Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага Советский патент 1991 года по МПК H02P8/22 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированных системах с дискретным электроприводом для электрического дробления шага m-фазного шагового двигателя, где m 4, 6, 8, - четное число.

Цель изобретения состоит в упрощении и повышении надежности.

Устройство содержит нереверсивный счетчик 1, тактовый вход которого соединен с шиной высокочастотных импульсов тактирования fe, реверсивный двоичный счетчик 2, входы управления которого соединены соответственно с шинами низкочастотных импульсов тактирования fH реверса Реверс и установки в нулевое исходное состояние Уст.О, элемент 3 сравнения кодов,

входы А и В которого соединены соответственно с выходами всех разрядов нереверсивного счетчика 1 и с выходами младших разрядов реверсивного счетчика 2, инвертор 4, вход которого соединен с выходом В А элемента 3 сравнения кодов, первый мультиплексор 5, первый информационный вход которого соединен с выходом В А элемента 3 сравнения, четвертый информационный вход - с выходом инвертора 4, а адресные входы - с выходами первого и второго старших разрядов реверсивного счетчика 2. второй мультиплехсор 6, второй информационный вход которого соединен с выходом инвертора 4, третий информационный вход - с выходом В А элемента 3 сравнения, а адресные входы - с выходами

ON XI

ю ел ю

первого и второго старших разрядов реверсивного учетчика 2, дешифратор 7, входы которого соединены с выходами со второго по последний старших разрядов реверсивного счетчика 2, шину 8 единичного логиче- 5 ского потенциала, соединенную с втррым и третьим информационными входами первого мультиплексора Бис первым и четвертым информационными входами второго мультиплексора 6, логические элементы И 9.1- 10 9.4, первые входы которых для нечетных каналов соединены с выходом первого мультиплексора 5, а для четных каналов - с выходом второго мультиплексора 6, вторые входы соответственно с выходами дешиф- 15 ратора 7, усилители 10.1-10.4 мощности, коммутирующие токи фазных обмоток 11.1- 11.4 шагового двигателя.

Устройство работает следующим образом.

После подачи импульса обнуления на шину Уст.О реверсивный счетчик 2 устанавливается в нулевое исходное состояние, При этом выбираются первые информационные входы мультиплексоров 5 и 6, а также 25 первый и последний выходы дешифратора 7 (т.е. на первом и m-ом его выходах устанавливаются единичные потенциалы, а на остальных выходах - нулевые логические потенциалы). В соответствии с требуемым 30 направлением вращения двигателя к шине Реверс прикладывается единичный или нулевой логические потенциалы. Высокочастотные тактирующие импульсы непрерывно подаются на шину fB устройства. В этом 35 исходном состоянии устройства на выходах элемента 3 сравнения кодов и мультиплексора 5 устанавливаются нулевые потенциа- лы, а на выходе мультиплексора б - единичный потенциал. Благодаря этому в 40 последней m-ой фазе двигателя устанавливается номинальный ток н, а в остальных (т-1)фазах токи отсутствуют.

По мере поступления низкочастотных импульсов тактирования на шину fH на вы- 45 ходах младших разрядов счетчика2 формируются двоичные коды. Эти коды сравниваются в элементе 3 сравнения с кодами выходных разрядов счетчиков 1. В результате этого на выходе (В А) схемы 3 50 сравнения возникают высокочастотные ши- ротно-импульсно-модулированные (ШИМ) сигналы с линейно и дискретно увеличива- ющейся скважностью. Они проходят через выбранный первый информационный вход 55 мультиплексора 5, первый элемент И 9.1 и усилитель 10.1 к первой фазе 11.1 двигателя и создают в ней линейно-ступенчато нарастающий ток (до номинального его значения 1Н). При этом через последнюю фазу продол жает протекать номинальный ток н, во всех остальных фазах токи отсутствуют.

После переполнения младших разрядов счетчика 2 на выходе первого из его старших разрядов возникает единичный потенциал. Это приводит к выборке вторых информационных входов мультиплексоров 5 и 6. В результате этого на выходе мультиплексора 5 устанавливается единичный потенциал, а на выходе мультиплексора 6 по мере заполнения единицами младших разрядов счетчика 2 формируются ШИМ - сигналы с линейно и дискретно уменьшающейся скважностью (из-за инверсии элементом 4 выходной информации элемента 3 сравнения). Благодаря этому через первую фазу протекает номинальный ток н, через последнюю фазу - линейно-ступенчато спадающий ток, а в остальных фазах токи отсутствуют.

