Устройство для управления шаговым электродвигателем Советский патент 1980 года по МПК H02P7/62 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ

I

Изобретение относится к эпектротехнике, .в частности к электроприводам с шаговыми двигателями.

Известен импульсный формирователь дпй шагового электродвигателя, содержащий последовательно соединенные модулятор, балансный компаратор, фааоразделительное устройство, коммутатор и блок управления, выходы которого подключены к триггеру Шмитта н к обмоткам шагового двигателя, общий вывод которых через кисон соединен с источником питания, а выход триггера Шмитта подключен к управляощему входу ключа JL.

За счет соединения в этом устройстве выходов фазоразделительного устройства с управляющим входом триггера Шмитта повышен КПД электропривода на малой скорости его работы.

Недостатком известного устройства является пониженный КПД электропривода на высокой скорости его работы, в, основном за счет потерь на послрдовач ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

тельном ключе, осуществляющем стабилизацию тока двигателя.

Наиболее близким к изобретению по , технической сущности является устройство для управления шаговым электродвигателем, содержащее мостовой коммутатор, кольцевой распределитель импульсов с реверсивными входами, нечетные выходы которого соединены через схемы совпадения с управляющими входами клю10чей коммутатора, соединенных с одной клеммой источника питания, а четные непосредственно с управляющими входами ключей коммутатора, соединенных через датчик тока двигателя с другой клеммой

5 источника питания, триггер Шмитта, вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход - со вторыми входами указанных схем совпадения, и обратные ,диоды, соединяющие вьшоды фаз двига20теля с им тфотивоположными клеммами источника питания 2.

В этом устройстве обеспечено повышение КПД электропривода за счет совмещения в одним и тех же ключевых элементах функций коммутации соответствующей фазы и поддержания тока з ней, Недостятком известного устройства является его узкие функциональные воЗ можности, так как устройство непрерывно поддерживает средний ток электродвигателя, что необходимо в основном пр высокой его скорости. При низкой скорос двигателя питание его целесообразно от ключать после отработки двигателем каж дого шага, так как это приводит к повышению КПД устройства. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем, что известное устройство снабжено после довательно соединенными логической схе мой ИЛИ и одновибратором, выход которого соединен с дополлительными входами указанных схем совпадения, а входы схемы ИЛИ - с реверсивными входами Кольцевого распределителя импульсов. На чертеже показана электрическая схема устройства. Устройство содержит кольцевой распределитель I импульсов с реверсивным входами 2 и 3, соответствующими прямо и обратному вращению шагового двигате ля 4, обмотки 5, 6, 7 и 8 которого под ключены через ключи 9, 10, 11 и 12 .мостового коммутатора и датчик 13 ток к источнику 14 питания. Выход триггера 15 Шмитта, подключ ного к датчику 13 тока соединен со вхо дами схем 16, 17 совпадения, другие входы которых соединены с выходами кольцевого распределителя 1 импульсов управляющими нечетными фазами шагово го двигателя 4 и одновибратора 16, вхо которого соединен с выходом схемы ИЛ 19 , подключенной к реверсивным входам 2, 3 кольцевого распределителя 1 импульсов. Выводы обмоток шагового двигателя 4 соединены через обратные диоды 20, 21, 22 и 23 с клеммами источника 14 питания и через диоды 24, 25, 26 и 27 - с обмоткой реле 28. Устройство для управления шаговым электродвигателем работает следующим образом. Пусть, например, в результате воздействия входного импульса кольцевой распределитель 1 импульсов устаноЕ1лен в .положение, соответствующее поди:лю«еЕИ обмоток 5 и 6 шагового двигателя 4 к 14 питания. При этом на все время до следующего входного импульса включается ключ 10, а на входы схемы ИЛИ поступает разрешающий сигнал одновибратора 18 на время, равное длительности его импульса, и разрушающий сигнал триггера 15 Шмитта, соответствующий току двигателя, меньшему заданного значения . В результате на выходе схемы 16 совпадения формируется сигнал, включающий ключ 9, и в последовательной цепи, содержащей элементы 9, 5, 6, 10, 13 . возникает нарастающий ток. Как только выходное напряжение датчика 13 тока додостигает порога срабатывания триггера 15 Шмитта, последний срабатывает, блокируя схемы совпадания, и ключ 9 закрывается. Ток при этом продолжает протекать ( за счет энергии, запасенной в индуктивности обмоток 5, 6) по цепи, содержащей элементы 2О, 5, 6, 1О, 13, и уменьшается . Через некоторое время он уменьшается настолько, что триггер 15 Шмитта снова переключается и ток через обмотки опять начинает возрастать. Процесс продолжается до тех пор, пока не -кончается импульс одновибратора 18, длительность которого определяется временем, необходимым для устойчивой отработки двигателем каждого шага, по истечении которого ключ 9 запирается и обмотки двигателя отключаются от источников питания. После поступления второго входного импульса в результате переключения кольцевого распределителя 1 импульсов вместо схемы 16 совпадения работает схема 17 совпадения и подключаются и отключаются обмотки 6, 7 двигателя. При этом ток двигателя при его возрастании протекает через ключ 11, а при убывании - через диод 22. После поступления третьего входного импульса в том же направлении в резуль- тате переключения кольцевого распределителя 1 импульсов вместо ключа Ю , включается ключ 12 и ток начинает проходить через обмотки 7, 8. Четвертый импульс вновь блокирует работу схемы 16 совпадения и разрешает работу схемы 17 совпадения. При этом ток начинает проходить по обмоткам 8, 5 двигателя и снова через ключ 9 или диод 20, В результате воздействия пятого входного импульса того же направления вместо ключа 12 включается ключ 9 и схема работает также как и после первого входного импульса. При поступлении входных импульсов на реверсивный вход распределителя I порядок включения фаз меняется на обр ный. Если период следования входных импульсов становится меньше длительности импульса одновибратора 18, .устройство начинает работать в режиме непрерывной стабилизации тока, протекающего через обмотки двигателя, и в т гоменты коммутации обмоток 6, 8 ток замыкается через диоды 21, 22. При высокой частоте следования вход ных импульсов срабатывает реле 28, на обмотку которого через диоды 24, 25, 26, 27 поступают импульсы ЭДС самоиндукции, возникающие на обмотках двигателя при их отключениях от источника питания. Контакт реле 28 сигнализирует о но мальной работе устройства при его работе в замкнутых следящих системах. Таким образом, описанное устройств для управления шаговым электродвигате характеризуется широкими функциональными возможностями и может быть использовано как при высоких, так и при низ скоростях электропривода. электропривода. Формула изобретения Устройство для управления шаговым электродвигателем, содержащее мосто- вой коммутатор, кольцевой распределитель импульсов с реверсивными входами, нечетные выходы которого соединены через схемы совпадения с управляющими входами ключей коммутатора, соединенных с одной клеммой источника питания, а четные - непосредственно с управляющими входами ключей коммутатора, соединенных через датчик тока двигателя с Яругой клеммой источника питания, триггер Шмитта, вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход - со вторыми входами указанных схем совпадения, и обратные диоды, соединяющие вы- воды фаз двигателя с клеммами неточника питания, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, дополнительно введены последовательно соединенные кая схема ИЛИ и одновибратор, выход которого соединен с дополнительными входами указанных схем совпадения, а входы схемы ИЛИ - с реверсивными входами кольцевого распределителя импульсов. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 447676, кл. G 05 В 6/02, 1972. 2.Сборник трудов Воронежского политехнического института Электрические ашины, Воронеж, 1973, с. 115-117. ис. 4 (прототип).