РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ Советский патент 1965 года по МПК H02P8/00 H03K7/06 

Все большее распространение приобретают дискретные системы с шаговыми двигателями, существенное достоинство которых заключается в отсутствии обратных связей, быстродействии и высокой точности в работе. Известны различные конструкции шаговых двигателей и варианты схем управления ими в исполнении на тиратронах, магнитных усилителях и полупроводниковой технике. Для управления двухфазными и четырехфазными шаговыми двигателями необходима четырехтактная схема распределения импульсов, производящая коммутацию в соответствии с таблицей: где «+ выход открыт, «- выход закрыт. Схема управления должна также обеспечивать изменение порядка чередования импульсов на выходе для изменения направления вращения шагового двигателя, которое должно происходить без потери хотя бы одного из состояний как при работе, так и в момепты - реверса. Необходи.мо , чтобы схема унравления была быстродействующей и обеспечивала работу примерно до частот 5-10 кгц. Схемы, удовлетворяющие все эти требования, выполненные на полупроводниковой технике, сложны и недостаточно надежны в работе. Предложенный распределитель импульсов для управления электрическим шаговым двигателем выполнен, подобно известным распределителям того же назначения, с применением триггеров на транзисторах и коммутатора на ферритах с последовательно соединенными обмотками подмагничивания и считывания. Отличие предложенного распределителя заключается в том, что выходные обмотки ферритов включены через диоды в цепи баз транзисторов одного триггера, а обмотки записи - в коллекторные цепи транзисторов второго триггера и наоборот. Подобное выполнение схемы позволяет значительно упростить устройство по сравнению с известными распределителями того же назначения. На фиг. 1 и 2 показапы два варианта схемы описываемого распределителя импульсов. В схему входят три статических триггера А, Б ц В соответственно на транзисторах TI-Го, и TS-Те и коммутатор на ферритах AI-Л4, и BI-So. полупроводниковые диоды . конденсаторы Ci - Cs и сопротивления /,,. Триггеры А и Б обеспечивают за счет взаимных связей создание системы прямоугольных импульсов иа выходе схемы в соответствии с вышеприведенной таблицей, а триггер /3 совместно с управляемыми от него транзисторами Т-; н Ту. - изменение ттпряпка чередования импульсов иа выходе схемы (реверс) Группа ферритов испдльз етстг-для создания прямого поряд - редования выходных имнульсод, агруппа ферритов i- Bt. - для о братного порядка чередования. Ферриты /Ь, ,42 и i, Б-, осуществляют зануск 1риггера А, ферриты Л;,, А и Б;, Б - запуск триггера Б н ферриты В н В- - триггера В. Положительное смещенне, снимаемое с креминевого диода , включенного в общую нень управлення, нодается на базы триггеров через сонротивлення Ri--,-R. Диоды Дц и Л12 (кремниевые) в ценях эмиттеров транзисторов T н Гн запирают транзисторы при отсутствии сигиала на их основаниях. Каждый феррит снабжен обмоткой считывания Wi-«О, сигнальной (выходной) обмоткой , обмоткой нодмагничивания - «О и обмоткой записки . Обмотки считывания Wi ферритов .4i-A и i- 4 включеиы последовательно н на них поступают управляющие импульсы. Обмотки заннси W ферритов триггера А включены соответствующим образом li коллекторные цепи транзисторов триггера , а обмотки записи ферритов триггера Б - в коллекторiHiie цегн транзисторов триггера А. Последовательно с сигнальными обмотками Wo ферритов В1члючены диоды //i-Д,ч, обеспечивающие запуск трнггера только от отрицате.чьных нмпульсоп. Обмотки нодмагннчивания срерритов AI-Л н .1 могут иметь два уровня нодмагничнвання. Ве.гнчпна уровни подмагничивания через эти обмотки зависит от состояния триггера В. Причем, если выбран условио прямой порядок чередования выходных импульсов, то транзисторы Гг, и T открыты, а количество ампер-витков обмоток Wg ферритов больше количества амнервитков обмоток записи 4: Этим обеспечено нулевое состояние всех ферритов независимо от состояния триггеров А и Б. Импульсы считывания «О не вызывают появление сигнала на обмотках ферритов , из-за чего при прямом порядке чередования ферриты не влияют на работу схемы. Однако в этом случае уровень подмагничивания ферритов выбран таким, чтобы количество ампер-витков обмоток подмагничивания W было меньше количества ампер-витков обмоток записи W,: Минимальное значение ампер-в итков мотки нодмагничнвания W-. берется к зоне наС1з1н,еиия феррита: Я, (D + d) М JiL - ы.(1е питания Trx-e4uj. (s), Я7 коэрцнтивная сила феррита (э, D -- наружный диаметр феррита (см), d - внутренний диаметр феррита (см. Последнее условие позволяет обмоткам подмагничивания устанавливать всегда в двух ферритах из четырех состояние «О. Прн этом, состояние ферритов зависит от состояния триггеров А и Б. Предположим для оиределенностн, что носле включения схемы на напряжение установились следующие состояния триггеров - транзисторы fi и Ги открыты, а траизисторы Т и 74 закрыты. Для прямого порядка чередования должен быть открыт транзистор Т-, н закрыт транзнстор Гц. При этом ферриты AI и Л4 находятся в состоянии «О, а ферриты Л2 и Л;; - в состояиии «1. Первый унравляющий импульс, про.ходящий через обмотки W, производит перемагничивание ферритов Л2 и Ли. Па обмотках Fo этих ферритов появляются импульсы. Отрицательный импульс с обмотки W-2 феррита А-,, пе может переключить триггер Б, так как транзистор Гз открыт, но отрицательный нмпульс с обмотки Wv феррита Л2 переключает триггер Л. Схема переходит в состоянне, прн котором открыты транзисторы Го и 7:) и закрыты транзисторы Т ц Г4. По окончании действия входного нмпульса в состоянии «1 оказываются ферриты А- н Л4 н в состоянин «О - феррнТЫ Ai н Л:{. Второй унравляющнй нмпульс производит перемагничивание ферритов /12 и Л4. При этом подтверждается состоянне трнггера А н ироисходит переключение трнггера Б. Схема переходит в следующее состоянне - транзисторы Га н Г4 открыты, транзисторы Г и Гз закрыты. По окончании действия второго управляюнхего импульса в состоянни «1 оказываются ферриты Л) н Л4, а в состоянии ферриты А, и Л:). Третий унравляющий импульс производит перемагничивание ферритов AI и Л4, подтверждая состоянне триггера Б и переключает триггер Л. Схема переходит в очередное состояние - транзисторы Т и Тц открыты, транзисторы Га н Гз закрытЕ 1. По окончании действия третьего управляющего имнульса в состояннн «1 оказываются ферриты Л н Л; и в состоянии «О - ферриты Л2 и Л4. Четвертый управляюи1,ий импульс подтверждает состояние трнггера А н переключает триггер Б. Устанавлнвается состояется порядок чередования .ibcoB на 1,ыходе схемы. При этом уровень подмагничивания ферритов увеличивается, а ферритов Б - Б уменьшается, что определяет состоя- 0 всех ферритов . В группе ферритов BI-.} писле иереКЛЮчепиа iJ репере

