Устройство для управления шаговым двигателем Советский патент 1980 года по МПК H02P8/04 H02P8/24 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ.

генерирования выходных импульсов, вход которого соединен с выходом сумматора, , входы KOTopoi o соединены с выходами дополнительных генератора импульсов и реверсивного счетчика суммирующий и вычитающий входы которого соединены с выходами блока управления, первый вход которого соединен с выходом блока генерирования выходных импульсов, второй - с выходом основного генератора импульсов, а третий - с выходом дискриминатора, входы которого подключены к выходам обоих реверсивных счетчиков, выход блока генерирования выходных импульсов образует выход формирователя выходных импульсов.

Кроме того, блок управления может быть снабжен тремя элементами И, элементом ИЛИ, инвертором и делителем частоты, вход которого соединен с выходом блока генерирования выходных импульсов, а выход подключен к первому входу первого элемента И, выход которого вместе с выходом второго элемента И через элемент ИЛИ подключен к вычитающему входу дополнительного реверсивного счетчика, к суммирующему входу которого подключен, выход третьего элемента И, первый вход которого вместе с первым входом второго элемента И подключен к выходу основного генератора импульсов, при этом вторые входы первого и третьего элементов И непосредственно, а второго элемента И через инвертор подсоединены к выходу дискриминатора.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для управления двигателем; на фиг. 2 - график временных зависимостей частоты выходных импульсов при увеличении и уменьшении частоты управляющих импульсов .

Устройство для управления двигателем содержит источник 1 управляющих импульсов, подключенный к основному реверсивному счетчику 2, выход которого подключен к первому входу формирователя 3 выходных импульсов. Второй вход формирователя 3 связан свыходом основного генератора 4 импульсов, а выход формирвателя 3 соединен со входом распределителя 5 импульсов.

Формирователь 3 выходных импульсов содержит соединенные между собой дискриминатор 6, дополнительный реверсивный счетчик 7 и блок 8 управления. Выход дополнительного реверсивного счетчика соединен с одним из входов сумматора 9, а другой его вхо связан с дополнительным генератором импульсов 10. Выход сумматора 9 подключен к блоку 11 генерирования выходных импульсов, выход которого является выходом формирователя 3.

Блок 8 управления содержит элементы, И 12, 13 и 14, элемент ИЛИ 15, инвертор 16 и делитель 17 частоты. Выход делителя 17 частоты соединен с выходом блока 11 генерирования выходных импульсов, а выход делителя 17 частоты соединен со входом элемента И 14, другой вход которого подключен ко входу элемента И 12, к выходу дискриминатора 6 и через

Q инвертор 16 - ко входу элемента И 13. Вторые входы элементов И 12 и 13 соединены между собой и образуют второй вход формирователя 3 выходных импульсов. Выход элемента И 12

e подключен к одному из входов дополнительного реверсивного счетчика 7, с другим входом которого через Ьлемент ИЛИ 15 связаны выходы .Элементов И 13 и 14.

Устройство управления работает следующим образом.

Импульсы управления Р-, с частотой FJ от источника 1 управляющих импульсов поступают на суммирующий вход основного реверсивного счетчика

5 2, который играет роль накопителя управляющих импульсов. На вычитающий вход счетчика 2 поступают выходные импульсы Рд с частотой р , которые формируются формирователем 3,

0 Эти импульсы уменьшают общее число импульсов, накопленных в счетчике 2. Выходные импульсы Р поступают в распределитель 5, импульсы с выхода которого осуществляют управление

5 двигателем. Основной генератор 4

импульсов формирует импульсы с постоянной частотой F f которые поступают через блок 8 управления на входы дополнительного реверсивного

0 счетчика 7.

Дискриминатор 6, входы которого подключены к счетчикам 2 и 7, сравнив.ает накопленное в счетчике 2 число импульсов с числом импульсов Z счетчика 7. При Е Z дискриминатор 6 формирует сигнал ИР, который поступает в блок 8 управления на логические элементы И 12 и 14 и на инвертор 16. При этом на суммирующий вход счетчика 7 поступают импульсы

частоты от генератора 4 через схему И 12, и происходит увеличение числа импульсов Z. Инвертор 16 имеет на выходе логическую единицу (сигнал) на входе схемы И 13, тогда когда

5 Е 6 Z. При Е Z на выходе и-нвертора 16 имеется логический нуль, схема И 13 оказывается закрытой, и импульсы частоты FJ генератора 4 не поступают

к вычитающему входу счетчика 7.

