Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 1679 А РЕСПУБЛИ(55 Н 02 Р 8/00 ЕНИЯ К АВТО ри Ереванском специального союзного научтитута оптикоян и Г.Б.Мнао СССР1982.о СССР1983,СУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ И ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Кооператив "Сигма" иконструкторском отделеконструкторского бюро Всено-исследовательского инсфизических измерений%1061230, кл, Н 02 Р 8/00,Авторское свидетельствМ 1149367, кл. Н 02 Р 8/00,Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированных системах с дискретным электроприводом для электрического дробления шага (и-фаэного шагового двигателя, где гп =4, 6, 8, - четное число.Цель изобретения состоит в упрощении и повышении надежности.Устройство содержит нереверсивный счетчик 1, тактовый вход которого соединен с шиной высокочастотных импульсов тактирования 18, реверсивный двоичный счетчик 2, входы управления которого соединены соответственно с шинами низкочастотных импульсов тактирования 1 н реверса "Реверс" и установки в нулевое исходное состояние "Уст,0", элемент 3 сравнения кодов,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ДРОБЛЕНИЕМ ШАГА(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления шаговыми двигателями с четным числом фаз т = 4; 6; 8; Цель изобретения - упрощение и повышение надежности. Устройство содержит нереверсивный двоичный счетчик 1, шины высокочастотных и низкочастотных импульсов тактирования, реверса и обнуления, инвертор 4, а в каждом канале управления - последовательно соединенные логический элемент И 9, усилитель 10 мощности, соединенный с фазной обмоткой шагового двигателя, реверсивный двоичный счетчик 2, элемент сравнения кодов, шину единичного логического потенциала, первый 5 и второй 6 мультиплексоры 4 на 1, а также дешифратор 7, 1 ил. входы А и В которого соединены соответственно с выходами всех разрядов нереверсивного счетчика 1 и с выходами младших разрядов реверсивного счетчика 2, инвертор 4, вход которого соединен с выходом ВА элемента 3 сравнения кодов, первый мультиплексор 5, первый информационный вход которого соединен с выходом ВА элемента 3 сравнения, четвертый информационный вход - с выходом инвертора 4, а адресные входы - с выходами первого и второго старших разрядов реверсивного счетчика 2, второй мультиплексор 6, второй информационный вход которого соединен с выходом инвертора 4, третий информационный вход - с выходом ВА элемента 3 сравнения, а адресные входы - с выходами1679598 5 10 15 20 зом 30 35 40455055 первого и второго старших разрядов реверсивного счетчика 2, дешифратор 7, входы которого соединены с выходами со второго по последний старших разрядов реверсивного счетчика 2, шину 8 единичного логического потенциала, соединенную с вторым и третьим информационными входами первого мультиплексора 5 и с первым и четвертым информационными входами второго мультиплексора 6, логические элементы И 9.1 - 9.4, первые входы которых для нечетных каналов соединены с выходом первого мультиплексора 5, а для четных каналов - с выходам второго мультиплексора 6, вторые входы соответственно с выходами дешифратора 7, усилители 10.1 - 10.4 мощности, коммутирующие токи фазных обмоток 11,1- 11.4 шагового двигателя.Устройство работает следующим обраПосле подачи импульса обнуления нашину "Уст.0" реверсивный счетчик 2 устанавливается в нулевое исходное состояние, При этом выбираются первые информационные входы мультиплексоров 5 и 6, а также первый и последний выходы дешифратора 7 (т,е. на первом и т-ом его выходах устанавливаются единичные потенциалы, а на остальных выходах - нулевые логические потенциалы). В соответствии с требуемым направлением вращения двигателя к шине "Реверс" прикладывается единичный или нулевой логические потенциалы. Высокочастотные тактирующие импульсы непрерывно подаются на шину 1 устройства. В этом исходном состоянии устройства на выходах элемента 3 сравнения кодов и мультиплексора 5 устанавливаются нулевые потенциалы, а на выходе мультиплексора 6 - единичный потенциал. Благодаря этому в последней п 1-ой фазе двигателя устанавливается номинальный токн, а в остальных (гп)-фазах токи отсутствуют.