Устройство для управления шаговым электродвигателем

СаоЭ СОВЕТСКИХСОЦИДЛИСтИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 91 (11) ГОС Фиг.1 АРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ и ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБРЕ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 121) 2483155/24-07,56) 1. Рубцов В.П, и др. Системы ссиловыми щаговыми двигателями дляметаллургической промыщленности,И. "Энергияф, 1967, с. 54-59,2. Авторское свидетельство СССРВ. 474893, кл. Н 02 Р 8/00, 1973.54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯЮАРСВЬИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, содержа-.щее распределитель импульсов и мно-гоканальный усилитель мощности, каждый канал которого включает в себяключевоЯ элемент с блоком управле-. ния током Фазы двигателя и преобразователь код-аналог с входным регистром уровня тока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью улуч.щения энергетических характеристик,в.блок управления током фазы двигателя введены КЗ-триггер, элемент задержки с регистром .кода задержки иэлементы И, подключенные своими первыми входами к вйходам регистрауровня тока, выходами - к входампреобразователя код-аналог, а вторыми входами - к выходу триггера,соединенного входом К - с выходомраспределителя, а входом - с выходомэлемента задержки, подключенногосвоим управляющим входом к выходублока управления током Фазы двигателя.Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводус шаговым двигателем, и может бытьиспользовано в системах цифровогоуправления станками.Известно устройство для управления шаговым электродвигателем, содержащее распределитель импульсови многоканальный усилитель мощности,каждый канал которого включает.ключевой элемент с блоком управления 10током фазы двигателя 1),Недостатком указанного устройства является невозможность изменения в процессе работы тока в.фазахдвигателя, что ухудшает энергетические показатели привода,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для управления шаговымдвигателем, содержащее распределитель импульсов и многоканальныйусилитель мощности, каждый каналкоторого включает ключевой элементс блоком управления током фазы двигателя и преобразователь код-аналог с входным регистром уровня тока 23.Недостатком указанного устройства является жесткая программа регу"лирования тока в фазах двигателя,которая не может быть изменена припереходе с одного режима работы на;другой, что также приводит к ухудшению энергетических показателейпривода.цель изобретения - улучшение энер гетических характеристик,Указанная цель достигается тем,что в блок управления током Фазыдвигателя введены КЯ-триггер, элемент задержки с регистром кода задержки и элементы И, подключенныесвоими первыми входами к выходам регистра уровня тока, выходами - квходам преобразователя код-аналог,а ВтОРыми входами к выходу триг 45гера, соединенного входом й с выходом распределителя, а входом Яс выходом элемента задержки, подключенного своим управляющим входомк выходу блока управления током фазы двигателя.Такое выполнение устройства позволяет управлять моментом, развиваемым двигателем, и соответственнорасходом энергии, потребляемойдвигателем, т,е, улучшить энергетические характеристики привода.На Фиг, 1 представлена Функциональная схема устройства для управления электрическим шаговым двигателем, на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов на элементах схемы.Устройство (фиг, 1) содержит высоковольтный источник 1, соединенный через управляемый переключатель2 с Фазой 3 шагового двигателя и 65 узлом формирования разрядного тока 4Другой конец фазы 3 соединен с шунток 5 и блоком управления 6 током Фазы двигателя, включающим кокпаратор 7, соединенный выходок с входом В сумматора 8, управляющим входом программируемого элемента задержки 9 и одним из входов элемента И 10. Выход сумматора 8 соединен с прямком входом,компаратора 7, Вход Б сумматора 8 связан с выходом преобразователя код-аналог 11, входы которого соединены с выходами регистра 12, подключенного входами к ЭВМ или программному устройству. Вход А сумматора 8 соединен с выходом преобразователя код-аналог 13, входы которого соединены с выходами элементоь И 14. Одни из входов элементов И 14 связаны с выходами регистра 15, подключенного входами к ЭВИ,. а другие - объединены между собой и связаны с единичным выходОм триггера 16, вход к которого свя.- зан с выходом распределителя (не по-. казан), другим входок элемента И 10 и управляющим входом узла управления 4 разрядным током фазы двигателяеВход Я триггера 16 соединен с выходом элемента задержки 9, входы которого соединены с выходами регистра кода задержки 17, также подключенного входами к ЭВЙ.