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

() УСТРОЙСТВО для УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ДРОБЛЕНИЕМ ШАГА

I

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления с шаговыми двигателями, и может быть использовано в дискретных системах автоматического управления.

По основному авт. св. № 90978 + известно устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага, содержащее распределитель импульсов, связанный выходами со входами усилителей мощности, коммутирующих фазы двигателя и блок дробления шага, включающий в себя многопрограммный распределитель импульсов, реверсивный счетчик, одновибратор, триггер управления, реверсивный делитель и две группы двухвходовых элементов Иу одна из которых подключена первыми входами к выходам распределителя импульсов, вторыми входами элементов, взятых через один - к выходам одного из разрядов кольцевого регистра сдвига и выходами к входам-усилителей мощности, а другая группа элементов И

соединена выходами с входами каждого разряда кольцевого регистра сдвига, первцми входами с выходами каждого разряда реверсивного счетчика, а вторыми входами с выходом одновибратора, связанного своим входом со счетным входом реверсивного счетчика и прямым выходом триггера управления, подключенного инверсным выходом к счетному входу делителя,, соединенного своим

to выходом со счетным входом распределителя импульсов Л .

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что

15 оно обеспечивает управление шаговым двигателем лишь с четным числом фаз (., 6, 8...)

Цель изобретения - расширение функ

20 циональных возможностей устройства путем обеспечения режима дробления шагов шагового двигателя с нечетным числом фаз (, 5.. 7...). указанная цель достигается тем, что в устройство по авт. св. № .введены дополнительная группа элеме тов И, элементы ИЛИ по числу фаз двигателя и кольцевой регистр сдвига, выходы которого подключены к первым входам дополнительных элементов И, связанных вторыми входами с выходами распределителя импульсов а выходами - с первыми входами элементов ИЛИ, подключенных вторыми вх дами к выходам первой группы основных элементов И, а выходами - к вхо дам усилителей мощности. Такое выполнение устройства обес печивает возможность дробления шага шагового двигателя с любым нечет ным числом фаз (, 5, 6,...). На фиг. 1 приведена функцио льная схема устройства применительно пятифазному шаговому двигателю; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов, соответствующие кратности дробления шага N. Предлагаемое устройство {фиг. 1) содержит распределитель 1 импульсов усилитель 2 мощности, коммутирующие фазы 3 шагового двигателя, связанные входами с выходами логических элементов ИЛИ k. Первые входы элементов ИЛИ k подключены к выходам соответствующих элементов И 5 первой группы, а вторые входы - к выходам соответствующих элементов И 6 третьей группы. Первые входы элементов И 5 объединены и подключены к прямому выходу одного из разрядов кольцевого регистра 7 сдвига, а пер вые входы элементов И 6 объединены и подключены к инверсному выходу этого же разряда. Вторые входы элементов И 5 и 6 подключены к соответ ствущим выходам распределителя 1 импульсов. Входы каждого разряда кольцевого регистра 7 сдвига подклю чены к выходам второй группы двухвходовых логических элементов И 8. Первые входы элементов И 8 подключе ны к выходам соответствующих разряд реверсивного счетчика 9. а вторые входы объединены и подключены к вых ду одновибратора 10. Вход одновибратора 10 и счетный вход реверсивно го счетчика 9 соединены с прямым выходом триггера 11 управления, инверсный выход которого подключен к счетному входу реверсивного делителя 12, представляющего собой реверсивное пересчетное устройство. Установочные входы всех счетных элементов устройства подключены к шине У1 установки исходного состояния. Входы выбора направления движения распределителя 1 счетчика 9 и делителя 12 подключены к шине У2. Счетные входы триггера 11 и кольцевого регистра 7 сдвига подключены соответственно к тактовым шинам Т1 и Т2. Устройство работает следующим образом. Подготовка устройства к работе осуществляется путем подачи на шину У1 сигнала установки в исходное состояние. При этом регистр J, счетчик 9, триггер 11 и делитель 12 устанавливаются в нулевые исходные состояния, а распределитель 1 - в положение, при котором в единичном логическом состоянии находятся первые два из его выходов, например, для пятифазного двигателя выходы Вых. 1 и Вых. 2 (фиг. 1). В соответствии с требуемым направлением вращения к шине У2 прикладывается единичный или нулевой сигнал. Первоначальное нулевое состояние кольцевого регистра 7 сдвига обеспечивает на нулевом выходе триггера его первого разряда единичный потенциал , а на его единичном выходе нулевой потенциал. Это состояние не нарушается и после подачи на шину Т2 импульсов высокой частоты. Зти потенциалы первого разряда регистра 7, взаимодействуя с единичными потенциалами Вых. 1 и Вых. 2, вырабатываемыми распределителем 1 (фиг. 2) создают на выходе соответствующего элемента ИЛИ k единичный потенциал. Усилитель мощности 2 данной фазы обеспечивает при этом протекание в ней максимального значения тока Iv,. При поступлении на шину Т1 первого тактирующего импульса низкой частоты (фиг. 2) триггер 11 управления переходит в единичное состояние. От положительного перепада напряжения на его прямом выходе запускается реверсивный счетчик 9 и в его первом разряде записывается единица, т.е. устанавливается код 10.00. .От этого же перепада напряжения запускается одновибратор 10 и через определенную задержку, превышающую время переходных процессов триггеров, вырабатывает на своем выходе единичный импульс и тем самым обеспечивае передачу первого кодового набора, счетчика 9 через элементы И 8 и регистр 7. Это приводит к созданию в регистре 7 режима высокочастотной циркуляции по разрядам указанного кода и, стало быть, генерации импульсов со скважностью на прямом выходе первого разряда и со скважностью /3 на его инверсном выходе. Эти импульсы, проходя через элементы И 6, и ИЛИ i, И 5 и ИЛИ к усили телям 2 мощности, создают токи величиной 3/ 1ц - в Первой фа.зе и /k - во второй фазе (i и ig н фиг. 2). Во втором такте работы устройства триггер 11 переходит в нулевое состояние. От положительного перепа да напряжения на его инверсном выходе запускается делитель 12, ив нем записывается число один. В последующих нечетных тактах поступления импульсов на шину Т1 аналогично описанному первому такту происходит потактное изменение (и одновременная передача в регистр 7) кода счетчика 9: 1100; 1110; 1111. Это приводит к потактному уменьшениго тока в первой фазе (-т 0) и его одновременному увеличению во второй фазе (-f-- 1н ; Зц1 нВ течение всего последнего (из этого полуцикла) нечетного такта все триг геры регистра 7 находятся в единичных состояниях, несмотря на непрерывное поступление на шину Т2 высокочастотных импульсов. В последующих четных тактах посту ления импульсов на шину Т1, аналогично описанному второму такту, происходит подсчет импульсов в делителе 12 до N. Одновременно с поступлением последнего импульса на выходе переноса делителя 12 формируется еди ничный импульс, который поступает на тактовый вход распределителя 1 и изменяет его состояние. Начиная с этог момента, единичные потенциалы оказываются на Вых. 2 и Вых. 3 распределителя 1. Одновременно с этим в делителе 12 восстанавливается первоначальное нулевое состояние, поскольку он осуществляет 1деление на . Этим завершается первый полуцикл функционирования устройства, при котором за четыре такта поступления им пульсов на шину Т1 в первых двух фазах двигателя осуществляется четырех ступенчатое изменение тока (уменьшение в первой фазе и одновременное увеличение во второйфазе), Ступенчатое изменение тока в смежных фазах двигателя приводит к ступенчатому повороту суммарного вектора электромагнитного момента и соответственно ротора. В результате ротор отрабатывает четыре дробных шагов, величиной АФ- N - 4 где (Х-ос величина основного шага. Второй полуцикл функционирования устройства аналогичен рассмотренному . первому, с той лишь разницей, что происходит потактное изменение числа единиц в счетчике 9:1110, 1100; 1000; 0000. Это приводит к линейноступенчатому 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,. и 1, условно иллюстрируют процессы ступенчатого изменения токов в соответствующих фазах (в результате потактного формирования широтно-модулированных сигналов на инверсном и прямом выходах первого разряда кольцевого регистра 7 сдвига), которые имели бы место в том случае, если бы на всех выходах (Вых. 1 - Вых. 10) распределителя 1 одновременно присутствовали единичные потенциалы. Графики О Ту и 1 на (фиг. 2) иллюстрируют изменение сигналов соответственно на прямом и инверсном выходах триггера 11 управления. Кривые ц, ij, л и ij отображают действительный ход ступенчатого изменения токов а соответствующих фазах.двигателя при реальной циклограмме парного переключения выходов распределителя 1. Рев.ерсирование предлагаемого устройства осуществляется путен измене-. ния ранее приложенного на шине У2 логического потенциала на обратное. При этом изменяется на обратный описанные выше процессы изменения кодов в распределителе 1, счетчике 9 и дели теле 12 (фиг. 2). Частота тактирующих импульсов на шине Т1 устанавливается в два раза выше требуемой рабочей частоты, а

