Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага Советский патент 1982 года по МПК H02P8/22 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ДРОБЛЕНИЕМ ЩЛГА

I

Изобротение относится к электротехнике и может быть использовано для управления многофазными шаговыми дви гателями.

Известны устройства для управления шаговым двигателем с дроблением uiara,i содержащие блок задания программ,коммутатор, несколько сумматоров, счетчиков и триггеров, подключенных к фазным обмоткам шагового двигателя

D1. .

Недостатками этих устройств являются сложность и большой обгем аппаратуры.

Наиболее близким по те нической сущности к предлагаемому чляется устройство для управления i.iaroBb M двигателем с дроблением шага, содержащее распределитель импульсов,связанный выходами со входами усилителей мощности, коммутирующих фа|м двигателя, и блок дробления шага 23

Недостаток этого устройства состоит в низкой надежности.

Цель изобретения - повышение надежности ,

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления шаговым двигателем с дроблением шага блок дробления шага содержит многопрограммный распределитель импульсов, реверсивный счетчик, одновибратор, триггер управления, реверсивный делитель и две группы двухвходовых эле10ментов И, одна из которых подключена первыми входами к выходам распределителя импульсрв, вторыми входами элементов, взятых через один, к выходам одного разряда многопрограммного

15 распределителя импульсов, и выходами - к входам усилителей мощности, а другая группа элементов И соединена выходами с входами каждого разряда многопрограммного распределителя

