Устройство для управления шаговым двигателем Советский патент 1982 года по МПК H02P8/12 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных системах с шаговым электроприводом.

Известно устройство для управления шаговыми двигателями, характеризующееся тем, что для улучшения динамических характеристик к обмотке шагового двигателя на некоторое время подключается источник повышенного на-,о пряжения. После достижения током обмотки заданного значения источник повышенного напряжения отключается и к ней подключается основной источник питания, поддерживающий номиналь- 5 ный ток в обмотке СОНедостатком такого устройства является то, что с увеличением степени форсирования тока в обмотке шагового 20 двигателя, что целесообразно для улучшения динамических характеристик, ухудшается плавность движения ротора шагового двигателя на низких

частотах и возрастают резонансные колебания скорости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для управления шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов, источники питания постоянного тока высокого и низкого уровней, функциональный преобразователь, вход которого соединен с входами распределителя импульсов, и многоканальный усилитель мощности, каждый канал которого включает в себя основной ключевой элемент , соединенный своим входом с выходом распределителя импульсов, вспомогательный ключевой элемент и разделительные диоды С23.

Недостатком данного устройства управления шаговым двигателем является низкая плавность движения ротора шагового двигателя при высокой степени форсирования тока в обмотке в области средних и низких частот уп39равляющих импульсов , что снижает надежность механических узлов привода и ухудшает качество движения рабочего органа привода. Снижение степени формирования тока в обмотке шагового двигателя для повышения плавности движения ротора шагового двигателя в области низких частот управляющих импульсов приводит в рассматриваемом устройстве к ухудшению динамических характеристик шагового двигателя. Цель изобретения повышение плавности движения шагового двигателя Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем распре делитель импульсов, источники питания постоянного тока высокого и низ кого уровней, функциональный преобразователь и многоканальный усилитель мощности с основным и вспомогательным ключевыми элементами, функциональный преобразователь выполнен в виде расширителя импульсов с длительностью импульса, зависящей от частоты входных импульсов, а в каждый канал усилителя мощности введен логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом распределителя импульсов, второй - с выходом расширителя импульсов, а выход - с входом вспомогатель ного ключевого элемента. Такое выполнение устройства обеспечивает плавное нарастание и спад тока в обмотках шагового двигателя и регулирование степени их форсирования в зависимости от текущего значения частоты следования управляющих импульсов, что приводит к более плавному движению ротора шагового двигателя в области низких частот при сохранении динамических характеристик шагового двигателя. На чертеже представлена блок-схем устройства для управления двигателем Устройство для управления шаговым двигателем содержит источник повышенного напряжения 1, источник питания низкого уровня 2, распределитель импульсов 3, расширитель импульсов k, основные ключевые элементы 5, вспомогательные ключевые элементы 6, разделительные диоды 7, образующие многоканальный усилитель мощности, логические элементы ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 8 и обмотку шагового двигателя 9Устройство работает следующим образом. 1 Расширитель импульсов преобразует значение периода управляющих импульсов (частоту) в длительность форсировочного импульса, причем, чем меньше период управляющих импульсов (выше частота), тем больше длительность форсировочного импульса. При частотах управляющих импульсов, меньших некоторой частоты f ц, длительность форсировочного импульса равна нулю, а при частотах управляющих импульсов, выше некоторой частоты f g, длительность форсировочного импульса равна периоду управляющих импульсов. Если частота управляющих импульсов меньше f , то при поступелении разрешающего сигнала с выхода распределителя 3 включается основной ключевой элемент 5 и ток от источника питания низкого уровня 2 протекает через обмотку 9 шагового двигателя. При этом на выходе логического элемента 8 формируется запрещающий сигнал, так как длительность форсировочного импульса равна нулю и вспомогательный ключевой элемент 6 выключается. В таком режиме работы устройства ток в .обмотке нарастает плавно под действием источника 2 с низким уровнем напряжения. При пропадании разрешающего сигнала с выхода распределителя импульсов 3 ключевой элемент 5 выключается, а на выходе логического элемента 8 формируется г разрешающий сигнал, включающий ключевой элемент 6. При этом ток в обмотке 9 медленно спадает. Таким образом, при f ц процессы нарастания и спадания тока в обмотках 9 двигателя относительно медленные, что обуславливает плавное движение ротора двигателя. При частоте управляющих импульсов порядок работы ключевого элемента 5 остается без изменения. Ключевой элемент 6 под действием выходного сигнала логического элемента 8 при включенном ключевом элементе 5 включается на время, равное длительности форсировочного импульса с приходом каждого управляющего импульса, а при выключенном ключевом элементе 5 - выключается на то же время. При этом ток в обмотке 9 при ее включении ступенчато нарастает, а при выключении - ступенчато спадает. Количество и размер значения ступеней тока определяется количеством фаз шагового двигателя и числом тактов коммутации. При этом,