По мере поступления низкочастотныхимпульсов тактирования на шину Ь на вы,. ходах младших разрядов счетчика 2 формируются двоичные коды, Эти коды сравниваются в элементе 3 сравнения с кодами выходных разрядов счетчиков 1. В результате этого на выходе ВА) схемы 3 сравнения возникают высокочастотные широтно-импульсно-модули ро ванн ые (Ш ИМ) сигналы с линейно и дискретно увеличивающейся скважностью, Они проходят через выбранный первый информационный вход мультиплексора 5, первый элемент И 9.1 и усилитель 10.1 к первой фазе 11.1 двигателя и создают в ней линейно-ступенчато нарастающий ток(до номинального его значения н), При этом через последнюю фазу продолжает протекать номинальный ток 1 н, во всех остальных фазах токи отсутствуют,После переполнения младших разрядов счетчика 2 на выходе первого из его старших разрядов возникает единичный потенциал. Это приводит к выборке вторых информационных входов мультиплексоров 5 и 6. В результате этого на выходе мультиплексора 5 устанавливается единичный потенциал, а на выходе мультиплексора 6 по мере заполнения единицами младших разрядов счетчика 2 формируются ШИМ - сигналы с линейно и дискретно уменьшающейся скважностью (из-за инверсии элементом 4 выходной информации элемента 3 сравнения), Благодаря этому через первую фазу протекает номинальный ток н, через последнюю фазу - линейно-ступенчато спадающий ток, а в остальных фазах токи отсутствуют.Аналогично описанному после каждого переполнения младших разрядов счетчика 2 его старшие разряды постепеннозаполняются единицами, В результате этого поочередно выбираются последующие информационные входы мультиплексоро 5 и 6, а также последующие пары 1,2 - 2,3- 3,4,. и т.д,) выходов дешифратора 7. Это приводит к коммутации по фазам 11 двигателя нулевых, номинальных или линейноступенчатых токов в зависимости отформируемых на выходах мультиплексоров5 и 6 потенциалов и ШИМ-сигналов, Благо-,даря этому ротор отрабатывает соответству-,ющие числа дробных. шагов, а вектор его результирующего момента описывает п 1- угольный годограф по полю двигателя,Реверсирование устройства осуществляется путем изменения ранее приложенного на шине "Реверс" логического потенциала на обратный, Частота низкочастотных тактирующих импульсов на шине Ь устанавливается в соответствии с требуемой рабочей скоростью данного двигателя при заданном коэффициенте дробления шага, а частота высокочастотных импульсов тактирования 1 выбирается, исходя из величины электромагнитной постоянной времени двигателя так, чтобы обеспечить допустимые пульсации тока,Коэффициент дробления основного шага двигателя определяется выражением Кд = 2.2", где и - число младших разрядов счетчика 2 и число разрядов счетчика 1.Число старших разрядов счетчика 2 определяется выражением Р = 1)+ од 2 , где в - число фаз двигателя и число выходов дешифратора 7. Число уровней квантования токов в фазах равно 2",Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным имеет более1679598 простую логическую структуру и содержитменьшее число элементов памяти, что позволяет значительно повышать надежностьфункционирования,Составитель В.АлфимовТехред М.Моргентал Корректор О,Кравцова Редактор Т,Куркова Заказ 3220 Тираж 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, 101 Формула изобретения Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага, содержащее нереверсивный двоичный счетчик, вход которого соединен с шиной высокочастотных импульсов тактирования, шины низкочастотных импульсов тактирования, реверса и установки в нулевое исходное состояние, инвертор, каналы управления по числу фаз, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные логический элемент И и усилитель мощности с выводами для соединения с фазной обмоткой шагового двигателя, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, введены шина единичногологического потенциала, элемент сравнения кодов, два мультиплексора 4 на 1, дешифратор и реверсивный двоичный счетчик, входы которого соединены соответственно с шинами низкочастотных импульсов тактирования, реверса и установки в нулевое исходное состояние, первая группа входов элемента сравнения кодов соединена с выходами разрядов нереверсивного двоичного счечтика, вторая группа входов - с выходами младших разрядов реверсивного двоичного счетчика, ад ресные входы мультиплексоров соединены соответственно с выходами первого и второго старших разрядов реверсивного двоичного счетчика, входы дешифратора соединены с выходами с второго по последний 10 старших разрядов реверсивного двоичногосчетчика, а выходы - соответственно с первыми входами элементов И всех каналов, первый информационный вход первого мультиплексора и третий информационный 15 вход второго мультиплексора соединены свходом инвертора и выходом элемента сравнения кодов, второй, третий информационные входы первого мультиплексора и первый, четвертый информационные входы 20 второго мультиплексора соединены с шиной единичного логического потенциала, четвертый информационный вход первого мультиплексора и второй информационный вход второго мультиплексора соединены с 25 выходом инвертора, выход первого мультиплексора соединен с вторыми входами элементов И нечетных каналов, а выход второго мультиплексора - с вторыми входами элементов И четных каналов.ь ЛЕю