Устройство для управления шаговым двигателем Советский патент 1992 года по МПК H02P8/00 

СП

С

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

Цель изобретения - обеспечение устой- чивости и точности отработки шагов двигателя с несимметричной коммутацией.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - диаграмма его работы.

Устройство содержит распределитель импульсов 1 (РИ), группу элементов И 2, группу усилителей 3, соединенных с шаговым двигателем 4, импульсный датчик 5, генератор 6 импульсов, RS-триггер 7, два элемента ИЛ И 8 и 9, два элемента И 10 и 11, формирователи 12 и 13, второй триггер 14, третий элемент И 15.

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 соединены импульсный датчик 5, имеющий два выхода А и В. Выход А, соответствующий устойчивому положению ротора, подключен через формирователь 12 к второму входу элемента И 15 и к S-входу триггера 7. Выход В датчика 5, соответствующий повороту ротора на половину шага, соединен с R-входом триггера 7. Прямой выход Q триггера 7 подключен к второму входу элемента И 11, выход которого - к входу элемента ИЛИ 9, выход последнего - к первым входам группы элементов И 2. Выход Q триггера 7 соединен с входом RS- триггера 14, вторым входом элемента И 10 и через формирователь 13 и элемент ИЛИ 8 с входом распределителя 1 импульсов. Второй вход элемента ИЛИ 8 является входом устройства. Второй выход генератора 6 импульсов подключен к входу элемента И 10, первый выход - к вторым выходам элементов И 15 и 11. Выходы элементов И 10 и 15 подключены к входам элемента ИЛИ 9. К третьему входу элемента И 11 подключен выход Q триггера 14, S-вход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 8.

На фиг.2 приведены графики напряжений на элементах устройства. Обозначения точек измерения напряжений соответствуют фиг.1. Кроме того, приведен ток фазы двигателя дв и напряжения на фазных обмотках двигателя Ф1-Ф4.

Устройство работает следующим обра- зом.

Для примера предположим, что в устройстве управления шаговым двигателем с несимметричной коммутацией обмоток (фиг, 1) приходящий на вход импульс должен

произвести смену управления. Если до него двигатель управлялся включением обмотки Ф1 (фиг.2), то с его приходом меняется управление обмоток Ф1 и Ф2.

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 подает сигнал на включение обмотки Ф2 двигателя 4 (фиг.2). Одновременно входной импульс переключает триггер 14 и через элемент ИЛИ 8 поступает на вход РИ 1. На выходе Q триггера 14 появляется сигнал, который разрешает прохождение импульсов с первого выхода генератора 6 через элемент И 11 и элемент ИЛИ 9 на вторые входы группы элементов И 2.

Обмотки Ф1 и Ф2 двигателя 4, определяемые кодом распределителя 1, подключаются к источнику питания с частотой и скважностью, определяемыми 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 влияния на работу устройства не оказывает. Таким образом формируют ток, создающий максимальный момент на валу двигателя.

По прохождении ротором половины шага кратковременно появляется сигнал на выходе В импульсного датчика 5, который переключает триггер 7, чем снимает разрешение на прохождение импульсов с второго выхода генератора 6, через элемент И 10 возвращает в исходное положение триггер 14, переключает РИ 1 и одновременно разрешает прохождение через элемент И 11 импульсов с первого выхода генератора 6 на управляющие цепи обмоток двигателя 4. При этом на группу элементов И 2 поступают с генератора 6 импульсы, формирующие в обмотках более низкое, чем в предыдущем случае, среднее значение тока, а обмотка Ф4отключается.

Генератор 6 может, например, вырабатывать импульсы с одинаковой частотой, но различной длительностью. Таким образом, формируют меньший ток для доводки ротора до следующего устойчивого положения.

По окончании поворота ротора на один шаг появляется сигнал на выходе А импульсного датчика, который переключает триггер 7. Обмотки двигателя 4 обеспечиваются и он останавливается.

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 12 подает на элемент И 15 сигнал определенной длитель - ности, разрешающий прохождение импуль- сов с первого выхода генератора 6 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. 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 (выход- ного импульса формирователя 12) определяется заранее из условий поворота ротора при максимальной нагрузке, и формирователь 12 настраивается на это время.

Возврат ротора в заданное положение обеспечивает повышенную точность работы шагового двигателя.

Формула изобретения Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов, триггер, формирователь, импульсный датчик с двумя выходами, группу усилителей, выход которых соединен с соответствующими обмотками шагового двйга- теля, с осью которого связан датчик, соединенный первым выходом с R-входом первого триггера, а вторым - с входом формирователя, генератор импульсов, два элемента И, два элемента ИЛИ, группу элементов И, выходы которых соединены с входами соответствующих усилителей, первые входы - с выходами распределителя, вторые входы -с выходами первого элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам двух элементов И, первый из которых первым входом соединен с триггером, вторым входом-с первым выходом генератора импульсов, второй выход которого соединен с первым входом второго элемента И, о т л и- ч а ю щ fte с я тем, что, с целью обеспечения устойчивости и точности отработки шагов двигателя с несимметричной коммутацией фаз, введены третий элемент И, второй формирователь и второй триггер, причем выход второго элемента ИЛИ соединен с входом распределителя импульсов, первый вход-с выходом второго формирователя, второй вход - с S-входом второго триггера и входом устройства, выход генератора импульсов подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого формирователя, а выход- к третьему входу первого элемента ИЛИ, выход Q первого триггера подключен к входу второго формирователя, второму входу второго элемента Пик R-входу второго триггера, выход Q которого соединен с третьим входом первого элемента И, а второй выход датчика соединен с S-входом первого триггера. ,

Фиг. 2

35 40

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим приводам шаговых двигателей систем управления и регулирования. Цель изобретения - обеспечение устойчивости и точности, отработки шагового двигателя с несимметричной коммутацией. 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. Обеспечиэаются режимы максимального момента при начале движения, пониженной мощности до окончания шага и обесточивание двигателя 4 при стоянке. При отклонении ротора двигателя от заданного положения питание включается и отклонение устраняется. Устройство работает в режиме несимметричной коммутации. 2 ил.