Устройство для управления шаговым электродвигателем

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 3(51) Н 02. Р 8/00 41 ЕН ТВУ направления движения распределителяимпульсов, о т л и ча ю щ.е е с ятем, что, с целью повышения точностии устойчивости работы шаговогоэлектродвигателя, введены шесть элементов И-НЕ и ЭК-триггер, счетный и. вход которого подключен к выходу пе(рвого элемента И-НЕ, соединенногосвоими входами с входами Э и К-триггера, выходами второго и третьего. элементов И-НЕ и инверсными входамичетвертого и пятого элементов И-НЕ,подключенных прямыми входами к пря"мому и инверсному выходам тригГера,с выходами - к входам шестого элемента И-НЕ, связанного своим выходомс тактовым входом распределителя им".пульсов, соединенного входами направления движения с первьвии входамивторого и третьего элементов И-НЕ,подключенных вторыми входами к выходу генератора импульсов.(53) 621.313,13"133,3(088.8) (56) 1, Луценко .В.Е., Рубцов В.П, Электропривод с щаговыми двигателям Электропривод и автоматизация промыаленных установок, Т. 6. Итоги науки и техникиф, ВИНИТИ, 1978, с. 77-79.2. Авторское свидетельство СССР Р 532241, кл. Н 02 Р 7/62, 1977. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ 1 ИАГОВРМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ с кодовым датчиком на валу, содержащее генер тор импульсов, связанный с тактовым входом распределителя импульсов, и схему сравнения, подключенную входами к кодовому датчику и шинам за дания перемещения, а выходами нера венства входных сигналов - к входам 5 нешкод ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЭ АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕ 1050087 Адиненного входами направления движения с первыми входами второго и третьего элементов И-НЕ, подключенных вторыми входами к выходу генератора импульсов.На фиг.1 приведена Функциональная схема устройства; на Фиг.2 - временная диаграмма изменения угла поворота вала двигателя в конце отработки заданного перемещения. Устройство содержит приемник 1 кода и кодовый датчик 2 положения, соединенные со схемой 3 сравнения, которая управляет вместе с генератором 4 тактовых импульсов схемой 5 блокировки состоящей из шести элементов И-НЕ 6-11 и 3 К-триггера 12. Выход схемы 5 блокировки соединен с тактовым входом распределителя 13 импульсов, переключающего обмотки шагового двигателя 14, связанного механически с кодовым датчиком 2 положения,Устройство работает следующим образом.Рассмотрим работу предлагаемого устройства в режиме, когда частотауправления двигателя находится в диапазоне 2 Е р ( Е с 4 Ур, где ,частота собственных колебаний привода, Данный диапазон считается наиболее благоприятным для эксплуатации Форсированных и слабо нагруженных систем. Предположим, что,устройство отрабатывает. входную информацию (внешний код в прямом направлении. При этом внешний код больше кода с датчика положения (а)В) и на выходе 1 Больше. схемы 3 сравнения имеется сигнал единичного уровня, а па выходе Меньше - сигнал нулевого уровня, и каждый тактовый. импульс с выхода гене" ратора 4, проходя через элемент б, удерживает триггер 12 в состоянии, при котором на его инверсном выходе сигнал единичного уровня, и далее поступает через элементы 9 и 11 на тактовый вход распределителя 13 импульсов, вызывая его срабатывание и переключение обмоток шагового двигателя 14 для выполнения очередного шага в прямом направлении. Один шаг двигателя соответствует длине одного кодового участка в младшем разряде датчика 2 положения.Устройство обеспечивает работу шагового двигателя 14 в данном направлении до тех пор, пока не станут равными внешний код, поступающий с приемника 1 кода, и код с датчика 2 положения. В этом случае на выходах Больше и Меньше схемы 3 сравнения будет сигнал .нулевого уровня, тактовые импульсы от генератора 4 не пропускаются элементами б и 7 и шаговый двигатель 14 не получает команд на движениеОднако ротор двигателя продолжает совершать перемецения по инерции (фиг.2). Угол 30 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано ваналоговых и цифровых следящих системах с дискретным электроприводом.Известно устройство для управления шаговым электродвигателем, содержащее реверсивный распределительимпульсов, усилители мощности, коммутирующие фазы двигателя и датчикположения на валу двигателя 1).Недостатком устройства является 1 Онизкая надежность из-за отсутствияконтроля за отработкой заданногоперемещения.