треугольных импульсов,первый.и второй пороговые-элементы, инвертор и генератор синусоидальных затухзющих колебаний, вход которого соединен с тактовым входом распределителя импульсов, выход - с первым входом первого порогового элемента и через инвертор - с первым входом второго порогового элемента, вторые входы пороговых элементов соединены с выходом генератора треугольных импульсов, а третьи - с задатчиком уровня напряжения, выход первого порогового элемента соединен с управляющим входом первого дешифратора, га выходов которого соединены с вторыми входами соответствующих элементов совпадения, третьи входы которых соединены с соответствующими выходами второго дешифратора, управляющий вход которого соединен с выходом второго порогового элемента, причем синхронизирующие входы первого и второго дешифраторов соединены с соответствующими выходами распределите-, Ля импульсов.

±ис;ППИППП1ЯППИДППП111ПП0111(1ПП1МП

А

Ј 7Г Рпиппиппг

А

Ј 7Г Рпиппиппг

Изобретение относится к управлению шаговым или волновым шаговым электродвигателями в системе автоматического управления. Цель изобретения - повышение точности отработки заданного перемещения. Устройство, содержащее распределитель 1 импульсов, усилители 2 мощности, элементы 3 совпадения, снабжено первым 12 и вторым 13 дешифраторами и узлом формирования импульсов, который содержит генератор 10 треугольных импульсов, первый 7 и второй 8 пороговые элементы, инвертор 9 и генератор 6 синусоидальных затухающих колебаний. После совершения шага происходят колебания тока во включенных обмотках, приводящие к уменьшению остаточной намагниченности, чем снижается тормозящее усилие. Кроме того, колебание подвижного элемента снижает воздействие сухого трения. 4 ил.

tfj./

U3.Z U3.3

изм it

/I

(J

4

г

/

Ф//гЗ

U5.1

пппмрппг

Уг JL

иs.г

Фиг.4

t3