Устройство для управления шаговым двигателем Советский патент 1974 года по МПК H02P8/12 

1

Известно устройство для управления шаговым двигателе.м, содержащее источи} к постоШНого тока, К одно.му из лолюсов которого подключен регулятор напряжения с задатчик-о.ч уровня на входе, связан.иый своим выходом с общей точкой фаз двигателя, образующих многолучевую звезду, соединеилую луча.м.и 1C этим же .полюсом источи.ика через вст.реЧНО в;ключенные разделительные диоды.

С целью (Повышения быстроде1-1С1Вия И к.,п.д. установлен трансформатор тока, ,иерв гч1ная обмотка которого включе1та между разделительными диодами и указа.нным полюсом .источника, а вторичная обмотка, шунтированная стаб.ил.итро.ном и интегрлруюпхей ценоч.кой, подключена ко входу .регулятора напряжения лоследователыпо и согласно с задатч.иком, .кроме того, .вход регулятора .иапряжания может ;быть шунти-рован дополн.ительны.м стабилит.роиом.

На Чертеже .приведена структурная схема О.Д.НОПО из .возможных .вариантов устройства, состоящего из |регулятора .напряжения 1, по.джлюченяого к одному .из .полюсов источника питания постоянного тОКа с «а.пряжан.ием U, (ВЫХОД кот.орого соединен с общ.ей точкой фаз 2 двигателя, образуюпц х многолучевую звезду. Каждый луч звезды соединен с этим же ПОЛЮСОМ дасточянка через встречно включенный разделительный диод 3. Фазы двигателя

подключаются К другому лолюсу .источника ключевыми элементами усилителя мощности 4 в .последовательности, задаваемой распределителем им.пульсов 5, на .вход которого поступают .импульсы управлеНИя fy от кнешт&то командного устройства.

Между разделительными диодами 3 л полюсами источашка питан.ия, IK которому лодключен регулятор напряжения 1, включена

Первичная обмотка 6 тра.нсформатора тока. Вторичная обмотка 7 этого траисфор.матора, шунтированиая стабидит.ропом 8 я интегрирующей цепочной, состоящей .из длода 9, конденсатора 10 и лотенцио.метра 11, ©ключена

(последовательно и согласно с задатчнкой уровня 12. Реаистар 13, с которого снимается встречно приложенное им натряжение обратной связи Uoc, включен последовательно с фазами 2 двигателя. Вход (регулятора 1на.пряжения 1 щунтирован стабил.итроном 14.

Если регулятор напряжения /-импульсный, то фазы 2 двлгателя .совместно с усилителем 4 шунтнруют .диодом il5. При ,ис.п.ользова ии .в .качестве источ1Н.ика

