Устройство для управления шаговымэлектродвигателем

Союз СоветскихСоцнамиетическихРеспублик Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 801217(51)М. Кл, Н 02 Р 8/00 йеударстееиный квинтет СССР ао делан нзабретеннй к Отерытнв(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВ ЭЛЕКТРС 1 ДВИГАТЕЛЕМ Е 21 Изобретение относится к электроприводу и можетбыть использовано в системах автоматического управления с шаговыми двигателями, в частности в системах программного управления.Известно устрой:тво для управления шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов, усилители мощности, коммутирующие фазы двигателя, и преобразователи; код-аналог, связывающие выходы распределителя импульсовю с регуляторами напряжения на фазах двигателя 11.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ус 15 тройство для управления шаговым электродвигателем, содержащее узел формирования командных сигналов, блок управления двигателем, реверсивный распределитель импульсов, связанный через преобразователи код- аналог со входами регуляторов напряжения на фазах двигателя, и датчик положения ротора двигатеНедостатки известных устройств - низкая точность отработки шага и ограниченный диапазон рабочих частот, что связано с невозможностью одновременного использования дробления шага и обратной связи по положению.Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона рабочих частот.Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено синхронизатором и двумя схемами запрета, подключенными выходами ко входам распределител импульсов, первыми входами - к выходу узла формирования командных сигналов, а вторыми входами - к выходам синхронизатора, два входа которого соединены с выходами прямого и обратного движения датчика положения, а два других - с выходами узла .формирования командных сигналов.Такое выполнение устройства обеспе чивает работу шагового электродвигателя в замкнутом режиме с электричес 801217ким дроблением шага, что повышает точность, плавность движения и расширяет диапазон рабочих частот.На чертеже приведена структурная схема устройства применительно к четырехфазному шаговому двигателю.Устройство содержит узел 1 формирования командных сигналов, синхронизатор 2, схемы 3 и 4 запретаревер. сивный распределитель 5, импульсов, выходы которого подключены к блоку управления и шаговому двигателю 6, на валу которого через передаточный меха - ниэм 7 установлен импульсный датчик 8 положения со схемой 9 выделения направления движения, выходы которой подключены ко входам синхронизатора 2. Выходы реверсивного распределителя 5 связаны также со входами регуляторов 10 и 11 напряжения через преобразователи коданалог 12 и 13.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии по сигналу узла 1 формирования команд схемы 3 и 4 запрета не пропускают импульсы от схемы 9 выделения направления движения на входы реверсивного распределителя 5 импульсов, При этом распределитель 5 импульсов через блок управления 6 устанавливает некоторую комбинацию включенных фаз шагового электродвигателя, а преобразователи код-аналог 12 и 13 выра батывают на входах регуляторов 10 и 11 напряжения уставки, величина которых . определяется состоянием распределителя 5, Регуляторы напряжения устанавливают на включенных фазах двигателя постоянные напряжения (токи) и ротор фиксируется в положении, .определяемом комбинацией включенных фаэ и величинами напряжений (токов) на этих фазах. Такое состояние устройства не изменяется приснятии сигнала запрета со схем 3 и 4от узла 1., посколькуротор шагового дзигатедя неподвижен и импульсы от датчика8 не поступают. Выходы схемы 9 выделения направления движения соединенытаким оэразом, чтобы при перемещении ротора под действием внешних причинв ту или иную сторону импульсы от датчика 8 вызывали такое же пространственное пермещение результирующего магнитного полястатора, обусловленное изменением состояния распределителя 5 импульсов. При этом электромагнитный момент двигателя будет равен нулю,Для . создания электромагнитногомомента и приведения ротора в движение, 4 О 455055 ными частотами командных импульсов и импульсов обратной связи.Формируя на входах узла 1 команд необходимые команды и последовательности импульсов, можно обеспечить работуиагового электродвигателя в любом иэ предлагаемых режимов, получая при этом (в зависимости от назначения системы) слежение, позиционирование и программирование движения,Предлагаемое устройство при составляющем числе регуляторов напряжения и каналов коммутации блока управления: может быть использовано для управления например вперед, снимают сигнал запрета, поступающий от узла 1 формирования команд на схемы 3 и 4, и подают через синхронизатор 2 и схему 3 запрета на вход 6 распределителя 5 некоторое количество импульсов; число которых не превышает половины числа тактов коммутации распределителя 5. При этом вектор магнитного поля статора смещается в положение, вызывающее движение ротора вперед. Импульсы от датчика 8 положения через синхронизатор 2 и схему 3 запрета поступают на вход, распределителя 5, обеспечивая перемещение вектора магнитного поля статора синхронно с движением ротора и поддерживая внесенное рассогласование. Момент, развиваемый двигателем, пропорционален этому рассогласованию (числу импульсов, поданных на вход распределителя от узла формирования команд) и работа устройства в этом режиме эквивалента режиму двигателя постоянного тока. Изменяя число поданных на вход 6 распределителя 5 командных импульсов, т.е. изменяя величину рассогласования, обеспечивают разгон двигателя с заданным динамичес. ким моментом, в том числе с моментом, близким к максимальному.Ддя уменьшения электрическогомомента шагового двигателя в предлагаемом режиме (движение вперед) необходимо уменьшить величину рассогласования, что достигается подачей командных импульсов на вход Я реверсивного распределителя 5. Если. число импульсов равно числу импульсов, поданных первоначально на вход 8, то рассогласование равно нулю и момент двигателя также равен нулю. Подача на вход й большегочисла импульсов вызывает изменение знака электромагнитного момента, что соответствует .реверсу электродвигателя. Синхронизатор 2 служит для разделения во времени следующих с раэлич801217 Тир сно ИИПИ Заказ 104531Tб ул. Проектная,илиал ППП Пате г. У шаговым электродвигателем с любым числом фаз.Введение передаточного механизма 7, например редуктора, позволяет согласовать дискретность датчика и шагового двигателя, что расширяет функциональные воэможности устройства. формула изобретения Устройство для управления шаговым электродвигателем, содержащее узел формирования командных сигналов, блок управления двигателем, р 6 версивный распределитель импульсов, связанный через преобразователи код-аналог со входами регуляторов напряжения на фазах двигателя, и датчик положения ротора двигателя,отл ичающеес ятем, что, с целью повышения точности и раслирение диапазона рабочих частот, снабжено синхронизатором и двумя схемамизапрета, подключенными выходами ковходам распределителя импульсов, первыми - к выходу узла формирования командных сигналов, а вторыми входами -к выходам синхронизатора, два входакоторого соединены с выходами прямогои обратного движения, датчика поло О жения, а два других - с выходами узлаформирования командных сигналов,Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 15 % 47489 Э, кл. Н 02 Р 7/62, 1973.2. Луценко В. Е., Рубцов В. П. Электропривод с шаговыми двигателями. Итоги науки и техники, серия "Электроприводи автоматизация промышленных устад новок М., 1978, т. 6, 66-67 (прототип).