Способ старт-стопного управления шаговым двигателем и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК H02P8/00 

О

ь

N:

CJ

v

ч:

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в дискретном электроприводе.

Цель изобретения - экономия электроэнергии.

Реализация способа рассматривается на примере работы устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 -диаграмма его работы; на фиг, 3 - циклограмма работы импульсного датчика.

Устройство содержит распределитель 1, группу элементов И 2, группу усилителей 3, соединенных с шаговым двигателем 4, импульсный датчик 5, генератор 6 импульсов, RS-триггер 7, два элемента ИЛИ 8, 9, два элемента И 10, 11, инвертор 12, формирователь 13.

Вход распределителя 1 и вход S триггера 7 объединены и являются входом устройства (фиг. 1). Выходы распределителя 1 подключены к первым входам группы элементов И 2, выходы, последних - к входам группы усилителей 3, выходы усилителей 3 - к обмоткам шагового двигателя 4, с осью которого жестко соединен импульсный датчик 5, имеющий два выхода - А и В. Выход А, соответствующий устойчивому положению ротора, подключен через инвертор 12 к первому входу элемента И 11 и - через формирователь 13 - к первому входу элемента ИЛИ 8. Выход В датчика 5, соответствующий повороту ротора на половину шага, соединен с входом R триггера 7. Прямой выход Q триггера 7 подключен к второму входу элемента ИЛИ 8, выход которого соединен с первым входом элемента И 10, выход последнего - с первым входом второго элемента ИЛИ 9, второй вход которого соединен с выходом элемента И 11. Инверсный выход Q триггера 7 соединен с вторым входом элемента И 11, третий вход которого подключен к первому выходу генератора б импульсов, второй выход генератора б соединен с вторым входом элемента И 10, а выход элемента ИЛ И 9 - с вторыми входами группы элементов И 2.

Устройство работает следующим образом.

Для примера предположим, что в устройстве управления шаговым двигателем с чередованием парного включения обмоток (фиг. 1) приходящий на вход импульс должен произвести смену управления; если до него двигатель управлялся включением обмоток Ф1 и Ф2 (фиг. 2), то с его приходом - обмотками Ф2 и ФЗ. Импульсный датчик дает сигналы на выходах А и В в соответствии с циклограммой, представленной на фиг. 3,

В предварительно установленном в исходное состояние устройстве положение двигателя 4 соответствует положению выходов распределителя 1, а выход Q триггера 7

обнулен.

По первому входному импульсу распределитель снимает сигнал управления обмоткой Ф1 и подает сигнал на включение обмотки ФЗ двигателя 4 (фиг. 2). Одновре0 менно входной импульс переключает триггер 7. На выходе Q появляется сигнал, который проходит через элемент ИЛИ 8 на элемент И 10 и разрешает прохождение импульсов с второго выхода генератора 6 че5 рез элемент ИЛИ 9 на вторые входы группы элементов И 2.

Обмотки Ф2 и ФЗ двигателя 4, определяемые кодом распределителя 1, подключаются к источнику питания с частотой,

0 определяемой вторым выходом генератора 6. Ротор двигателя 4 начинает поворот под действием среднего тока в обмотках. При этом исчезает сигнал на выходе А импульсного датчика 5, который пока никакого вли5 яния на работу устройства не оказывает.

Таким образом формируют ток, создающий максимальный момент на валу двигателя.

По прохождении ротором половины ша0 га кратковременно появляется сигнал на выходе В импульсного датчика 5, который переключает триггер 7, чем снимает разрешение на прохождение импульсов с второго выхода генератора 6 в управляющие цепи

5 обмотки двигателя 4 и одновременно разрешает прохождение через элемент И 11 импульсов с первого выхода генератора 6 на управляющие цепи обмоток двигателя 4 (по- | скольку сигнала на выходе А д тчика 5 нет,

0 то на выходе инвертора 12 есть разрешающий сигнал). При этом на группу элементов И 2 поступают с генератора 6 импульсы, формирующие в обмотках более низкое, чем в предыдущем случае, среднее значение то5 ка.

Генератор б может, например, вырабатывать импульсы с одинаковой частотой, но с различной длительностью. Таким образом формируют меньший ток для доводки рото0 ра до следующего устойчивого положения. По окончании поворота ротора на один шаг появляется сигнал на выходе А импульсного датчика, который снимает разрешающий сигнал с первого входа элемента И 11,

5 чем запрещает прохождение импульсов с первого выхода генератора б на группу элементов И 2, Обмотки двигателя 4 обесточиваются, и ротор останавливается до появления следующего импульса на выходе устройства.

