Устройство для управления шаговым двигателем

ъ О АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ пц 446938 Союз Соеетскик СоциалистическихРеспублик висцмое от авт. свидетельства(51) М. Кл,(6 22) Заявлено 28.09,72 (21) 1831835/2 Ю с присоединением заявкисударственный комитет вета Министров СССР(088,8) по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 17.06,75 72) Авторы изобретения Рубцов, В. С. Барышников, М. С, Зайдин, Е. А, Петрыкиц и В, М, Чинченко 71) Заявите,Специальное проектно-конструкторское и технологическоебюро низковольтного аппаратостроения Московского заводанизковольтной аппаратуры 54) УСХРОИС 1 ВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВ И ГАТЕЛ ЕМ20 бразом,входе, распрея 1 обеспечинапряжение,Известно устройство для управления шаговым двигателем, содержащее источник постоянного тока, к,одцому из лолюсов которого подключен регулятор напряжения с задатчиком уровня на входе, связанный своим выходом с общей точкой фаз двшателя, образующих многолучевую звезду, соединенную лучами с этим же,полюсом источника через встречно включенные разделительные диоды,С целью повышения быстродейсвия и кл,д. установлец трансформатор тока, перви иная обмотка которого включета между разделительными диодами и указанным полюсом источника, а вторичная обмотка, шунтированная стабилитроном и интегрирующей цепочкой, подключена ко входу регулятора напряжения отоследователыно и согласно с задатчиком, ,кроме того, вход регулятора напряжения может быть шунтирован дооолцительць 1 м стабилнт,роиом.На чертеже приведена структурная схема одного из,возможных вариантов устройства, состоящего из регулятора напряжения 1, под. ключенного к одному нз полюсов источника питания постояиного тока с напряжением К выход которого соединен с общей точкой фаз 2 двигателя, образующих многолучевую звезду, Каждый луч звезды соединен с этим же полюсомисточни,ка через встречно включенный разделительный диод 3. Фазы двигателя подключаются к другому, полюсу, источникаключевыми элементами усилителя мощности4 в,последовательности, задаваемой распределителем импульсов 5, ца,вход которого по 5 ступаюг,импульсы управления (у от внешнегокомандного устройства.Между разделительными диодами 3 и полюсами источника питания, к которому 1 подключен регулятор напряжения 1, включенапервичная обмотка 6 трансформатора тока.Вторичная обмотка 7 этого трансформатора,шунтированиая стабилитроцом 8 и интегрирующей цепочкой, состоящей,из диода 9, конденсатора 10 и,потенциометра 11, включенаетоследовательно и согласно с задатчикомуровня 12. Резистор 13, с которого снимаетсявстрешо приложенное им напряжение обрат.ной связи Ус, включен последовательно сфазами 2 двигателя, Вход регулятора напряжения 1 шунтирован стабилитроном 14.Если регулятор напряжения 1 - импульсный,то фазы 2 двигателя.совместно с усилителем4 шунтируют,диодом 15,При,использовании,в,качестве источникапитания выпрямителя к его полюсам подключают конденсатор 16.Схема работает следующим оПри отсутствии импульсов наделителя 5 регулятор напряженивает .ца включенных фазах 23пропорциональное разности напряжений:задатчика уровня О, и обратной связи ос =- ойос, где о - ТОк и общем ЯриВОде фаз двигателя, Я 9 - сопротивление .обратной,; связи, Регулятор напряжения собратной .б связью по току будет иметь свойства источ- ника тока, т е, обеонечивает аоддержание, заданного значения тока лри любых,возмож- .ных изменениях,как питающего напряжения, так нлараметровдвигателя;:1 ОРассматриваемое устройство представляетсобой статическую систему регулирования, следовательно, заданное значение тока будет яоддерживаться со статизмом, н,результате чего момент двигателя, пропорциональиый . 15 квадрату тока, будет резко уменьшаться при повышении частоты, являкпцейся основным возмущающим воздействием для системы стабилизации тока, Основная же цель. систем стабилизации тока - обеспечить доддержа. 2 О ние заданного значения момента, чтобы получить регулирование скорости шагового прпвода с постоянным моментом, Такой закон регулирования скорости шагового электро- привода обусловлен характеристиками меха- д 5 яизмов. Момент сопротивления указанных механизмовк которым относятся, например, механизмы подач металлорежущих станков,: не зависит от скорости, т. е, для полного использования шагового двигателя по быстроденствню и мощности необходимо регулирог "ть его скорость с лостоянным моментом.реоуемый закон регулирования скорости ооеспечивается введением в систему стабилизации тока дополнительного, регулирования по 35 возмущающему воздействию, в данном случае ло частоте управляющих импульсов 1,Для реализации закона регулнрэвання установлен трансформатор тока, вторичная обмоткакоторого, шунтированная стабилитроном 40 О и,ннтегрнрующей цепочкой 9, 10, 11, нключена последовательно в контур регулирования согласно с напряжением задатчика О,.11 ри подаче на вход распределителя 5 импульсов управления 1 по первичной, обмотке 45 б грансформатора тока будут проходить им.