Q При Е Z при наличии сигнала ИР (логической единицы) открывается схема И ,14, которая пропускает через схему ИЛИ 15 на вьпгитающйй вход счетчика 7 импульсы, поступающие .с

С выхода устройства 11 генерирования выходных импульсов через делитель 17 частоты с коэффициентом деления, равным двум. При Е«; Z дискриминатор б формирует логический нуль (сигнал ИР отсутствует), схемы И 12 и 14 не пролускают импульсов на входы счетчика 7. При этом на выходе инвертора 16 формируется логическая единица, схема И 13 открывается, и импульсы частоты F генера тора 4 поступают через схему ИЛИ 15 к вычитающему входу счетчика 7. Число импульсов Z счетчика 7 начинает уменьшаться. Блок 11 генерирования выходных импульсов по принципу действия в явл ется накапливающим счетчиком, котор осуществляет суммирование хранящего ся в нем числа с вновь поступающим числом с выхода сумматора 9, которо равно числу Z счетчика 7. Суммиро вание в блоке 11 осуществляется с частотой 2 которая формируется дополнительным генератором 10. Когд происходит переполнение накапливающего счетчика в блоке 11, на его выходе формируется выходной импульс РО, В режиме пуска двигателя - в ре жиме увеличения частоты F выходных импульсов происходит увеличение Частоты FJ входных управляющих импульсов Р , Число импульсов Е в счетчике 2 быстро увеличивается и становится Е Z. При этом дискрими натор 6. формирует сигнал ИР (логическую единицу), число импульсов Z в счетчике 7 начинает увеличивать ся, счетчик 11 начинает накапливать импульсы Z с частотой F,, и формировать импульсы РО с частотой F , которые проходят через распределитель 5 импульсов и приводят в движение двигатель. Аналитический анализ работы устройства при Е Z показьгоает, что изменение частоты FQ .будет происходит по экспоненциально му закону. На фиг. 2 показан экспоненциальный закон нарастания частоты F- при подаче скачком частоты Fуправляющих импульсов Fo-F,Yi-e ; / коэффициент. 2 деляющий показатель экспоненциального закона; п - число битов счетчик блока 11; t - время. В момент времени t. управляющие импульсы FJ прекращаются, но еще в течение некоторого времени сохраняется условие до момента t. t tp имеет место равенство и tj-t, -.Аналитический анализ рабо устройства на участке времени после t t показывает, что уменьшение частоты Е выходных импульсов буде происходит по линейному закону до момента времени t от значения Fg F| до FO 0 при этом время линейного уменьшения частоты F определяется как t., -t | Таким образом, выбирая при проектировании устройства величины FJ / Fg можно обеспечить требуемое время пуска и торможения двигателя, т.е. увеличить быстродействие устройства управления и всей системы управления нагрузкой с помощью двигателя. Устройство управления двигателем обеспечивает увеличение частоты выходных импульсов по экспоненциальному закону, а уменьшение частоты по линейному закону. Применение такого сочетания указанных законов позволяет наилучшим образом использовать характеристики нагруженных двигателей и обеспечивает минимально допустимые времена переходных процессов в системе устройство управления - двигатель-нагрузка. Формула изобретения 1. Устройство для управления двигателем, содержащее источник управляющих импульхзов, выход которого подключен к суммирующему входу основного реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом форм1.1рователя выходных импульсов, со вторым входом которого соединен выход основного генератора; импульсов, причем выход формирователя выходных импульсов подключен к распределителю импульсов и к вычитающему входу основного реверсивного счетчика, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия в периодыувеличения и уменьшения частоты выходных импульсов, формирователь выходных импульсов снабжен дискриминатором, дополнительным реверсивным счетчиком, блоком управления, дополнительным генератором импульсов,сумматором и блоком генерирования выходных импульсов, вход которого соединен с выходом сумгдатора, входы которого соединены с выходами дополнительных генератора импульсов и реверсивного счетчика, сум-. мирующий и вычитающий входы которого соединены с выходами блока управления, первый вход которого соединен с выходом устройства генерирования выходных импульсов, второй - с выходом основного генератора импульсов, а третий - с выходом дискриминатора, входы которого подключены к -выходам реверсивных счетчиков, выход блока генерирования выходных импульсов образует выход формирователя выходных импульсов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем,.что блок управления снабжен тремя элементами И, элементом ИЛИ, инвертором и делителем частоты, вход которого соединен с выходом .блока генерирования выходных импульсов, а выход подключе к первому входу первого элемента И, .выход которого вместе с выходом второго элемента И через элемент ИЛИ подключен к вычитаютему входу дополнительного реверсивного счетчика, к суммирующему входу которого подключен выход третьего элемента И, первый вход которого вместе с первым входом второго элемента И подключен к выходу основного генератора импульсов , причем вторые входы первого и третьего элементов И непосредственно, а второго элемента И через инвертор подсоединены к выходу дискриминатора,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3614517, кл. 315-36, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР I 368707, кл. Н 02 Р 7/62, 1970