Устройство для управления шаговым электродвигателем Советский патент 1975 года по МПК H02P8/00 

1

Известные устройства для управления шаговым электродвигателем, содержащие коммутатор, вход которого соединен с выходами двух дифференцирующих цепей, связанных с логическими элементами «НЕ, «ИЛИ и двумя схемами совпадения, соединенными со входами элемента «ИЛИ, имеют ограниченные функциональные возможности и не позволяют изменять систему коммутации шагового двигателя.

В предлагаемом устройстве с целью расширения функциональных возможностей установлен датчик системы коммутации, выходы которого подключены к одним входам обеих схем совпадения, связанных вторыми своими входами с шинами задания системы коммугациИ, а третьи входы упомянутых схем совпадения объединены между собой и соединены со входом одной из дифференцирующих цепей.

На фиг. 1 приведена схема описываемого устройства применительно к четырехфазному шаговому двигателю; на фиг. 2 даны временные диаграммы, иллюстрирующие работу схемы.

Устройство для управления шаговым электродвигателем содержит схемы совпадения 1 и 2, одни из входов которых подк.почены к

тинам I и II задания системы коммутации, логические элементы «ИЛИ 3 и «НЕ 4, дифференцирующие цепи 5, 6 и коммутатор 7 обмоток 8 шагового двигателя, включающий

в себя распределитель импульсов 9, датчик системы коммутации 10 и пороговое устройство 11. Пороговое устройство в свою очередь содержит транзисторы 12 и 13, стабилитрол 14 и резисторы 15-20.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Применительно к изображенной на фиг. 1 схеме для управления четырехфазным шаговым двигателем распределитель импульсов 9 осуп1ествляет восьмитактную несимметричную коммутацию обмоток управления 8 шагового двигателя. Падение напрялчения на нпзкоомном резисторе 10 определяется током, протекающим в общем проводе обмоток управления 8 и зависит от числа одновременно включенных обмоток, т. е. от системы коммутации.

Сигнал с резистора 10 подается на одно из

плеч дифференциального каскада порогового устройства 11. собранного на транзисторах 12. 13 и резисторах 16, 17, 18. Другое плечо дифференциального каскада подключено к стабильному делителю напряжения, выполпенному на резисторах 15, 19, 20 и стабилитроне 14. Падение напряжения па резисторе 10 выбирается из условия Af/i

1 I io,

;Дап, где ипдекс I означает режим, когда

под током находится одна обмотка двигателя, индекс II - когда ток потребляет две обмотки. При падении напряжения на резисторе

10, равном ALi, напряжение иа базе транзистора 12 более положительно, чем иа базе транзистора 13, и ток каскада, определяемый сопротивлением резистора 18, проходит через правое плечо. При этом на резисторе 17 поЯ вляется выходной сигнал, соответствующий поочередной коммутации (одновременному включению одной обмотки шагового двигателя). При подключении двух об|Моток 8 двигателя к источнику питания U открывается транзистор 13 и сигнал, соответствующий такой системе коммутации, выделяется «а резисторе 16. Вось-м-ита«тной несимметричной коммутации обмоток 8 шагового двигателя соответствует поочередное переключение транзисторов 12 и 13 на каждом шаге.

При отсутствии сигналов на входах задания системы коммутации (входы I и II на фиг. 1) импульсы управления на диаграмме А (фиг. 2), лостулающие на щину «Вход подаются яа вход распределителя 9 коммутатора 7 через дифференцирующую цель 6. Коммутация обмоток двигателя происходит при этом по (восьмитактной системе, т. е. на каждый управляющий импульс двигатель отрабатывает цдаг, равный половине основного. На диаграмме Г (фиг. 2) показано напряжение на резисторе 10, а па диаграммах Д и Е соответственно напряжения на коллекторах транзисторов 12 и 13.

Если на шину I (поочередная четырехтактная коммутация) или на шину II (парная четырехтактная коммутация) подан сигнал соответственно диаграммам Б или В, то устройство автоматически с помощью обратной связи, заведенной с датчика системы коммутации, определит момент включения заданной системы коммутации. Папример, если число одновременно включенных фаз двигателя в момент подачи команды на вход I или II соответствовало одному из положений в этой системе коммутации, то коммутатор переходит сразу же на нужный режим. Если же состояние включенных обмоток не соответствовало нужной системе коммутации, то iB прежней системе .коммутации будет отработан еще один шаг.

После появления на одной из схем совпадения I или 2 сигнала задания системы коммутации и сигнала обратной связи управля1оп;ие импульсы проходят через схему 1 (дичграмма Ж на фиг. 2) или через схему 2 (диаграмма 3) и далее через схемы «ИЛИ 3 «НЕ 4 и дифференцирующую цепь 5 (диаграмма И на фИг. 2) на вход распределителя 9, куда одновременно приходят импульсы с дифференцирующей цепи 6 (диаграмма К),

ооразуя носледоватсльност) пачек из двух и.миульсов (диаграмма Л).

Длительность нмпу-льсов .лен11я (диаграмма Л) выбирается такой, при которой частота следования сдвоенных -импульсов в пачке (диаграмма Д) обеспечивала бы переключение транзисторов выходных каналов распределителя импульсов, но была бы недостаточной для отработки щага двигателем.

Таким образом, коммутация распределителя происходит по заложеиной в нем восьмитактной схеме, а время между сдвоенными импульсами в пачке выбирается настолько малым, что ток в обмотке 8 не успевает нарасти до значения, способного создать момент для поворота двигателя на соответствующий восьмитактной системе ко:,1мЗтации щаг. В итоге двигатель реагирует только иа второй из импу.пьсов в пачке, и имеет место заданная четырехтактная система коммутации. Двигатель при этом отрабатывает основной шаг. После исчезновения сигналов на входах I и II комимутатор онять ереходит на восьмитактную коммутацию.

Описание работы устройства дано для четырехфазного щагового двигателя, однако характер работы двигателя и принцип построения устройства не изменяется и при произвольном числе фаз.

При переходе с 2 П-тактной на ш-тактную систему -коммутации, в связи с неоднозначио-стью в общем случае иачальных условий, двигатель может отрабатывать первый шаг в прежней системе коммутации. Однако информация, снимаемая с датчика системы коммутации, может быть использована в управляющем программном устройстве для компенсации возникающей при этом ощибки. Kpo.v того, данную ощибку можно ликвидировать если для управления использовать калиброванные серии импульсов с определенным числом импульсов в серии. Папри.мер, при поочередной работе двигателя по четырехтактной и восьмитактной коммутации па число имиульсов, отрабатываемых по восьмитактной системе коммутации накладываются ограничения, а именно, если до и после восьмитактной коммутации применялась одна и та же четырехтактная, то число импульсов должно быть четным, если же восьмитактная коммутация производится между различными видами четырехтактной, то число импульсов беpeTCJi печетным.

Предмет изобретен и я

Устройство для управления шаговым электродвигателем, содержащее коммутатор, в.ход которого соединен с выходами двух дифференцирующих цепей, связанных с логическими элементами «НЕ, «ИЛИ и двумя схемами совпадения, соединенными со входами элемента «ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, установлен датчик системы коммутации, выходы -которого подключены к одним входам обеих схем совпадения, связанных вторыми своими входами с шинами задания

системы коммутации, а третьи входы упомянутых схем совпаденпя объединены между собой и соединены со входом одной пз дпфферепцирующих цепей.

..,,.

;/

i

у f у / / / f/TTTT i

- 6

- i

.LyilUJ.

M