20 импульсов, первыми входами - с выходами каждого разряда реверсивного счетчика, а вторыми входами - с выходом одновибратора, связанного своим 39 входом со сметным входом реверсивного счетчика и прямым выходом триггера управления, подключенного инверсным выходом к счетному входу делителя, соединенного своим выходом со счетным входом распределителя импуль сов. Такое выполнение устройства позволяет повысить надежность работы за счет использования дискретных элемен На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства применительно к четырехфазному шаговому двигателю, на фиг. 2 - временные диаграммы си1- налов, соответствующие кратности дробления шага № 8. . Устройство содержит распределитель 1 импульсов, усилитель 2 мощности, коммутирующие фазы 3 шагового двигателя и связанные входами с выходами первой группы двухвходовых логических элементов И . Первые входы логических элементов И подключены к соответствующим выходам распределителя 1, а вторые входы элементов Ц, взятых через один,подк/Ж)чены к выходам первого разряда многорежимного распределителя 5 число разрядов которого равно коэффи циенту дробления шага N. Входы каждо го разряда распределителя 5 подключе ны к выходамвторой группы двухвходовых логических элементов И 6. Первые входы логических элементов И 6 подключены к выходам соответствующих разрядов реверсивного счетчика 7, а вторые входы объединены и подключены к выходу одновибратора 8. Вход одновибратора 8 и счетный вход реверсивного счетчика 7 соединены с прямым выходом триггера 9 управления , инверсный выход которого подклю чен к счетному входу реверсивного делителя 10, представляющего собой реверсивное пересчетное устройство. Установочные входы всех счетных элеИентов подключены к шине У1 установки исходного состояния. Входы выбора направления движения распределителей 1 и 5, счетчика 7 и депителя 10 подключены к шине У2. Счетные входы триггера 9 и многорежимного распределителя 5 подключены соответственно к тактовым шинам Т1 и Т2. Устройство работает следующим образом. 4 Подготовка устройства к работе осуществляется путем подачи на шину yf сигнала установки в исходное состояние. При этом распределитель 5, счетчик 7, триггер 9 и делитель 10 устанавливаются в нулевые исходные состояния, а распределитель - в положение, при котором в единичном логическом состоянии находится первая половина его выходов, например, для четырехфазного двигателя выходы Вых. и Вых 2. (фиг. I). В соответствии с требуемым направлением вра цёния к шине УХ прикладывается единичный или нулевой сигналы. Первоначальное нулевое состояние многорежимного распределителя 5 обеспечивает на нулевом выходе триггера его первого разряда единичн,1й, а на его единичном выходе нулевой потенциалы. Благодаря внутренней структуре распределителя это состояние не нарушается и после подачи на шину Тi. импульсов высокой частоты. Эти потенциалы первого разряда распределителя 5, взаимодействуя с единичными потенциалами Вых и,Вых.2, вырабатываемыми распределителем 1 (фиг.2), создают на выходе соответствующего элемента И единичный потенциал. Усилитель мощности 2 данной фазы обеспечивает при этом протекание в ней максимального значения тока 1,.(фиг. 2). При поступлении на шину Т первого тактирующего импульса низкой частоты {фиг. 2) триггер управления 9 переходит в единичное состояние. От положительного перепада напряжения на его прямом выходе запускается реверсивный счетчик 7 и в его первом разряде записывается единица, т.е. устанавливается код 100Э000. От этого же перепада напряжения запускается одновибратор 8 и через определенну задержку, превышающую время переходных процессов триггеров, вырабатывает на своем выходе единичный импульс и,тем самым, обеспечивает передачу первого кодового набора счетчика 7 через элементы И 6 в распределитель 5. Это приводит к созданию в распределителе 5 режима высокочастотной (с частотой Т) циркуляции по разрядам указанного кода и, стало быть, генерации импульсов со скважностью 8 на прямом выходе первого разряда и 8/7 на его инверсном выходе Эти импульсы, проходя через элементы И i к усилителям мощности 3, создают токи величиной 7/8 I j в первой фазе и 1/& I у во второй фазе (ц и ), (фиг. 2), где 1ц - максимальное значение тока в фазе. Во втором такте работы устройства триггер 9 переходит в нулевое состояние. От положительного перепада напряжения на его инверсном выходе запускается делитель 10 и в нем записывается число один. В последующих нечетных тактах поступления импуяьсов на шину Т, аналогично описанному первому такту, происходит потактное изменение (и од новременная передача в распределитель 5) кода в счетчике 7 11000000; U100000; 11110000; liniOOO; 11111100; 11111110; 11 nil 11. Это приводит к потактному уменьшению ток 8 первой фазе (6/8- t lS/S-lj,;V51|/,; 3/8Чу,;2/8- ty,;1/8Mt ;0) и его одновременному увеличению во второй фазе (2/8ly,; 3/8- Iv,; V3 ty,;5/8 - Ц; 6/8 7/3I yi; . В течение всего последнего (из этого цикла) нечетного такта все триггеры распределителя 5, благодаря его внутренней структуре, находятся в единичных состояниях несмотря на непрерывное поступление на шину Т высокочастотных импульсов. 3 последующих четных тактах поступления импульсов на шину Т .аналогично описанному второму такту, происходит подсчет импульсов в делителе 10 до N В. Одновременно с поступле нием последнего импульса на выходе переноса делителя 10 формируется еди ничный импульс, который поступает на тактовый вход распределителя 1 и изменяет его состояние.Начиная с этого момента, единичные потенциалы оказываются на Ьых. и Вых. распределителя 1. Одновременно с этим в делителе 10 восстанавливается первоначальное нулевое состояние,поскольку он осуществляет деление на N. Этим завершается первый полуцикл функционирования устройства, при котором за 16 тактов поступления импульсов на шину Т в первых двух фазах 3 двигателя осуществляется 8-сту пенчатое изменение тока ( уменьшение в первой фазе и одновременное увели чение во второй фазе). Ступенчатое изменение тока в смежных фазах двига теля приводит к ступенчатому повороту суммарного вектора электромагнитного момента и, соответственно, ротора. 3 результате ротор отрабатывает восемь дробных шагов, величиной .J ot-OC d-oc где ос величина основного шага. . Второй полуцикл функционирования устройства аналогичен рассмотренному первому, с той лишь разницей, что происходит потактное изменение числа единиц в счетчике 7, И 111110, 11Н1100, 1ИПООО, П110000, IHOQOOO. 11000000, 10000000,00000000. Это приводит к линейно-ступенчатому уменьшению тока во второй фазе и его линейно-ступенчатому увеличению в третьей фазе. Последующие циклы работы предлагаемого устройства происходят аналогично описанному первому циклу. На фиг. 2 графики i, , 1 условно иллюстрируют процессы ступенчатого изменения токов в соответствующих фазах (в результате потактного формирования широтно-модулироваиных сигналов на прямом и инверсном выходах первого разряда многорежимного распределителя 5) которые имели бы место а том случае, если бы на всех выходах Вых. Зых) распределителя 1 одновременно присутствовали единичные потенциалы. Графики и (фиг.2)иллюстрируют изменение сигналов соответственно на прямом и инверсном выходах триггера управления 9. Кривые М i з Ч отображают действительный ход ступенчатого изменения токов в соответствующих фазах двигателя при реальной циклограмме парного переключения выходов распределителя 1 . Реверсирование предлагаемого устройства осуществляется путем изменения ранее поиложенного на шине У логического потенциала На обратное.При этом изменяются на обратные описанные выше процессы изменения кодов на распределителе 1, счетчике 7 и делителе 10 (фиг. 2). Частота тактирующих импульсов на шине Т устанавливается в 2 раза выше требуемой рабочей частоты, а частота тактирующих импульсов на шине Тд. выбирается исходя из величины электромагнитной постоянной времени данного двигателя, чтобы обеспечить 7 . 90 допустимые пульсации тока при осуществляемой широтно-импульсной модуляции фазных, напряжений. Предлагаемое устройство пригодно для управления шаговым двигателем с любым числом фаз при коэффициенте дробления шага . Формула изобретения Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага, содержащее распределитель импульсов, связанный выходами с входами усилителей мощности, коммутирующих фазы двигателя, и блок дробления шага, отличающееся .тем, что,с целью повышения надежности, блок дробления шага содержит многопрограммный распределитель импульсов, реверсианый счетчик, одновибратор, триггер управления, реверсивный делитель и две группы двухвходовых элементов И, одна из. которых подключена первыми входами к выходам распределителя импульсов, вторыми входами элементов, взятых через один, к выходам одного разряда многопрограммного распределителя импульсов, и выходами - к входам усилителей мощности, а другая группа элементов И соединена выходами с входами каждого разряда многопрограммного распределителя импульсов, первыми входами - с выходами каждого разряда реверсивного, счетчика, а вторыми входами - с выходом одновибратора, связанного своим входом со счетным входом реверсивного счетчи.ка и прямым выходом триггера управления, подключенного инверсным выходом к счетному входу делителя, соединенного своим выходом, со счетным входом распределителя импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Авторское свидетельство СССР W 601666, кл. G 05 В , 1978. 2. Чиликин М.Г.; Жильцов Л. В. Прытков В.Г. и др. Унифицированная структура разомкнутого шагово.го электропривода. Труды Московского энергетического института, 1975 вып. 202, с. 3-9.

Tfi

%/

flwx. 2

, I Вых. J

ых.ЦПППППППППППППППППППИПППППППППППГ

ЛППППППППППППППППППППППППППППППП

t t

t