два феррита {j aj iie-ц т1тго зависит от состоштая триггеров и Б) установлены в состояние «1, а два других - в состояние «О. Пропесс переключения происходит аналогично, однако в обратной последовательности ввиду того, что обмотки записи ферритов, принадлежащих одному триггеру, в цепи коллекторов другого триггера включаются иначе. Для дальиейн1его упрощения схемы распределителя можно исключить транзисторы Гт и Га с принадлежащими элементами - диодами Дп и . сопротивлениями Rw, Я-2о, R-2-,. При iTO.M обмотка подмагничивания и установки исходного состояния W:j ферритов . и )-5.1 заменены двумя обмотками Wg и . В обмотку )1;елепо постоянное мещение, обеспечивающее переход ферритов в состояние В,„ нри отсутствии тока в других обмотках. Для этого иеобходимо, чтобы

f-l,-..

/„

0,2

где

коэрцитивная сила феррита (э);

г р-средний радиус феррита (сиг);

/„-ток подмагничива1И1я через обмотку

Ws-«0 „; Wg - число витков этой обмотки.

Для обеспечения переключения ферритов () при работе схемы необходимо, чтобы

J W J w

т i - ,1 а .,

где IT - ток коллектора транзисторов триггера; W4 - число витков обмотки, включенной в цепи коллекторов транзисторов и Гд- Т. Удовлетворение этого условия обеспечивает состояние «1 в феррите, обмотка которого включена на открытый ТранзистОр триггера, и состояние «О когда транзистор закрыт.

В обмотки УЗ введено подмагничивание от триггера реверса Б. Она работает совместно с обмоткой подмагничивания Ws- Отсутствие перемагничивания ферритов (состояние «О независимое от положения транзисторов TI-TZ и Гз-Ti) при работе схемы в условном направлении «вперед обеспечено соотнощением:

( + /rW.)/rw;, + ,

20

где V:,-число витков каждой из обмоток подмагинчивапия, включенных в цепи коллекторов транзисторов Г.-,-Т триггера реверса В.

25

Предмет изобретения

Распределитель импульсов для управления электрическим шаговым двигателем, выполне1П1ый с применением триггеров на транзисторах и коммутатора на ферритах с последовательно соединенными обмотками подмагничивания и считывания, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, выходные обмотки ферритов включены через диоды в цепи баз транзисторов одного триггера, а обмотки записи - в коллекторные цепи транзисторов второго триггера и наоборот.