Устройство управления шаговым двигателем Советский патент 1991 года по МПК H02P8/34 

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

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем контроля большего числа видов неисправностей.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства применительно к четырех- фазному двигателю; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы электрических сигналов, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит каналы 1-4 усилителя и блок 5 обнаружения отказов, включающий в себя каналы 6 по числу пар фаз, включаемых в противофазе.

Каждый из каналов усилителя содержит первый ключ 7, второй ключ 8, подключающие фазу двигателя 9 к положительному 10 и отрицательному 11 полюсам источника питания, первый 12 и второй 13 диоды. Второй ключ 8 и второй диод 13 соединены с отрицательным полюсом источника 11 питания через первый датчик 14 тока и второй датчик 15тока соответственно. Сдатчиками 15 и 14 тока соединены соответственно инвертирующий и неинвертирующий входы суммирующего усилителя 16; выход суммирующего усилителя 16 соединен с вторым входом регулятора 17 тока, выходы которого соединены с ключами 7 и 8, а первый вход соединен с первым выходом источника 18 сигналов управления, общего для всех каналов усилителя. Каждый из двух каналов 6 содержит компаратор 19 высокого уровня, компаратор 20 низкого уровня и два суммирующих резистора 21 и 22. Неинвертирующий вход компаратора 19 высокого уровня и инвертирующий вход компаратора 20 низкого уровня соединены вместе и через суммирующие резисторы 21 и 22 подключены к выходам суммирующих усилителей 16 двух каналов усилителя, работающих в протмво- фазе. Выходы компараторов 19 и 20 соединены с входами схемы ИЛИ 23.

Источник 18 сигналов управления формирует четыре синусоидальных сигнала управления Ui, 1)2, Уз и Щ, сдвинутых по фазе на 90° (фиг.2),

U Uo + U0sin (cot+уэ),(1)

и может быть выполнен по известной схеме, состоящей из двоичного реверсивного счетчика и четырех подключенных к его выходам постоянных запоминающих устройств с цифроаналоговыми преобразователями на выходах.

Четырехканальный усилитель работает в ключевом режиме. При открывании ключей 7 и 8 ток через фазы двигателя 9 увеличивается, сигнал положительной полярности сдатчика 14 тока U + поступает на неинвертирующий вход суммирующего усилителя 16 и усиливается без инвертирования. Когда ключи 7 и 8 закрываются,

открываются диоды 6 и 7, начинается спад тока в фазе двигателя 9; сигнал отрицательной полярности с датчика 15 тока U - поступает на инвертирующий вход суммирующего усилителя 16 и усиливается с инвертированием. На выходе суммирующего усилителя 16 формируется сигнал, соответствующий току в фазе двигателя (фиг.З).

Регулятор 17 тока управляет ключами 7 и 8 так, чтобы форма и амплитуда тока в

фазах двигателя 9, а значит, и напряжение на выходе суммирующего усилителя 16 соответствовали управляющему напряжению на входе регулятора 17 тока. Если это условие выполняется, то в точке соединения суммирующих резисторов 21 и 22 напряжение не изменяется во времени и определяется выражением

УЈ Uo+ U0SinCOt + U0 +

+ U0sln(u)t + л) и0(2)

Если в результате выхода из строя одного из каналов усилителя форма или амплитуда тока в фазе двигателя 9 не соответствует заданной, то U. становится отличным от U0.

При выполнении условия

Uon2 U Uon.l(3)

на выходе всех компараторов имеется низкий уровень напряжения. Значения U0n.i и Uon 2 выбирают исходя из максимально возможного допустимого несоответствия тока в фазе заданному.

Если это несоответствие больше макси- мальнодопустимого, то условие (3) не выполняется и на выходе одного из

компараторов 19 и 20, а значит, и на выходе схемы ИЛИ 23 появляется высокий уровень напряжения, свидетельствующий о неисправности усилителя.

Таким образом, введение новых элементов и связей позволяет контролировать отклонение величины и формы тока в фазах шагового двигателя в устройствах для управления шаговым Двигателем при любой кратности Дробления шага. Это позволяет

диагностировать неисправности, связанные с изменением величины и формы тока, причины которых разнообразны и которые не приводят к потере видимой работоспособности, но ухудшают динамические и скоростные характеристики устройства, что приводит к потере точности позиционирования. Поэтому нецелесообразно использовать устройство в системах числового программного управления, графопостроителях, где необходимы высокая скорость и точность работы.

Формула изобретения Устройство управления шаговым двигателем, содержащее блок обнаружения отказа, источник сигналов управления и многоканальный усилитель, каждый канал которого содержит регулятор тока, соединенный первым входом с соответствующим выходом источника сигналов управления, а выходами - с двумя ключевыми элементами, первый из которых соединяет вывод фазы двигателя с положительным полюсом источника питания, а второй - другой вывод фазы двигателя через первый датчик тока с отрицательным полюсом источника питания, первый диод, соединяющий один из выводов обмотки двигателя с положительным полюсом источника питания, второй диод, подключенный к другому выводу фазы двигателя, отличающееся тем, что, с

0

5

0

целью расширения функциональных возможностей путем контроля большего числа видов неисправностей, в каждый канал усилителя введен суммирующий усилитель и второй датчик тока, соединяющий отрицательный полюс источника питания с вторым диодом и подключенный к инвертирующему входу суммирующего усилителя, к неинвертирующему входу которого подключен первый датчик тока, а блок обнаружения отказа включает в себя элемент ИЛИ и каналы по числу пар фаз, включаемых в противофазе, каждый из которых содержит по компарато- ру верхнего и нижнего уровня, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, неинвертирующий вход компаратора верхнего уровня и инвертирующий вход компаратора нижнего уровня объединены и через одинаковые резисторы подключены к выходам суммирующих усилителей и к вторым входам регуляторов тока соответствующих каналов усилителя.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению шаговыми двигателями. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем контроля большего числа типов неисправностей. Устройство в каждом канале содержит первый 7 и второй 8 ключи, подключающие через первый датчик тока 14 фазу двигателя 9 к шинам 10, 11 источника питания, два диода 12, 13, второй датчик тока 15, суммирующий усилитель 16 и регулятор тока 17, а также общие для пары каналов, работающих в противофазе, компараторы нижнего уровня 20 и верхнего уровня 19, суммирующие резисторы 21 и 22 и общие для всех каналов управления элемент ИЛИ 23 и источник сигналов управления 18. Сигналы тока с фаз двигателей, работающих в противофазе, складываются и сравниваются с пороговыми значениями, что позволяет контролировать неисправности устройства, приводящие к изменению величины и формы тока в обмотках шагового двигателя. 3 ил.

и.

и.

и

14

-

Фиг. 2

Фм.З