питания вьшрям.ителя к его полюсам подключаютко.ндвнсатор 16. Схема работает следующим образом. При отсутствии импульсов на входе .распределителя 5 регулятор .напряже1ния 1 обеспечИвает .на включенных фазах 2 напряжение, пропорощональное разности напряжений задатчика уровня (/з и обратаой связи УОС - , где /о - ток общем ториводе фаз двигателя, jRpa-сопротивление обратной связи. Регулятор на«ряжеаия с обратной связыр ло току будет иметь свойства источника тока, TV е. обеспечивает поддержаяие задашюго значения тока лрл любых возможных измене шях .как питающего напряжения, так н лараметров двигателя.« Рассматриваемое устройство представляет собой статлческую систему регулароования, следовательно, заданное значение тока будет аюддерживаться со статизмом, в .результате пропорциональный чего момент двигателя. квадрату тока, будет резко умейьщаться при повышелни частоты, являющейся основ«ным возА1ущающим воздействием для системы стабилизации тока. Основная же дель систем стабилизации тока - обеспечить яоддержание заданного значения момента, чтобы получить регулирование скорости шагового привода с -постоянным моментом. Такой закон регулировайия скорости шагового электропривода оОусЛ)Овлен характеристиками меха-. иизмов. Момент сопротивления указадиых механизмов, к которым относятся, надример, механизмы оодач металлорежущих станков, не зависит от скорости, т. е. для полного использования шагового двигателя по быстродействию и .мощностл иеобходимо регулировать его скорость с достоянным момеитом. реоуеыый закон регулирования скорости ооеснечлвается введением в систему стабилизации тока дополнительного регулирования по возмущающему воздействию, в данном случае ло частоте управляющих импульсов /у. Для реализации закона регулирования установлен трансформатор тока, вторичная обмотка / которого, шунтированная стабилитроном и л интегрирующей цепочкой 9, 10, 11, включена 1гшсле)1,ивательно в контур регулирования соглаоно с «апряженлем задатчика L/З. При подаче на вход распределителя 5 имijyjibcoB управления /у по лервичной обмотке b траасформатора тока будут проходить импульсы с частотой /у. Предположим, что в исходном :остоянии Ьыла включена какая-либо комОинация фаз 2. С лр,иход.ом очередного йлшульса управления «а распределитель 5 комОияааия включенных фаз изменяеач я, по крайней мере одна из включенных фаз 2 откл1Очае1ся. Гюк в отключенной фазе протекает через диод 3 п первичную обмот.ку 6 трг1к:формат(ра навстречу напрязкению источлика шнаннн U, отдавая лрн этом накопленную фазо11 элекаромагиитную энергию оорат«0 в исгишнк пиганин (если в качестве источника ангапия используется выпрямитель, то для пропускания вс1 речевого пика его неооходими шуши цвачь коаденсашром 16, запасающим электромагнитную энергию азы). В момент коммутадни фазы 2 ре1улятор на пряжения 1 заперт, лри этом к отключенной фазе прикладывается встречное напряжение и. Такой режим работы обеспечивается благодаря шунтированию стабилитроном 14 входа регулятора 1. Ток во вторичяой обмотке 7 11рансформа1 рра ироходит IB направлении, обратном шровддящему (направлению стабилитрода 8, обеснечИвая заряд конденсатора 10 интегрирующей Ц6ШОЧ1КИ до лостояшого уровня, равного напряжению стабилизащии стабилитрона 8, и в йроаодящем направлеиии стабилитрона 14, закорачивая тем самым вход регулятора напряжения 1. Вход регулятора напряжейия I будет закорочен до тех пор, дока ток в открытой фазе 2 соответственно в первичной 6 и вторинной 7 обмотках трансформатора не спадает до нуля. По окончаиии процесса спадания тока в отключенной фазе ,к включенным фазам будет приложено напряжение, приблизительно равное напряжению источника питания (в зависимости от схемы регулирования напряжения 1). Это напряжение будет вырабатываться регуляторам 1 до тех лор, яока ток в общем приводе фаз двигателя не достигиет заданного значения. Та;ким образом, шунтирование входа регулятора 1 стабилитроном 14 за счет разнесения во времени процессов спадания тока в отключенной фазе и нарастания во вновь включенной фазе обеспеч,нвает повышение нал1ряжения -на фазе во время протекания указанных лроцессов до величины, равной U, против L//2 в известных схемах, что повышает быстродействие шагового привода при заданном напряжении источника питания или .позволяет снизить установленную мощность источника питания и всех элементов ус1 ройства при заданном быстродействии. Разряд конденсатора 10 (диод 9 увеличивает постоянную (Времени цепи разряда) ло окончании лроцесса спадания тока в отключенной фазе 2 увеличивает задающее напряжение «а величину: дов , где а - коэффициеят лередачи потенциомет(Уст - напряжение стабилизации стабилитрона 8; / -полное сопротивление потенциометра; С - емкость конденсатора 10, . е. ;проп-орционально частоте управляющих импульсов, компенсируя тем самым статизм табилизатора така (стабилитрон 14 ограничивает за 1ающее напряжение). Изменяя коэффИЦиент передачи а, можно олучнгь требуемый закон изменения тока и оответственно момента в функции частоты правления /у, максимально приблизив его к акону изменения от скорости момента сопроивления механизма. В частности, в устройсте можно обеспечить не только астатическую арактеристику, тока в функции частоты, т. е. ампенснровать статизм, но и обеспечить ост тока с частотой, что необходимо, например, для механизмов с моментом нагрузки типа вязкого трения.

Максимальное приближение частотных характеристик шаговБго привода в предлагаемом устройстве к характеристике механизма повышает быстродействие и к. п. д. привода и снижает установленную мощность его элементов. ,

Очевидно, что предлагаемое устройство люжет быть выполнено на любых элементах с любым регулятором напряжелия и при любой отрицательной .обратной свяаи в регуляторе.

Предмет изобретения

I. Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее источник постоянного тока, к одному из полюсов которого подключей регулятор напряжения с задатчкком уровня на входе, связанный свои.м выходом с общей точкой фаз двигателя, образующих многолучевую звезду, соединенную лучами с этим.,же полюсом источника через встречно включенные разделительные диоды, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и к. п. д., установлен трансформатор тока, перВИчиая обмотка люторого включена .между разделительными диодами и указалным полюсом источника, а вторичная обмотка, шунтированная ста б.и литр аи ом и интегрирующей цепочкой, подключена ко входу регулятора напряжения последовательно -И согласио с задатчнком.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вход регулятора напряжения шунгирован дополнительным стабилитроном.

Ч1Э

5