Способ торможения шагового электродвигателя и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕО"(ИХРЕСПУБЛИК 3 Ш Н 02 Р 8/О ГОСУД АРСТВЕККПО ДЕЛАМ И ЫЙ КОМИТЕТ СССР РЕТЕКИЙ И ОТНРЫТИ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИДЕТЕПЬСТВ(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 243009, кл. Н 02 Р 8/00, 1967.2. Дискретный электропривод сшаговыми двигателями. Под ред,М.Г. Чиликина. М., "Энергия", 1971,с. 546-562 (прототип).54) .СПОСОБ ТОРМОЖЕНИЯ ШАГОВОГОЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ торможения шагоВого .электродвигателя в режиме самокомму.805 А тации от датчика положения, установленного на валу двигателя, путем включения обмоток, соответствующих положению фиксации, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения колебаний и повышения быстродействия при перемещении на произвольном числе шагов, обмотки, соответствующие положению Фиксации, включают после отработки предпоследнего шага через временной интервам, равный четверти периода собственных колебаний ротора, на время, меньшее преды- дущего интервала, затем отключают на время, большее первого интервала, после чего вновь включают.Р1032585 2Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее коммутатор, усилители мощности, счетчик, датчик положения и формирователь импульсов торможения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что введены элемент запрета и блок отключения обмоток, а формирователь импульсов торможения снабжен дополнительным выходом,Изобретение относится к электротехнике, в частности к управлению шаговым двигателем, и может быть использовано в устройствах автоматики и телемеханики, вычислительной техники, станках с программным управлением.Известен способ торможения шагового двигателя путем включения и коммутации обмоток по сигналу обратной связи Г 11Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ торможения шагового двигателя в режиме самокоммутации от дат 1 чика положения, установленного на валу двигателя, путем включения обмоток, соответствующих положению фиксации 2 . Недостатком известных способов и устройств для их осуществления является то, что они обеспечивают оптимальное управление на строго определенной неизменной группе шагов. Если же число шагов в единичном перемещении является произвольным, то колебания ротора не устраняются, Это приводит к увеличению динамического цикла работы привода и соответствующему снижению быстродействия.Цель изобретения - уменьшение колебаний ротора и повышение быстродействия при перемещении на произвольное число шагов в режиме само- коммутации от датчика положения, установленного на валу двигателя.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу торможения шагового электродвигателя в режиме самокоммутации от датчика положения, установленного на валу двигателя, путем включения обмоток, соответствующих положению фиксации, последние включают после отработки предпоследнего шага через временной интервал, равный четверти периода соб ственных колебаний ротора, на время, меньшее предыдущего интервала, затем отключают на время, большее первого интервала, после чего вновь включают,подключенныМ к управляющему входублока отключения обмоток, информационные входы которого соединены свыходами коммутатора, а выхопы - свходами усилителей мощности, причемвход коммутатора связан с выходомэлемента запретацва входа которо-го подключены к выходам датчика положения и счетчика,ХКроме того, в устройство для осуществления способа, содержащее коммутатор, усилители мощности, датчик положения и формирователь импульсов торможения, введены элемент запрета и блок отключения обмоток, а формирователь импульсов торможения снабжен дополнительным выходом, подключенным к управляющему входу блока отключения обмоток, информационные входы которого соединены с выходами коммутатора, а выходы - с входами усилителей мощности, причем вход коммутатора связан с выходом элемента запрета, два входа которого подключены к выходам датчика положения и счетчика.Такое управление двигателем позволяет устранить колебания ротора при любом числе отрабатываемых шагов в широком диапазоне скоростей движения ротора при его подходе к позиции фиксации.На фиг 1 приведены временные диаграммы, поясняющие действие спосо 2 ба торможения, на фиг. 2 - функциональная схема устройства. Сущность способа заключается в следующем. После отработки предпоследнего шага в момент прихода сигнала с дат чика положения Одр осуществляютзадержку включения обмоток, соответствующих заданному положению фиксации.