Способ старт-стопного управления шаговым электродвигателем

(51) М. Кл,з Н 02 Р 8/00 Гасударственный комлтет СССР Опубликовано 30.01.82. Бюллетень4Дата опубликования описания 05.02.82ло делам нэебретеннй и открытий(72) Автор изобретения В. А. Федукин Московский институт электронной техники1Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам управления шаговыми электродвигателями, и может быть использовано в системах автоматического управления с щаговыми двигателями.Известен способ старт-стопного управления шаговым двигателем, обеспечивающий отработку единичных шагов без колебаний в конце шага. Данный способ основан на трехкратном реверсивном переключении обмоток двигателя в процессе движения на шаге, причем моменты включения фаз задаются как последовательность интервалов времени, выбираемая исходя из параметров привода 1.Недостатки указанного способа - низкая помехоустойчивость схем реализации из-за наличия элем=нтов временной задержки и низкий коэффициент полезного действия устройств.Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности способ старт-стопного управления шаговым электродвигателем путем поочередного подключения коммутатором обмоток на каждом шаге к источнику питания двигателя с одновременным снижением тока 2. С А Н И Е ( )9021 2Недостатки известного способа - слож.ность и низкий коэффициент полезного действия привода, обусловленный наличием четырех переключений во время движения ротора на шаге и при фиксации его.5 Цель изобретения - упрощение и увеличение коэффициента полезного действия.Поставленная цель достигается тем, чток исходной включенной обмотке шагового двигателя подключают смежную с ней обмотку на время отработки шага, после отработки половины шага снижают ток в обеих включенных обмотках и по окончании отработки шага отключают исходную обмотку,Такое построение способа упрощает и повышает коэффициент полезного действия привода за счет уменьшения количества переключений обмоток двигателя в процессе движения и фиксации ротора на шаге, вследствие чего снижаются требования к величине постоянных времени фазных обмоток и, следовательно, уменьшаются непроизводительные затраты мощности.На фиг. 1 представлены эпюры синхронизирующего момента, на примере четырехфазного двигателя, поясняющие сущностьтеля, что обеспечивает смешанную коммутацию фаз с чередованием парного и одиночного включения обмоток двигателя.Устройство работает следующим образом.При поступлении очередного тактовогоимпульса по шине 6 через элемент ИЛИ 5 переключается распределитель 4, обеспечивая через усилитель 3 мощности парное включение исходной и смежной обмоток двигателя 1. Двигатель разгоняется под действием 1 с моментов разгона М (фиг. 1). После отработки половины шага импульс с датчика 2 шагов переводит триггер 8 по счетному входу в нулевое состояние с высоким потенциалом на инверсном выходе, которым устанавливается пониженное напряжение на обмотках двигателя через регулятор 9 и усилители 3 мощности. При достижении ротором двигателя конца шага импульс с датчика 2 по счетному входу переводит триггер 8 в единичное состояние, восстанавливая номинальный уровень напряжения на обмотках, и через формирователь 7 фронта сигнала с прямого выхода триггера 8 и элемент ИЛИ 5 переключает распределитель 4 в состояние с одиночным включением смежной фазы двигателя. Ротор в исходном состоянии ждет поступления очередного тактового импульса по шине 6. Формула изобретения 30Способ старт-стопного управления шаговым электродвигателем путем поочередного подключения коммутатором обмоток на каждом шаге к источнику питания двигателя с одновременным снижением тока, отличаюз 5 бийся тем, что, с целью упрощения и увеличения коэффициента полезного действия, к исходной включенной обмотке двигателя подключают смежную с ней обмотку на время отработки шага, после отработки половины 40шага снижают ток в обеих обмотках и по окончании отработки шага отключают исходную обмотку.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 4 Мо 262221, кл. Н 02 Р 7/62, 1968.2, Авторское свидетельство СССРМо 426294, кл. Н 02 Р 7/62, 1972. 902194предлагаемого способа; на фиг. 2 - функциональная схема одного из возможных устройств, реализующих предлагаемый способ.Сущность способа заключается в следующем.Ротор шагового двигателя, нагрувенныйвнешним моментом М(фиг, 1), первоначально зафиксирован в точке О, при исходнойвключенной фазе а с амплитудным значением момента синхронизации М 1. Включением одновременно с фазой а смежной фазы бхарактеристика синхронизирующего момента смещается вправо на половину шага ипринимает положение а, б с амплитудой М.Ротор двигателя разгоняется, приобретая кинетическую энергию разгона, соответствующую заштрихованной площади Мр. По прохождении половины основного шага в точке 0 уменьшают ток в обеих включенных обмотках, амплитуда синхронизирующего момента при этом уменьшается до уровня 1 У((пунктирная кривая) и накопленная в процессе разгона кинетическая энергия расходуется на процесс торможения в течение второй половины шага. Коэффициент уменьшения амплитуды кривой синхронизирующего момента и выбирается из условий равенства энергий разгона и торможения (заштри.хованные площади юи Ют). При этом роторподходит к точке фиксации 02 с нулевым запасом кинетической энергии и фиксируется без колебаний в конце шага после отключения обмотки,Способ старт-стопного управления шаговым электродвигателем может быть реализован, например, устройством, схема которого приведена на фиг. 2.Шаговый электродвигатель 1 с датчиком2 шагов на валу подключен к выходамусилителей 3 мощности, связанных входамис выходами распределителя 4. Распределитель 4 входом подключен к выходу логического элемента ИЛИ 5, один вход которогосоединен с шиной 6 тактовых импульсов, авторой вход - с выходом формирователя 7,подключенного входом к прямому выходутриггера 8. Инверсный выход триггера 8 через регулятор 9 уровня возбуждения соединен с управляющим входом усилителей мощности, а счетный вход триггера - с датчикомшагов.Распределитель имеет число состояний,в два раза превышающее число фаз двига902194 фиг,1 фиг. 2 ь 3. Горняккас Редактор Заказ 124. Синицкая М. Янович3/67ВНИИПИпо д113035, Моилиал ППП СоставителТехред А. БоТираж 718Государственноголам изобретенийква, Ж - 35, РауПатент, г. Ужго КорректорПодписнокомитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5од, ул. Проектная,