Способ старт-стопного управления шаговым электродвигателем Советский патент 1982 года по МПК H02P8/04 H02P8/24 

(54) СПОСОБ СТАРТ-СТОПНОГО УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам управления шаговыми электродвигателями, и может быть использовано в системах автоматического управления с шаговыми двигателями.

Известен способ старт-стопного управления шаговым двигателем, обеспечиваюш,ий отработку единичных шагов без колебаний в конце шага. Данный способ основан на трехкратном реверсивном переключении обмоток двигателя в процессе движения на шаге, причем моменты включения фаз задаются как последовательность интервалов времени, выбираемая исходя из параметров привода 1.

Недостатки указанного способа - низкая помехоустойчивость схем реализации из-за наличия элементов временной задержки и низкий коэффициент полезного действия устройств.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сушности способ старт-стопного управления шаговым электродвигателем путем поочередного подключения коммутатором обмоток на каждом шаге к источнику питания двигателя с одновременным снижением тока 2.

Недостатки известного способа - сложность и низкий коэффициент полезного действия привода, обусловленный наличием четырех переключений во время движения ротора на шаге и при фиксации его.

Цель изобретения - упрошение и увеличение коэффициента полезного действия.

Поставленная цель достигается тем, что к исходной включенной обмотке шагового двигателя подключают смежную с ней обмотку на время отработки шага, после отработки половины шага снижают ток в обеих включенных обмотках и по окончании отработки шага отключают исходную обмотку.

Такое построение способа упрощает и повышает коэффициент полезного действия привода за счет уменьшения количества переключений обмоток двигателя в процессе движения и фиксации ротора на шаге, вследствие чего снижаются требования к величине постоянных времени фазных обмоток и,

20 следовательно, уменьшаются непроизводительные затраты мошности.

На фиг. 1 представлены эпюры синхронизирующего момента, на примере четырехфазного двигателя, поясняющие сущность предлагаемого способа; на фиг. 2 - функциональная схема одного из возможных устройств, реализующих предлагаемый способ. Сущность способа заключается в следующем. Ротор шагового двигателя, нагруженный внешним моментом М (фиг. 1), первоначально зафиксирован в точке 0) при исходной включенной фазе а с амплитудным значением момента синхронизации MI. Включением одновременно с фазой а смежной фазы б характеристика синхронизирующего момента смещается вправо на половину щага и принимает положение а, б с амплитудой М2. Ротор двигателя разгоняется, приобретая кинетическую энергию разгона, соответствующую заштрихованной площади Wp. По прохождении половины основного щага в точке О уменьшают ток в обеих включенных обмотках, амплитуда синхронизирующего момента при этом уменьщается до уровня ЬМ (пунктирная кривая) и накопленная в процессе разгона кинетическая энергия расходуется на процесс торможения в течение второй половины шага. Коэффициент уменьшения амплитуды кривой синхронизирующего момента h выбирается из условий равенства энергий разгона и торможения (защтрихованные площади WpHV/j). При этом ротор подходит к точке фиксации Oj с нулевым запасом кинетической энергии и фиксируется без колебаний в конце щага после отключения обмотки. Способ старт-стопного управления щагоБым электродвигателем может быть реализован, например, устройством, схема которого приведена на фиг. 2. Шаговый электродвигатель 1 с датчиком 2 шагов на валу подключен к выходам усилителей 3 мощности, связанных входами с выходами распределителя 4. Распределитель 4 входом подключен к выходу логического элемента ИЛИ 5, один вход которого соединен с щиной 6 тактовых импульсов, а второй вход - с выходом формирователя 7, подключенного входом к прямому выходу триггера 8. Инверсный выход триггера 8 через регулятор 9 уровня возбуждения соединен с управляющим входом усилителей мощности, а счетный вход триггера - с датчиком шагов. Распределитель имеет число состояний, в два раза превышающее число фаз двигателя, что обеспечивает смешанную коммутацию фаз с чередованием парного и одиночного включения обмоток двигателя. Устройство работает следующим образом. При поступлении очередного тактового импульса по шине 6 через элемент ИЛИ 5 переключается распределитель 4, обеспечивая через усилитель 3 мощности парное ъключение исходной и смежной обмоток двигателя 1. Двигатель разгоняется под действием моментов разгона М2 (фиг. 1). После отработки половины шага импульс с датчика 2 щагов переводит триггер 8 по счетному входу в нулевое состояние с высоким потенциалом на инверсном выходе, которым устанавливается пониженное напряжение на обмотках двигателя через регулятор 9 и усилители 3 мощности. При достижении ротором двигателя конца шага импульс с датчика 2 по счетному входу переводит триггер 8 в единичное состояние, восстанавливая номинальный уровень напряжения на обмотках, и через формирователь 7 фронта сигнала с прямого выхода триггера 8 и элемент ИЛИ 5 переключает распределитель 4 в состояние с одиночным включением смежной фазы двигателя. Ротор в исходно.м состоянии ждет поступления очередного тактового импульса по шине 6. Формула изобретения Способ старт-стопного управления шаговым электродвигателем путем поочередного подключения коммутатором обмоток на каждом шаге к источнику питания двигателя с одновременным снижением тока, отличающийся тем, что, с целью упрощения и увеличения коэффициента полезного действия, к исходной включенной обмотке двигателя подключают смежную с ней обмотку на время отработки шага, после отработки половины шага снижают ток в обеих обмотках и по окончании отработки шага отключают исходную обмотку. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 262221, кл. Н 02 Р 7/62, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР № 426294, кл. Н 02 Р 7/62, 1972.

Фиг.1

эзиэ