Устройство для управления шаговым двигателем

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоцианистичесиикРеспублик и 944051(51) М. Кл. Н 02 Р 8/00 тЬВУАарстапеый кщввтат СССР ва даваи вэабрвтеивяв вткрытвВ(72) Авторы изобретени йман, Е. В. Мищенко и Б Заявител 5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫ ДВИГАТЕЛЕМ Изобретение относится к электротехе и может быть использовано в разных системах с шаговым электроприводом.Известно устройство для управле щаговыми двигателями, характеризующ еся тем, что для улучшения динамических характеристик к обмотке шаг вого двигателя на некоторое время подключается источник повышенного пряжения. После достижения током обмотки заданного значения источни повышенного напряжения отключается и к ней подключается основной исто ник,питания, поддерживающий номина ный ток в обмотке О. я чль 5 стройства являнием степени отке шагового аэно для актерисдвижения на низки Недостатком такого утся то, что с увеличефорсирования тока в обмвигателя, что целесообрлунвения динамических хик, ухудшается плавностотора шагового двигател частотах и возрастают резонансные колебания скорости,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для управления шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов, источники питания постоянного тока высокого и низкого уровней, функциональный преобразователь, вход которого соединен с входами распределителя импульсов, и многоканальный усилитель мощности, каждый канал которого включает в себя основной ключевой элемент, соединенный своим входом с выходом распределителя импульсов, вспомогательный ключевой элемент и разделительные диоды 21.Недостатком данного устройства управления щаговым двигателем является низкая плавность движения ротора шагового двигателя при высокой степени форсирования тока в обмотке в области средних и низких частот уп3 94равляющих импульсов, что снижает надежность механических узлов приводаи ухудшает качество движения рабочего органа привода, Снижение степениформирования тока в обмотке шаговогодвигателя для повышения плавностидвижения ротора шагового двигателяв области низких частот управляющихимпульсов приводит в рассматриваемомустройстве к ухудшению динамическиххарактеристик шагового двигателя.Цель изобретения - повышение плавности движения шагового двигателя.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве, содержащем распре"делитель импульсов, источники питания постоянного тока высокого и низкого уровней, функциональный преобразователь и многоканальный усилитель мощности с основным и вспомогательным ключевыми элементами, функциональный преобразователь выполненв виде расширителя импульсов с длительностью импульса, зависящей отчастоты входных импульсов, а в каждый канал усилителя мощности введенлогический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,первый вход которого соединен с выходом распределителя импульсов, второй - с выходом расширителя импульсов, а выход - с входом вспомогательного ключевого элемента.Такое выполнение устройства обеспечивает плавное нарастание и спадтока в обмотках шагового двигателяи регулирование степени их форсирования в зависимости от текущего значения частоты следования управляющих импульсов, что приводит к болееплавному движению ротора шаговогодвигателя в области низких частотпри сохранении динамических характеристик шагового двигателя,На чертеже представлена блок-схемаустройства для управления двигателем.Устройство для управления шаговым двигателем содержит источник повышенного напряжения 1, источник питания низкого уровня 2, распределитель импульсов 3, расширитель импульсов 4, основные ключевые элементы 5, вспомогательные ключевыеэлементы 6, разделительные диоды 7,образующие многоканальный усилительмощности, логические элементы ИСКДОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 и обмотку шагового двигателя 9.Устройство работает следующим образом. 4 ОУ 4Расширитель импульсов 4 преобразует значение периода управляющихимпульсов (частоту) в длительностьфорсировочного импульса, причем,чем меньше период управляющих импульсов (выше частота), тем большедлительность форсировочного импульса. При частотах управляющих импульсов, меньших некоторой частоты Г щ длительность форсировочного импульса равна нулю, а при частотах управляющих импульсов, выше некоторойчастоты Г, длительность форсировочного импульса равна периоду управляющих импульсов. Если частота управляющих импульсов меньше Гн, то припоступелении разрешающего сигнала свыхода распределителя 3 включаетсяосновной ключевой элемент 5 и токот источника питания низкого уровня2 протекает через обмотку 9 шаговогодвигателя, При этом на выходе логицеского элемента 8 формируется запрещающий сигнал, так как длительностьфорсировочного импульса равна нулю ивспомогательный ключевой элемент 6выключается. 8 таком режиме работыустройства ток в обмотке нарастаетплавно под действием источника 2 снизким уровнем напряжения. При про-падании разрешающего сигнала с выходараспределителя импульсов 3 ключевойэлемент 5 выключается, а на выходелогического элемента 8 формируетсяразрешающий сигнал, включающий ключеЗ 5вой элемент 6. При этом ток в обмотке 9 медленно спадает. Таким образом, при Г, С Г н процессы нарастанияи спадания тока в обмотках 9 двига- ЯОтеля относительно медленные, чтообуславливает плавное движение ротора двигателя. При частоте управляющих импульсов 1 нГ ( Г порядок работы ключевого элемента 5 остаетсябез изменения. Ключевой элемент 6 Я 5под действием выходного сигнала логического элемента 8 при включенномключевом элементе 5 включается навремя, равное длительности форсировочного импульса с приходом каждого управляющего импульса, а при выключенном ключевом элементе 5 - выключается на то же время, .При этом ток в обмотке 9 при ее включении ступенчатонарастает, а при выключении - ступенчато спадает. Количество и размерзначения ступеней тока определяетсяколичеством фаз шагового двигателяи числом тактов коммутации. При этом,5 9440 если число тактов коммутации .относительно велико, что имеет место для современных высокочастотных щаговых двигателей, то форма тока в обмотках 9 приближается к треугольной, что способствует плавному движению ротора шагового двигателя. При частоте управляющих импульсов Г ) 1 В ключевой элемент 6 включается и выключается синхронно с ключевым элементом 1 о 5, при этом обеспечивается максимальное форсирование переходных процессов в обмотке 9. Выбор значений частот ГИ и Г производится, исходя из электрических параметров ша В гового двигателя с учетом значений напряжений источников питания 1 и 2. Таким образом, степень форсирования нарастания и спадания тока в обмотках шагового двигателя зависит от рр текущего значения частоты управляющих импульсов, что обеспечивает плавность движения ротора шагового двигателя с сохранением высоких динамических характеристик шагового дви гателя. Использование предлагаемого ре- шения позволяет упростить и удешивить устройство управления шаговым двигателем, обеспечив при этом сохранение динамических характеристик шагового двигателя. 51 6формула изобретенияУстройство для управления шаговымдвигателем, содержащее распределитель импульсов, источники питанияпостоянного тока высокого и низкогоуровней, функциональный преобразователь, вход которого соединен с входами распределителя импульсов, и многоканальный усилитель мощности, каж. дый канал которого включет в себяосновной ключевой элемент, соединенный своим входом с выходом распределителя импульсов вспомогательныйключевой элемент и разделительныедиоды, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения плавности движения шагового двигателя, функциональный преобразователь выполнен ввиде расширителя импульсов с длительностью импульса зависящей отчастоты входных импульсов, а в каждый канал усилителя мощности введенлогический элемент ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ,первый вход которого соединен с выходом .распределителя импульсов, второй - с выходом расширителя импульсов, а выход - с входом вспомогательного ключевого элемента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Дискретный привод подачи станков, НИИМАШ, И., 1975, с. 48-54.2, Авторское свидетельство СССРМ 551788, кл, Н 02 Р 7/62, 1975