Усилитель мощности для управления шаговым двигателем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 8/О 5) м ПИ В довательский и периферийного В,Мотро.П, Дискретн электротерм ергоатомизд лектропеских ус 986, с. 3 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(56) Патент СССР М 505396кл. Н 02 Р 7/62, 1970.Соколов М.МРубцов ВЭ ривод механиэмоч тановок. - М.: Э1 б - 39. ЗОБРЕТЕНИ(54) УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ДЛЯ УПРАЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в шаговых электроприводах периферийных устройств вычислительной техники, станков с программным управлением и промышленных роботов. Цель изобретения состоит в расширении эксплуатационных возможностей усилителя путем использования его для двигателя с магнитно-связанными фазами. Усилитель содержит каналы по числу пар фаз, каждый из которых включает две магнитносвяэанные фазы 1 и 2 двигателя, управляе1644351 Изобретение относится к управлениюэлектрическими машинами и может бытьиспользовано в дискретном электроприводе с двигателем, имеющим магнитно-связанные фазы.Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей путем использования для двигателей с магнитно-связанными фазами, а также повышениебыстродействия,На чертеже приведена функциональнаясхема усилителя мощности,Усилитель содержит каналы, каждый изкоторых связан с двумя магнитно-связанными фазами 1 и 2 двигателя и включает в себяосновные ключи 3 и 4, ключ 5 фармировки,разделительный диод 6 и узел 7 управленияключом форсировки (УКФ).Последний может быть выполнен с использованием различных физическихпринципов, например управление можетосуществляться в функции времени, частоты, уровня тока.В дальнейшем рассмотрение усилителяпроводится для случая управления ключомфорсировки в функции тока фазы.Узел УКФ в этом случае выполнен накомпараторе 8, В него также входят датчик9 тока, задатчик 10 тока и имеется обратнаясвязь на резисторе 11.Фазы 1 и 2 соединены с основными ключами 3 и 4 соответственно, а вторыми выводами - между собой, с ключом 5 форсировкии через диод 6 - с шиной источника низкогоуровня 01, Ключи 3 и 4 вторыми выводамисоединены между собой и через датчик 9тока - с общей точкой усилителя. Выходдатчика 9 тока подключен к первому входукомпаратора 8. К второму входу компаратора 8 подключены задатчик 10 тока и резистор11; осуществляющий обратную связь с выхода ключа 5 форсировки. эом. мые основными ключами 3 и 4 и ключом 5 форсировки от источников высокого и низкого уровня, разделенных диодом 6, Ключ форсировки 5 управляется узлом 7, состоящим из компаратора 8, на входах которого сравниваются сигналы датчика 9 тока и задатчика 10 тока, Узел 7 обеспечивает режим импульсной стабилизации тока фазы за счет Усилитель работает следующим обра 5 10 15 20 25 30 35 40 45 обратной связи с помощью резистора 11 с выхода ключа 5 форсировки на, вход компаратора 8, Объединение в каждом канале двух магнитно-связанных фаз позволяет сократить аппаратурные затратыповышение среднего значения тока фазы в режиме импульсной стабилизации увеличивает диапазон частот шагового двигателя. 1 з,п. ф-лы, 1 ил,В зависимости от способа коммутации фаз в исходном состоянии часть фаэ двигателя находится под током и шаг двигателя осуществляется за счет переключения тока из фазы 1 в фазу 2 (или наоборот) или отключения фазы, находившейся в исходном состоянии под током,Предположим, что под током находится фаза 2 1-го канала, а шаг осуществляется переключением тока иэ фазы 2 в фазу 1, 8 исходном состоянии в фазе 2 протекает ток удержания от источника низкого уровня 01 к общей точке усилителя по цепи 6 - 2 - 4 - 9.В дальнейшем работа усилителя осуществляется в одном иэ двух режимов, задаваемых уровнем на выходе задатчика 10 тока. При необходимости вращения двигателя с высокой частотой, т.е. с обеспечением форсировки, уставка на выходе задатчика 10 тока устанавливается на высоком уровне, в диапазоне низких частот, когда форсировка не требуется - на нулевом уровне. Это может быть осуществлено изменением уровня опорного напряжения Оз или любым другим известным способом.Сначала рассматривается режим работы с форсировкой.В этом режиме уставка задатчика 10 тока равна или несколько меньше тока удержания, поэтому компаратор 8 находится в состоянии, обеспечивающем закрытое состояние ключа 5 форсировки.