Время задержки Т 1 устанавливают равным четверти периода собственныхколебаний системы, состоящей издвигателя и нагрузки. В конце ин,тервала Т 1 по сигналу Оупр фиг. 1)включают обмотки, соответствующие по О зиции фиксации, на время Т 2, меньшее Т 1, но не равное .нулю. По окончании времени Т 2 обмотки двигателяобесточивают по сигналу О-, на. время ТЗ, большее Т 1. После окончания 45 ТЗ по сигналу О,р обмотки вновьвключают.В течение интервала Т 1 ротор движется по инерции в поле электромагнитных сил, создаваемых обмотками, включенными на предпоследнем ша 10 З 2585ге. В конце интервала Т 1 ротор имеет наибольшую амплитуду выбега инулевую скорость, т,е. 6 = 0(фиг. 1 ). В этот момент ему сообщается энергия, необходимая для дальнейшего движения в позицию фиксации, путем включения на время Т 2обмоток, соответствующих позициификсации. В связи с тем, что дальнейшее движения ротора будет происходить в поле сид трения при обесто- )Оченных обмотках, количество энергии.сообщаемое ротору за время Т 2, долж -но быть пропорционально оставшемуся расстоянию до позиции фиксации.Это условие достаточно точно выполняется при постоянном значении - .интервала Т 2 вследствие закона распределения статического синхрониэирующего. момента в зоне выбега ротора.Таким образом, чем дальше роторнаходится от позиции фиксации, тембольшую скорость он приобретает завремя разгона на интервале Т 2. Поэто-.му оставшееся расстояние до позиции фиксации он проходит при обесточенных обмотках независимо от25его величины за одинаковое время ТЗ.В конце интервала ТЗ при приближении ротора к позиции фиксации соскоростью, близкой к нулю (О = О),включают обмотки, соответствующие ЗОпозиции фиксации, и ротор устанавливается в позиции фиксации практически без колебаний.Величины временных интерваловТ 2 и ТЗ определяют экспериментальным или расчетным путем из условиябаланса кинетической энергии,сообщаемой ротору за время Т 2, иэнергии, затрачиваемой на преодоление сил трения при движения роторадо позиции фиксации за время ТЗ.Интервалы времени Т 1, Т 2 и ТЗявляются постоянными для данногопривода, не зависят от числа отрабатываемых шагов и определяются величиной статического синхронизирующего 45момента двигателя, моментом инерциисистемы и моментом трения.Устройство (фиг. 1 ), осуществляющее предлагаемый способ, содержиткоммутатор 1, счетчик 2, усилители 3 5 Омощности, датчик 4 положения, установленный на валу двигателя 5, формирователь б импульсов торможения,элемент 7 запрета и блок 8 отключения. Формирователь импульсов торможения снабжен дополнительным выходом, подключенным к управляющему входу схемы обесточивания обмоток, информационные входы которой соединены с выходами коммутатора, а выходы с входами усилителей мощности, при этом вход коммутатора связан с выхо-. дом элемента запрета, два входа которого подключены к выходам датчика .положения и счетчика шагов соответственно.Устройство работает следующим образом.Сигналы с датчика 4 положения в виде унитарного кода через элемент 7 запрета импульса, коммутатор 1 и блок 8 отключения обмоток поступают на вход усилителей 3 мощности, обеспечивая работу двигателя 5 в режиме самокоммутации.Одновременно сигналы с датчика 4 положения поступают на вход счетчика 2, выходы которого соединены с элементом 7 запрета и формирователем б импульсов торможения.С выхода формирователя б сигнал поступает на коммутатор 1 и на вход блока 8 отключения обмоток.Счетчик 2 выдает сигнал после отработки предпоследнего шага на элемент 7 запрета и формирователь б импульсов торможения. Элемент 7 запрета запрещает прохождение сигнала с датчика 4 положения на предпоследнем шаге, При этом происходит задержка коммутации фиксирующих обмоток на вре.- мя Т 1, определяемое формирователем б. В конце интервала Т 1 формирователь б выдает сигнал на коммутатор 1 для включения фиксирующих обмоток и начинает отсчет временного интервала Т 2.По окончании интервала Т 2 на дополнительном выходе формирователя 6 появляется сигнал на управление блоком 8 отключения обмоток двигателя 5 и начинается отсчет временного интервала ТЗ, Обмотки двигателя 5 на время интервала ТЗ обесточиваются. По окончании интервала ТЗ производится включение фиксирующих обмоток двигателя.Использование предлагаемого способа торможения шагового электродвигателя и устройства для его осуществления значительно повышает быстродействие привода за счет устранения колебаний ротора в момент фиксации при перемещении на произвольное число шагов.орректор С, Шекмар 418/59 Тираж 687ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ Подписно Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4