Устройство для программного управления шаговым двигателем Советский патент 1982 года по МПК H02P8/22 G05B19/40 

1

Изобретение относится к числовому программному управлению станками, оснащенными шаговыми приводами подач, а также может быть использовано в системах автоматики и информационноизмерительной техники.

Известно устройство для программного управления шаговым двигателем, содержащее блок задания программ, . коммутатор, сумматоры, второй счетчик, триггеры, соединенные с фазными обмотками шагового двигателя, и первые счетчики. Такое устройство позволяе-k реализовать фазоимпульсное управление током двигателя l .

Однако функциональные возможности данного устройства весьма ограничены-, нет возможности управления кратностью дробления, а также малый динамический диапазон скоростей за счет неустойчивой работы при малых оборотах двигателя.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является шаговый привод, содержащий блок электрического дробления шага, с делителем, последовательно соединенные распределитель импульсов и усилитель мощности, а также дatчик положения, датчик тока, регулятор напряжения. Преобразователь код-аналог 2.

Недостатком известного устройства

to является сложность конструкции, связанная с применением сложных блоков.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей управления шаговым приводом, т.е. по15лучение управляемой кратности дробления шага шагового двигателя и увеличение динамического диапазона скоростей при импульсном управлении.

20

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем блок электрического дробления шага с делителем, последовательно соединенные усилитель мощности и распределитель импульсов, блок электрического дробления шага содержит делитель с управляемым коэффициентом деления, блок управления коэффициентом деления, инвертор, регистр и арифметическо-логическИй блок, выход переноса которого соединен с распределителем импульсов и с входами выбора режима арифметическо-логического блока непосредственно и через инвертор, а информационные выходы соединены с информационными входами регистра, выходы которого соединены поразрядно с входом первого числа арифметическологического блока и с входами блоков сравнения кодов, другие входы которых соединены с выходами делителя, а выходы с первыми входами триггеров, выходы которых соединены с входами усилителя мощности, а вторые входы соединены с старшим разрядом делителя и входом делителя с управляемым коэффициентом деления, .выход которого

соединен с тактирующим входом регист-25 деленное на число В pa, а входы управления коэффициентом деления - с первыми выходами блока управления коэффициентом деления, вт рые выходы которого соединены с входом второго числа арифметическо-логического блока. Устройство применимо для управления многофазным шаговым двигателем. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства применительно к четырехфазному шаговому двигателю; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюст рирующие формирование сигнала на фазах двигателя. Для упрощения иллюстрации .на фиг. 2 изображены диаграммы для двухразрядного варианта схемы. Устройство содержит шаговый двигатель I, усилитель 2 мощности, распределитель 3 импульсов, триггеры k и 5, блоки 6 и 7 сравнения кодов, де лители 8, делитель 9 с управляемым коэффициентом деления, блок 10 управления коэффициентом деления, регистр 11, арифметическо-логический блок 12, инвертор 13. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии на выходах делителей 8, 9 и регистра 11 установ лен код 00..00,а на инверсных выхода делителя tt - код 11..11. Выход переноса устанавливает на управляющих входах арифметическо-логического бло ка 12 режим суммирования: первое чис

где m ло плюс второе число. На информационные входы регистра 11 поступает код 00..00 плюс второе число. Триггер Ц находится в состоянии 1, а триггер 5 установлен блоком сравнения кодов в состояние О. С поступлением тактовых импульсов на вход делителя 8 набор кодов на входах блоков 6 и 7 сравнения меняется (фиг. 2с1,о), и на входах .триггеров k и 5 формируются ШИМ сигналы, причем длительность импульсов на выходе триггера Ц уменьшается, а на выходе триггера 5 увеличивается (фиг. 21,ф . С помощью ШИМ происходит дробление шага шагового двигателя. Период следования импульсов Tf, равен времени одного цикла деления делителя 8. Количество импульсов одинаковой длительности, формирующих один квант дробления, рав но п, где п - коэффициент деления делителя 9. Длительность одного кванта дробления Т Количество т квантов дробления шага k равно 2 число разрядов регистра 11, а i может принимать значения от О до т. С поступлением каждого следующего импульса с выхода делителя 9 на тактирующий вход регистра 11 в регистре записывается код первого числа плюс код второго числа. При поступлении k-ro импульса на вход регистра 1 1 в регистр записывается код 11 .. 11 . Выход переноса арифметическологического блока 12 устанавливает режим: первое число минус второе число и подает сигнал на переключение обмотки, распределитель 3 импульсов переключает выход триггера k на усилитель 2 мощности противоположной фа зы. С приходом следующих 1с импульсов на вход регистра 11 длительность импульсов на выходе триггера увеличивается, на выходе триггера 5 уменьшается, причем передний фронт импульса определяется положением заднего фронта старшего разряда делителя 8 (фиг. 2а), а задний фронт импульса определяется моментом сравнения кодов на выходах делителя 8 и регистра 11 (фиг. 2Ь). При поступлении k-ro импульса на вход регистра 11 последний устанавливается в состояние 00..00. Выход переноса арифметическо-логического блока 12 устанавливает режим:первое. число плюс второе число. 5 Распределитель 3 импульсов переключает выход триггера 5 на усилитель мощности противоположной фазы. На фиг. 2е изображены диаграммы напряжений на фазах двигателя. Изменяя код второго числа можно управлять кратностью дробления шага. Для того, чтобы при малых скорос тях вращения с дроблением шага яко двигателя не успевал реагировать на каждый импульс, т.е. чтобы не наблю дались рывки и автоколебания, в схе му введен делитель частоты с управляемым коэффициентом деления 9 Он позволяет увеличить время нахождени якоря в фиксированном положении за счет повторения п-раз каждого импульса дробления (фиг. ), т.е. мо но уменьшить скорость вращения в п-раз, не ухудшая устойчивости и плавности движения. Формула изобретения Устройство для программного управ ления шаговым двигателем с дробление шага, содержащее блок электрического дробления шага с делителем, последо вательно соединенные распределитель импульсов и усилитель мощности, от личающееся тем, что, с ; целью изменения величины шага и расширения динамического диапазона скоростей,блок электрического дробления шага содержит делитель с управляемым 72« коэффициентом деления, блок управления коэффициентом деления, инвертор, регистр и арифметическо-логическ,|й блок, выход переноса которого соединен с распределителем импульсов и с входами выбора режима арифметическологи-ческого блока непосредственно и через инвертор, а информационные выходы соединены с информационными входами регистра, выходы которого соединены поразрядно с входом первого числа арифметическо-логического блока и с входами блоков сравнения кодов, другие входы которых соединены с выходами делителя, а выходы с первыми входами триггеров, выходы Которых соединены с входами усилителя мощности, а вторые входы соединены с старшим разрядом делителя и входом делителя с управляемым коэффициентом деления, выход которого соединен с тактирующим входом регистра, а входы управления коэффициентом деления - с первыми выходами блока управления коэффициентом деления, вторые выходы которого соединены с входом второго числа арифметическо-логического блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Vf 601666, кл. G 05 8 , 12..76. 2.Лученко В.Е. и Рубцов В.П. Электропривод с шаговыми двигателями Электропривод и автоматизация промышленных установок, 1978, т. 6, с. 67 рис. k2 (прототип).

957172