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результату 15к предлагаемому является устройство для управления шаговым электродвигателем с кодовым датчиком на.валу, содержащее генератор импульсов, связанный с тактовым входом распределителя импульсов, и схему сравнения,подключенную входами к кодовому датчику и шинам задания перемещения, а выходами неравенства входных сигналов - к входам направления движения распределителя импульсов 2).Недостатком, известного устройства является склонность к автоколебаниям после окончания отработки в силу того, что в обычном режиме работы шагового привода отработка каждого шага сопровождается затухающими колебаниями ротора двигателя.Кроме того, устройство имеет заниженную точность остановки двигателя, так как генератор импульсов35 запирается и двигатель останавливается только через каждые (и) шагов, где и - число тактов коммутации.Белью изобретения является повышение точности и устойчивости ра боты шагового электродвигателя.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления шаговым электродвигателем с кодовым датчиком на валу, содержащее 45 Генератор импульсов, связанный с тактовым входом распределителя импульсов, и схему сравнения, подключенную входами к кодовому датчику и шинам задания перемещения, а выходами неравенства входных сигналов - к входам направления движения распределителя импульсов, введены шесть элементов И-НЕ и ЭК-триггер, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И-НЕ, соединенного своими входами с входами Э и К-триггера, выходами второго и третьего элементов И-НЕ и инверсными входами четвертого ц пятого элементов И-НЕ, подключенных прямыми 60. входами и прямому и инверсному выходам триггера, а выходами - к взводам шестого элемента И-НЕ, связанного своим выходом с тактовым входом распределителя импульсов, саеНИИПИ дписное Филиал ППП "Патент поворота вала в первой полуволне колебательного процесса может дости. - гать величины, равной одному шагу (с двигателя. Очевидно, что в этом случае кодовый датчик 2 положения на какое-то время оказывается в позиции, 5 где,егб сигнал превышает входной ейгйал (а(в)., и на выходе Меньше схемы 3 сравнения появляется .сигнал единичного уровня. При установленной частоте управления Е очередной так товый импульс генератора 4 проходит через элемент 7 на триггер 12, но не поступает на распределитель 13, так как его не пропускает элемент 10. Следовательно, двигатель йе получит 15 команды на движение в обратном направлении, что в противном случае привело бы к возникновению автоколебаний в. системе.Своим задним фронтом этот тактовый импульс переводит триггер 12 в дру" гое состояние, при котором на входе элемента 10 оказывается сигнал едийичного уровня, а на вйоде элемента 9 - сигнал Йулевого уровня. Тем самым рассмотренная схема оказывается подготовленной к то(4 У моменту, когда двигатель .будет совершать вторую полуволну колебательного движения. При данном состоянии схемы, если датчик положения на какое-то время выйдет из эоны равенства кодов (а:з) в зону ав, то приходящийся на этот момент времени тактовый импульс, пройдя через элемент б, не прой-. дет через элемент 9, и двигатель 35 14 снова не получит команды на движение. Задним фронтом тактовый импульс переводит триггер 12 в исходное состояние, готовя схему к следукщей полуволне колебательного процесса1, Таким образом,в устройстве блокируютея тактовые импульсы на время, пока ротор шагового двигателя совер; шает затухающие колебательные движения за пределы зоны равенства кодов (а=в), тем самым предотвращая возникновение автоколебаний в системе.Если величина входного кода изменится в ту или другую сторону, .то схема 5 блокировки будет пропускать тактовые импульсы от генератора 4 на распределитель 13, начиная с пер" вого или второго тактового импульса в зависимости от того, в каком состоянии находится триггер 12.При соответствии единицы. младшего разряда кодовой информации одному шагу двигателя, последний способен останавливаться на любом за данном шаге, для которого внешний код равен внутренйему (а=в).Такое выполнение устройства по 1 вйшает каЧество работы системы, не допуская возникновения автоколеба" ний, повышает точность остановки двигателя при выполнении отработки, например, в три раза при четырехтактной коммутации обмоток двигателя, снижает время исполнения команды (отработки), уменьшает габариты и вес устройства за счет уменьшения передаточного отношения р(духтора от двигателя к кодовому датчику положения. город,ул.Проектная,4