Аналогично описанному после каждого переполнения младших разрядов счетчика 2 его старшие разряды постепенно заполняются единицами. В результате этого поочередно выбираются последующие информационные входы мультиплексоров и 6, а также последующие пары (1,2-2,3- 3,4,,,. и т.д.) выходов дешифратора 7. Это приводит к коммутации по фазам 11 двигателя нулевых, номинальных или линейно- ступенчатых токов в зависимости от формируемых на выходах мультиплексоров 5 и 6 потенциалов и ШИМ-сигналов, Благодаря этому ротор отрабатывает соответствующие числа дробных шагов, а вектор его результирующего момента описывает т- угольный годограф по полю двигателя.

Реверсирование устройства осуществляется путем изменения ранее приложенного на шине Реверс логического потенциала на обратный. Частота низкочастотных тактирующих импульсов на шине fn устанавливается в соответствии с требуемой рабочей скоростью данного двигателя при заданном коэффициенте дробления шага, а частота высокочастотных импульсов тактирования fa выбирается, исходя из величины электромагнитной постоянной времени двигателя так, чтобы обеспечить допустимые пульсации тока.

Коэффициент дробления основного шага двигателя определяется выражением Кд 2.2П, где п - число младших разрядов счетчика 2 и число разрядов счетчика 1.

Число старших разрядов счетчика 2 определяется выражением Р Iog2m , где m - число фаз двигателя и число выходов дешифратора 7. Число уровней квангоозния токов в фазах равно 2П.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным имеет более

простую логическую структуру и содержит меньшее число элементов памяти, что позволяет значительно повышать надежность функционирования.

5

Формула изобретения Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага, содержащее нереверсивный двоичный счетчик, вход которого соединен с шиной высокочастот- 10 ных импульсов тактирования, шины низкочастотных импульсов тактирования, реверса и установки в нулевое исходное состояние, инвертор, каналы управления по числу фаз. каждый из которых включает в 15 себя последовательно соединенные логический элемент И и усилитель мощности с выводами для соединения с фазной обмоткой шагового двигателя, отличающее- с я тем, что, с целью упрощения и повыше- 20 ния надежности, введены шина единичного логического потенциала, элемент сравнения кодов, два мультиплексора 4 на 1, дешифратор и реверсивный двоичный счетчик, входы которого соединены соответ- 25 ственно с шинами низкочастотных импульсов тактирования, реверса и установки в нулевое исходное состояние, первая группа входов элемента сравнения кодов соединена с выходами разрядов нереверсивного двоичного счечтика. вторая группа входов - с выходами младших разрядов реверсивного двоичного счетчика, адресные входы мультиплексоров соединены соответственно с выходами первого и второго старших разрядов реверсивного двоичного счетчика, входы дешифратора соединены с выходами с второго по последний старших разрядов реверсивного двоичного счетчика, а выходы - соответственно с первыми входами элементов И всех каналов, первый информационный вход первого мультиплексора и третий информационный вход второго мультиплексора соединены с входом инвертора и выходом элемента сравнения кодов, второй, третий информационные входы первого мультиплексора и первый, четвертый информационные входы второго мультиплексора соединены с шиной единичного логического потенциала, четвертый информационный вход первого мультиплексора и второй информационный вход второго мультиплексора соединены с выходом инвертора, выход первого мультиплексора соединен с вторыми входами элементов И нечетных каналов, а выход второго мультиплексора - с вторыми входами элементов И четных каналов.

Изобретение относится к электротехнике и быть использовано для управления шаговыми двигателями с четным числом фаз m 4; 6; 8; . , Цель изобретения - упрощение и повышение надежности. Устройство содержит нереверсивный двоичный счетчик 1, шины высокочастотных и низкочастотных импульсов тактирования, реверса и обнуления, инвертор 4, а в каждом канале управления - последовательно соединенные логический элемент И 9, усилитель 10 мощности, соединенный с фазной обмоткой шагового двигателя, реверсивный двоичный счетчик 2, элемент сравнения кодов, шину единичного логического потенциала, первый 5 и второй 6 мультиплексоры 4 на 1, а также дешифратор 7. 1 ил. СП С

I А юг

ЬЛ92

Ц Т/я TftJ Ьст О

Редактор Т.Куркова

Составитель В.Алфимов Техред М.Моргентал

Корректор О.Кравцова