При совершении шага сигнал Е принимает значение "Лог.1", а Г 1 - "Лог.0" ключ 4 закрывается, ключ 3 открывается и направление магнитного потока, сцепленного с фазами 1 и 2, начинает изменяться на противоположное. Первоначально происходит рекуперация энергии электромагнитного поля, ток протекает во встречном направлении - от общей точки усилителя к источнику высокого уровня 02 по цепи 9- 3 - 1 - 5. Одновременно с переключением ключей 3 и 4 узел 7 открывает ключ 5 форсировки, так как сигнал датчика 9 тока скачком1 б 44351 же элементов - ключа форсировки 5 и узла 7 УКФ. Процессы в.фазе 2 протекают аналогично описанным для фазы 1.При работе в области низких частот, т,е, когда форсировка тока фазы не требуется, уставка задатчика 10 тока равна нулю, что обеспечивает состояние компаратора 8, при котором ключ 5 форсировки закрыт независимо от уровня тока фазы, Ток в фазе протекает от источника низкого уровня 01, например, по цепи 6 - 1 - 3 - 9 и имеет гладкую форму, что уменьшает колебания скорости. Рекуперация при отключении одной иэ фаэ осуществляется на источник высокого уровня 02 через включаемую фазу, например, по цепи 9 - 4 - 2 - 5,Формула изобретения Составитель В.АлфимовТехред М.Моргеитал Корректор Н.Король Редактор М,Бланар Ззкзэ 1247 Тираж 355 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат."Патент"; г, Ужгород, ул.Гагарина, 101с изменяется и становится менее уровня эадатчика 10 тока, что вызывает переключение компаратора 8. Открывание ключа 5увеличивает уровень задатчика 10 тока засчет обратной связи через резистор 11, 5По окончании рекуперации ток фазы1 меняет знак и начинается его форсированное нарастание. Схема обеспечиваетиспользование одной и той же цепи из элементов 9 - 3 - 1 - 5 как для тока рекуперации, так и для рабочего тока фазы,Ключ 5 форсировки открыт, пока не достигнут уровень тока, установленный задатчиком 10 тока. При достижении его ключ 5закрывается. Фаза 1 отключается от источника высокого уровня 02 и подключаетсячерез разделительный диод б к источникунизкого уровня 01, при этом ввиду изменения тока через резистор уставка задатчика10 тока уменьшается. Под действием ЭДС 20вращения ток фазы 1 начинает уменьшаться и в момент, когда он достигает уровняэадатчика 10 тока, компаратор 8 переключается и снова включает ключ 5.Фаза 1 снова попадает под действие 25напряжения форсировки.Далее процесс повторяется, обеспечивая при совершении шага импульсную стабилизацию тока фазы, при этом зз счетфорсированного нарастания тока повышеется среднее значение тока фазы и, тем самым, быстродействие двигателя,В процессе отработки вага ЭДС вращения меняет знак и при очередном закрыванииключа 5 спадание токе уже не происходит. 35Процесс импульсной стабилизации прекращается и завершение шага сопровождаетсянарастанием тока в фазе 1 под воздействием источника 01 и ЭДС вращения.При очередном переключении сигналы 40управления принимают значения Е"Лог.0", В - "Лог,1", фаза 1 выключается, ав фазе 2 начинается процесс рекуперации,а затем форсированного нарастания тока.При этом вследствие противофазного харзктера работы обмоток 1 и 2, указанныепроцессы обеспечиваются с помощью тех 1. Усилитель мощности для управления шаговым двигателем с четным числом фзз, содержащий каналы по числу пар фаэ, каждый иэ которых включает в себя два основных ключа, связывающих фазы с абщей шиной через датчик тока, ключ форсировки, соединяющий общую точку фвэ с выводом источника питания и узел управления ключом форсировки, соединенный выходом с ключом форсировки, о т л и ч з ю щ и й с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем использования для двигателей с магнитно-связанными фазами каждой пары, все ключи выполнены в виде встречно-параллельно соединенных диода и транзистора, и дополнительно введен диод, соединяющий общую точку фзэ с выводом низкого напряжения источника питания.2. Усилитель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия, узел управления ключом форсировки включает в себя компаратор, один вход которого соединен с датчиком тока, другой - с задатчиком тока и через резистор - с общей точкой фаэ, а выход - с управляющим входом ключа форсировки.