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии с выхода распределителя поступает сигнал логического нуля, который, запирает элемент И 10, что обеспечивает отключе- ние Фазы 3 шагового двигателя от источника питания 1 запертым ключевым элементом 2. На инверсном входе компаратора 7 напряжение равно нулю (равен нулю ток фазы), а к прямому входу компаратора 7 приложено напряжение Б (фиг. 2) .Напряжение О на прямом входе компаратора 7 всегда определяется формулойОгО+Ои Фгде Б - напряжение на выходе преобразователя код-.аналог 13,- напряжение на выходе преобразователя код-аналог 11;0 - напряжение на выходе комМпараторав - коэффициент передачи сумма-тора.При поступлении с распределителя сигнала логической единицы триггер 1 16 устанавливается в положение, при котором с его выхода сигнал логической единицы поступает на входы элементов И 14, разрешая Прохождение кода с регистра 15 на входы преобра3 10236эователя код-аналог 13 в результате чего на прямом входе компаратора7 вырабатывается сигнал (фиг. 2)+в+ 0 квф. 5Одновременно сигнал логическойединицы с выхода коммутатора поступает на управляюшия вход узла управления 4- разрядным током Фазы двигателя и на один из входов элемента 10И 10, Сигнал логической единицы свыхода элемента И 10 включает. управляемый переключатель. 2, которыйподключает высоковольтный источникнапряжения 1 к Фазе 3 шагового двигателя. Ток Фазы двигателя 1(Ф) нарастает по .закону.Ю= (1.е )20где Ц - напряжение источника,й = Р +Н - суммарное активное соО щпротивление фазы двигателя и шунта,Ь - индуктивность Фазы Двигателя.При достижении током Фазы значенияф агде 1 ф - максимальное значение то- . З 0ка Форсировки,на выходе компаратора 7 появляетсянулевой сигнал., а на его прямом входе напряжение становится равнымц, Ое . 35вОдновременно нулевой сигнал с выхода компаратора 7 поступает на уп 1 равляющий вход элементазадержки9 и на один иэ входов элемента И 10. 40На выходе элемента И 10 появляетсясигнал логического нуля, запирающий ключевой элемент 2. Энергия,запасенная в Фазе 3, разряжаетсячерез шунт 5, обшую точку схемы и 45узел управления 4 разрядным токомфазы двигателя, При сигнале логи-ческой единицы на выходе распределителя сопротивление узла 4 пре-.небрежимо мало, , : 50Ток разряда Фазы двигателя 3определяется ФормулойВИз фТак как сопротивление Й мало,то процесс разряда протекает с меньшей скоростыс, чем процесс нарастания тока в Фазе (Фиг. 2), Ои будет продолжаться до тех пор покаток. не достигнет значенияОиъ 60ш,юю е вФ" йшНа прямом входе С компаратора 7,напряжение увеличивается до значения 0 (Фнг, 2). Сигнал логической едйницы с выхода компаратора 7 откроет элемент И 10 и ключевой элемент 2, обеспечивая тем самым повторное подключение фазы 3 к источнику питания 1.указанный процесс поддержания тока Фазы в пределах 1 ФЮ%1 Ф обес печивается в течение времени й 3 (Фиг. 2), определяемом кодом, поступившим,с регистра 17 на вход элемента задержки 9. При поступлении сигнала логической единицы с выхода элемента задержки 9 на вход 8 триггера 1 б последний вырабатывает на выходе сигнал логического нуля, который запирает элементы И 14, отключая тем самым преобразователь код-аналог 13 от сумматора 8. На прямом входе компаратора 7 напряжение определяется ФормулойОвТок в фазе 3 уменьшается до эна" чения, ма К,.при достижении которого единичный сигнал с выхода комйаратора 7 обеС" печнт вновь подключение фазы 3 к источнику питания 1. Однако при этом будет обесйечиваться поддержание тока стоянки в пределах, нъффвдо тех пор, покана выходе распре" делителя будет сигнал логической единицы.В момент повышения на выходе распределителя сигнала логического нуля на выходе элемента И 10 возникает. сигнал логического нуля, отключающий через управляемый переклю" чатель 2 источник 1 от фазы 3 до следующего момента коммутации фазы.4,Одновременно нулевой сигнал с выхода распределителя переключает узел 4 в положение, соответствующее большому сопротивлению цепи разряда Фазы, что обеспечивает ускоренное спадание тока при ее отключении. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает программное изменение тока форсировки и времени действия импульса форсировки по сигналам кодов, поступающих от ЭВМ или любого другого программиого устрсйства на регистры 15, 17. Обеспечива. ет также регулирование тока стоянки по сигналам кодов, поступающих на регистр 12. Такое выполнение устройства позволяет улучшить энергетические характеристики шагового привода.( ил Ю 1 рр и Составитель 3. Горникикова ТехредМ.Костик; КорректорЮ.Макарен Тираж 687 Государственного комите делам изобретений и отк Москва, ЖЗ, Рауюскаяв