Устройство для управления шаговым двигателем Советский патент 1993 года по МПК H02P8/00 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах автоматического управления с ша- . говыми двигателями..

Цель изобретения - повышение КПД и снижение импульсных помех.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для управления шаговым двигателем; на .фиг. 2 - временные диаграммы сигналов, поясняющих работу устройства, где 13 - сигнал управления, 14 - эффективное напряжение в фазе двигателя, 15 - мгновенное напряжение в фазе двигателя, 16 - ток в фазе двигателя.

Устройство для управления шаговым двигателем (фиг. 1) содержит источник 1 управляющих импульсов, элемент 2И 2, одно- вмбратор 3, первый 4 и второй 5 предварительные усилители, пороговый элемент 6, первый 7 и второй 8 ключевые элементы, первый 9 и второй 10, диоды, фазу 11 шагового двигателя, резистор 12 обратной связи, и первый +Uni и второй +Un2

источники напряжения. Пороговый элемент 6 последовательно соединен с одновибра- тором 3 и элементом 2И 2. Второй вход указанного элемента подключен к источнику 1 управляющих импульсов, а выход через первый предварительный усилитель 4 соединен с управляющим входом первого ключевого элемента 7, соединенного с выходом первого источника напряжения +Uni, соединенного с общей шиной. Резистор 12 обратной связи соединен одним выходом с общей шиной, а .другим - со входом порогового элемента 6 и фазой 11 электродвигателя. ПервьЧй диод 9 анодом подключен к общей шине, а катодом к второму ключевому элементу 8 и имеет вывод для соединения с другим выводом фазы 11 электродвигателя, Управляющий вход второго ключевого элемента 8 соединен с выходом второго предварительного усилителя 5, вход которого соединен с источником управляющих импульсов. Второй источник +Un2 имеет напряжение меньшее, чем у источника +Uni. один его вывод соединён с общей шиной, а второй через диод 10 подключен к общей точке ключевых элементов 7 и 8.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал управления, поступающий с выхода источника сигналов 1 попадает на предварительный усилитель 5 и элемент 2И 2, на второй вход элемента 2И поступает сигнал разрешения с выхода одновибрато- ра 3, через усилитель 4 включает ключевой элемент 7, одновременно, сигнал с выхода второго предварительного усилителя 5 включает ключевой элемент 8, и к фазе 11 прикладывается напряжение питания источника -HJni. что обеспечивает быстрое нарастание тока в фазе шагового двигателя. Напряжение на резисторе 12 обратной связи достигает порога срабатывания порогового элемента 6, последний срабатывает и запускает формирователь импульсов, выполненный на одновибраторе 3, который вырабатывает импульс длительностью п (фиг. 2), запирающий прохождение сигнала управления через элемент 2И 2, ключевой элемент 7 закрывается и фаза двигателя 11 через диод 10 подключается к источнику +Un2 питания. После закрывания ключевого элемента 7 ток в фазе спадает ниже порогового значения. По окончании импульса длительностью п ключевой элемент 7 открывается. Описанный процесс повторяется до момента, когда ток в фазе достигает номинального значения, Затем ключ 7 закрывается, фаза двигателя подключается к второму источнику. +Цп питания и остается подключенной к нему до окончания импульса управления.

Таким образом, во время форсирования осуществляется модуляция тока в фазе 11. Среднее значение тока в фазе 11 задается за счет источника питания +Un2- В момент окончания такта коммутации ключевые элементы 7 и 8 закрываются, происходит сброс энергии запасенной в фазе 11 через диод 9,

Применение устройства позволяет получить более высокий КПД за счет того, что ключ включается только во время форсирования и снизить импульсные помехи, т. к. импульсы присутствуют только во время форсирования и имеют меньшую амплитуду, чем у прототипа.

Формула изобретения Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее источник управляющих импульсов, первый источник напряжения и каналы управления по числу фаз двигателя, каждый из которых включает в себя два предварительных усилителя, два ключевых элемента, резистор обратной связи, два диода, последовательно соединенные пороговый элемент, одновибратор и элемент 2И, второй вход которого подклю

чен к источнику управляющих импульсов,

выход через первый предварительный усилитель соединен с управляющим входом первого ключевого элемента, соединенного с выводом первого источника напряжения,

соединенного с общей шиной, к которой подключен резистор обратной связи, соединенный другим выводом с входом порогового элемента, предназначенным для соединения с фазой электродвигателя, первый диод анодом подключен к общей шине, а катод соединен с вторым ключевым элементом и имеет вывод для соединения с другим выводом фазы электродвигателя, управляющий вход второго ключевого элемента соединен с выходом второго предварительного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД и снижения импульсных помех, введен второй источник, напряжение которого меньще, чем у первого, соединенный с общей шиной, вывод которого через второй диод подключен к общей точке первого и второго ключевых элементов, вход второго предварительного усилителя соединен с источником управляющих импульсов.

n + UnJ

+ипг

Использование: в системах автоматического управления шаговыми двигателями. Сущность: устройство имеет значительно меньший уровень импульсных помех за счет того, что импульсы ШИМ присутствуют только во время форсирования и имеют меньшую амплитуду чем у прототипа, что приводит к уменьшению затрат на борьбу с импульсными помехами. Устройство позволяет получить более высокий КПД за счет того, что ключ 7 включается только на время форсирования, а все остальное время работает ключ 8. 2 ил.

т

Фие. 1

t

t