пульсы с частотой 1. 11 редположнм, что в исходном состоянии была включена какая-либо комоннация фаз 2. С приходом очередного импульса управления на распределитель 5 комбинация включенных фаз изменяется, по крайней мере одна нз включенных фаз 2 отключаемся. 1 ок в отключенной фазе протекаег через диод 3 и первичную обмотку б грапсформагара навстречу напряжению источника ппаяия О, о гдавая,прн этом накопленную фазой элек 1 ромагннтяу 1 о энергшо обратно в исчц гнпк питания если в кач итие источника пивиня используется выпрямитель, то для ьропускапия встречного ока его неооходимо шупнровдь конденсатором 10, запасаыщнм электромагнигную энергию азы).Ь момент .коммутации цазы 2 регулятор напряжения 1 заперт, дри этом к отключенной Фазе прикладывается встречное напряжение О. Такой режим, работы обеспечивается благодаря шунтированию стабилитроном 14 входа,регулятора 1. Ъж во вторичной обмотке 7 ърансформа 1 ора шроходит а направлении, обратном проводящему направлению стабилит. рона 8, обеспечивая ,заряд конденсатора 10 интегрирующей цепочки до постоянного уровня, равного напряжению стабилизации стабилитрона 8, и в проводящем направлении стабилитрона 14, закорачивая тем самым вход регулятора напряжения 1, Вход регулятора напряжения 1 будет закорочен до тех лор, дока ток в открытой фазе 2 соответственно в первичной 6 и вторичной 7 обмотках трансформатора ие спадает до нуля, По окончании процесса спадания тока в отключенной фазе,к включенным фазам будет приложено напряжение, приблизительно равное напряжению источника питания (в зависимости от схемы регулирования напряжения 1). Это напряжение будет вырабатываться регулятором 1 до тех дор, пока ток в общем приводе фаз двигателя не достигнет заданного значения,Таким образом, шунтирование входа регу. лятора 1 стабилитуоном 14 за счет разнесения во времени процессов спадания тока в отключенной фазе и нарастания во вновь включенной фазе обеспечивает повышение нааряжения на фазе во время;протекания указанных дроцессов до величины, равной К против У/2 в известных схемах, чю повышает быст родействие шагового привода при заданном напряжении источника питания или помоляет снизить установленную мощность источника питания и всех элементов устройства при заданном быстродействии.Разряд конденсатора 10 (диод 9 увеличивает .постоянную времени цепи разряда) до окончании процесса спадания тока в отклю. чениой фазе 2 увеличивает задающее напря. жение на величину:Удоф - аОЛС 1где я - коэффициент передачи потенциомет,ра 11;У в напряжен стабилизации стабилитроха 8;Я - полное сопротивление дотенциометра; С - емкость конденсатора 10,т. е.;пропорционально частоте управляющих импульсов, яомпенсируя тем самым статизм стабилизатора така стабилитрон 14 ограничивает задающее напряжение).Изменяя коэффициент передачи а, можно получигь требуемый закон изменения тока и соответственно момента в функции частоты управления , максимально приблизив его к закону изменения от скорости момента сопротивления механизма. В частности, в устройстве можно обеспечить не только аста 1;ическую характеристнку тока в функции частоты, т, е. :комяепсировать статизм, но и обеспечить рост тока с частотой, что необходимо, напри446938 Предмет изобретения Составитель Н. Сухоярская Редактор Л. Цветкова Техред Т, Миронова Корректор 3. Тарасовааж Ф 2 одписное овета Министров СССР ткрытнйнаб., 4 Предп Патента, Москва, Г.59, Бережковская наб.,мер, для механизмов с моментом нагрузки типа вязкого трения.Максимальное приближение частотных характеристик шагового привода в предлагаемом устройстве к характеристике механизма повышает быстродействие и к. п, д, привода и снижает установленную мощность его элементов,Очевидно, что предлагаемое устройство может быть выполнено на любых элементах с любым регулятором напряжения н при любой отрицательной обратной связи в регуляторе,1, Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее источник постоянного така, к одному из полюсов которого аодключен регулятор напряжения с задатчеком уровня на входе, связанный своим выходом с об.щей точкой фаз двигателя, образующих мно.голучевую звезду, соединенную лучами с 5 этим,же полюсом источника через встречновключенные разделительные диоды, о т л и.чающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и к.п,д., установлен трансформатор тока, первичная обмотка которого 10 включена .между разделительными диодами иуказанным полюсам источника, а вторичная оомотка, шунтированная стабилитроном и интегрирующей цепочкой, подключена ко входу регулятора .напряжения последователь но и согласно с задатчиком.2, Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что вход регулятора напряжения шунтировая дополнительным стабилитроном.