частота тактирующих импульсовна шине Т2 выбирается, исходя из величины электромагнитной постоянной времени данного двигателя, чтобы обеспечить допустимые пульсации тока при осуществляемо широтно-импульсной модуляции фазных напряжений.

В общем случае коэффициент дробления шага и число разрядов регистра 7 и счетчика 9 может быть равно .

Предлагаемое устройство пригодно для управлен ия шаговым двигателем с любым нечестным числом фаз m.3.

Формула изобретения

Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага по авт. св. N 90978, отличающе57 0 и

я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены дополнительная группа элементов И, элементы ИЛИ по числу фаз двигателя 5 и кольцевой регистр сдвига, выходы которого подключены к первым входам дополнительных элементов И, связанных вторыми входами с выходами распределителя импульсов, а выходами to с первыми входами элементов ИЛИ,

подключенных вторыми входами к выходам первой группы основных элементов И , а выходами - к входам усилителей мощности.

Источники информации, принять1е во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке ff 295б970/2 -07, кл. Н 02 Р 8/00, 1980.

9t,iJ etnj Виг f I . анлАймд I

НЁ

I j... 7

ш

fJ-о о I

ч.S

У/

V.-ij-WV.-«j j 4-v Vi4j-u -Vj

« ч «а е ч

Сз «а Ъ « 5 Л « . Ь fv. «О

. ai.«ilSII«lll s

«41 M

es la

«a 4i

Vb

«M ,