Устройство для управления шаговым электродвигателем Советский патент 1981 года по МПК H02P8/12 

(54) УСТРОЙСТВО для УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ .

1

Изобретение относитея к электротехнике и может быть использовано для управления шаговым электродвигателем в системах автоматического управления дискретного действия.

Известно устройство для управления шаговым электродвигателем, содержащее источники питания постоянного тока высокого и низкого напряжения, многоканальный усилитель мовг нос,ти, ключевой элемент, переключающий напряжение на обмотках двигателя с высокого на низкий уровень, и датчик тока в обмотках двигателя СО

Недостатком указанногоустройства является наличие датчика тока-резистора, уменьшающего КПД

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления шаговым электродвигателем, содержащее многоканальный усилитель мощности, разделительный диод, связывающий общую шину усилителя мощности с источником

низкого напряжения, общий транзисторный кгаоч, .подключенный коллектором к шине уонлителя мощности, а зми1тером - к шине источника высокого напряжения, цепь разряда, включающую в себя диоды,, прдключенные к выходам усилителя,, и временной элемент, управляющий транзисторным ключом Г23.

Недостатком | известного устройства

10 является пониженный К1Щ, обусловленный рассеиванием энергии при отклю чении обмотки .и потреблением змергии временным элементом.

Цель изобретения - повьш1ение КПД

15 устройства.

Поставленная цель достигается т.ем, что в устройстве временной, элемент снабжен диодом, конденсатором, резистором и транзистором, база кото20рого подключена к общей шине усилителя мощности через конденсатор и резистор, коллектор соединен с базой транзисторного ключа, а эмиттер с общей точкой соединения диодов разрядной цепи и диода временного элемента, связанного с общей точкой источников питания. На фиг.1 представлена функциональная схема устройства применительно к четырехфазному двигателю; на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу. Устройство содер;сит обмотки 1-+ шагового электродвигателя, включенные между общей точкой источников напряжения - низкого Е и высокого Еф и коллекторами транзисторных ключей 5-8 низкого напряжения, К общим точкам обмоток 1-4 и коллекторов ключей 5-8 подсоединены входы 9-12 элемента ИЛИ, образованного диодами, с выходом которого соединен катод до полнительного диода 13 и эмиттер дополнительного транзисторного клрзча 14, обратного по типу проводимости , остальным транзисторам. Эмиттеры тра зисторов 5-8 соединены с коллектором транзисторного ключа 15 высокого напряжения, управляющий вход которог соединен с коллектором дополнительного транзистора 4, а между коллектором транзистора 5 и базой дополни тельного транзисторного ключа 14 подключены последовательно конденсатор 16 и токоограничивающий резистор 17. Эмиттер транзистора 15 соединен с клеммой источника высокого напряжения Еф, .эмиттеры транзисторов 5-8 через разделительный диод 18 сое динены с клеммой источника низкого напряжения Е, а анод дополнительного диода 13 соединен с общей точкой источников питания, Управляющие входы транзисторов 5-8 соединены с клем мами источника управляющего напряжения и. Устройство работает следующим образом, В исходном состоянии управляющее напряжение .2) подано, например, на управляющий вход транзисторного ключа 5, и обмотка 1 двигателя подсоединена через ключ 5 и разделительный диод-18 к источнику низкого напряжения Е. Остальные транзисторные ключи 6-8 заперты. Затем управляющее напряжение Ццхьподается на управляющий вход ключа 6 и он отпирается. Одновременно прекращается подача, напряжения управляющему входу ключа 5, который запирается и на обмотке 1 возникает выброс 54 напряжения, показанный на эпюре 19. Этот импульс через вход 9 элемента ИЛИ проходит на эмиттер дополнитепьно,го транзисторного ключа 14 и затем на управляюцщй вход транзисторного ключа 15, отпирая их. Таким образом, обмотка 2 через открытые транзисторы 6 и 15 подключается в источнику высокого напряжения Еф. Разделительный диод 18 в это время заперт. Отпирание транзистора 15 обеспечивается также и через дополнительный диод 13, токоограничиваю1щй резистор 17 и конденсатор 16, что увеличивает время открытого состояния транзистора 14, которое равно постоянной времени RC-цепочки, образованной конденсатором J6 и токоограничивающим резистором 17, По истечении этого времени запирается дополшт тельный к/ноч 14, а следовательно, и ключ 15, отключая обмотку 2 от источника высокого напряжения Еф, До конца подачи напряжения Ugxt обмотка 2 остается подключенной через ключ 6 и диод 18 к источнику низкого напряжения Е (эпюра 20) , Аналогично происходит работа схемы при подключении управляющего напряжения и их 7 вход ключа 7 (эпюры 21) и управляющего напряжения вход ключа 8 (эпюры 22). На эпюре 23 показаны импульсы напряжения, прошедшие через элемент ИЛИ. Так как ключи 14 и 15 совместно с конденсатором 16 образуют ждущий мультивибратор, изменение постоянной времени RC позволяет регулировать длительность подключения обмоток к более высокому напряжению, т.е. уменьшить отставание между током в обмотке и напряжением на ней, а при желании и увеличить ток до желаемого значения. На фиг.2 (эпюра 24) показан ток в обмотке 1 (пунктиром показан ток в обмотке без форсирования). Таким образом, изобретение позволяет использовать для управления ключом, изменяющим напряжение на обмотках двигателя, энергию отключаемой обмотки, что повьш1ает КПД устройства в целом. Формула изобретения Устройство для .управления шаговым электродвигателем, содержащее многоканальный усилитель мощности, разделительный диод, связырающий общую тину усилителя мощности с источником низкого напряжения, общий транзисторный ключ, подключенный коллектором к шине усилителя мощности, а эмиттером - к шине источника высокого напряжения, цепь разряда, включающую в себя диоды, подключенные к выходам усилителя, и временной элемент, управляющий транзисторным ключом, о тличающееся тем, что, с цепью повышения КПД, временной элемент снабжен диодом, конденсатором, резистором и транзис тором, база которого подключена к общей шине усилителя мощности через

конденсатор и резистор, коллектор соединен с базой транзисторного ключа, а эмиттер - с общейточкой соединения диодов разрядной цепи и диода временного элемента, связанного с общей точкой источников питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2,Луценко В.Е. и Рубцов В.it, Электропривод с шаговыми двигателями. Итоги науки и техники. Электропривод и автоматизация промыпшенньос установок, Т.6, с.56-58, 1978 (прототип).