Если в процессе стояния реакция нагрузки воздействует на ротор так, что он начинает отклоняться от заданного положения, то при достижении заданного предела отклонения на выходе А датчика 5 пропадает сигнал и формирователь 13 подает на элемент И 10 сигнал определенной длительности, разрешающий прохождение импульсов с второго выхода генератора б на группу элементов И 2 и далее в управляющие цепи двигателя 4. Сигнала на входе устройства не было, и распределитель 1 сохраняет заданный код на включение обмоток Ф2 и ФЗ.

Поэтому обмотки Ф2 и ФЗ вновь подключаются к источнику питания, в них протекает ток, под действием которого ротор возвращается к заданному положению.

Время действия тока коррекции (выходного импульса формирователя 13) определяется заранее из условий поворота ротора при максимальной нагрузке, и формирователь 13 настраивается на это время.

Таким образом, способ позволяет формировать максимальный ток в обмотках двигателя во время обработки первой половины шага, а затем снижать его до величины, достаточной для отработки второй половины шага и остановки с минимальным колебательным режимом, а также формировать ток коррекции при отклонении ротора двигателя от заданного положения.

После отработки полного шага ток в обмотках отключают и двигатель стоит в фиксированном положении, ротор его ударживается за счет намагниченности самого двигателя и трения в передаче. Но реакция нагрузки сдвигает ротор. Когда отклонение ротора составит значительную величину, на выходе А пропадает сигнал с датчика и формирователь 13 формирует импульс для создания тока коррекции, дли- тельность которого достаточна для надежного возвращения ротора в заданное положение. При этом ток коррекции появляется только в тех обмотках, которые были определены распределителем при выполнении последнего шага.

Наличие импульсного датчика с двумя выходами позволяет не только фиксировать отработку каждой половины шага, но и контролировать величину отклонения ротора от фиксированного положения.

Отключение двигателя от источника питания на время фиксированного стояния дает экономию электроэнергии тем большую, чем ниже частота работы шагового двигателя.

Импульсная модуляция, которая может быть использована для регулирования тока в обмотках двигателя, позволяет использовать в паузах между модулирующими импульсами ток от накопленной рбмотками индуктивной энергии, что также создает дополнительную экономию электроэнергии, но независимо от «эстеты работы. Формула изобретения

1. Способ стартстопного управления

шаговым двигателем, по которому подают номинальный ток в обмотку, соответствующую положению ротора до начала шага, и в обмбтку, смежную с ней по направлению

движения, контролируют прохождение ротором каждой половины шага и после совершения ротором первой половины шага снижают величину тока в этих обмотках, отличающийся тем, что, с целью экономии

электроэнергии, по окончании шага обмотки отключают, контролируют положение ротора и при отклонении его от положения в конце шага подают номинальный ток в обмотки, соответствующие указанному поло-

желию, на время устранения отклонения.

2. Устройство для стартстопного управления шаговым двигателем, содержащее распределитель, триггер, формирователь, импульсный датчик, группу усилителей, выходы которых соединены с соответствующими обмотками шагового двигателя, с осью которого механически связан импульсный датчик, соединенный выходом с входом триггера, отличающееся тем, что, с

целью экономии электроэнергии, введены генератор импульсов, два элемента И, инвертор, два элемента ИЛИ и группа элементов И, импульсный датчик снабжен вторым выходом, выходы группы элементов И соединены с входами соответствующих усилителей, первые входы - с выходами распределителя, вторые входы - с выходом первого элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам двух элементов И, первый из которых первым входом соединен с выходом инвертора, вторым - с инверсным выходом триггера, третьим - с первым выходом генератора импульсов, второй выход которого подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к прямому выходу триггера, а второй - к выходу формирователя, вход которого соединен с вторым

выходом импульсного датчика и входом инвертора, а S-вход триггера подключен к входу распределителя.

Фиг. 2

Изобретения относятся к электротехнике, в частности к электрическим приводам шаговых двигателей систем управления и регулирования. Цель изобретения-экономия электроэнергии. Способ состоит в том, что вх при очередном подключении обмоток на каждом шаге к источнику питания и уменьшении тока после выполнения половины шага дополнительно отключают все обмотки на время стоянки, а при отклонении ротора от фиксированного положени формируют импульс тока коррекции в об мотках, включенных на последнем шаге. Устройство содержит генератор 6 импульсов, вырабатывающий импульсы различной длительности на двух выходах, RS-триггер 7, управляемый по сигналам импульсного датчика 5 с двумя выходами, на которых появляются сигналы окончания шага и полушага, и логические элементы, обеспечивающие прохождение импульсов с одного из выходов генератора 6 на входы усилителей 3. 2 с. п. ф-лы, 3 ил. Ё

Фиг.З