Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК. 9) (1 И 3(50 Н 02 Р 8/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(53) 621.313,13-133.3-525(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР М 474893,кл. Н 02 Р 7/62, 1973.2. авторское свидетельство СССР 9 600682, кл. Н 02 Р 8/00, 1975.3. Гумен В.ф., калининская Т.В. Следящий шаговый привод. Л., "Энергия", 1980, с.131-137(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ДРОБЛЕНИЕМ ШАГА, содержащее входной регистр, кодовый датчик положения, установленный на валу шагового двигателя, цифровую схему сравнения, генератор импульсов, подключенный к выходу схемы сравнения, два преобразователя код - напряжение, один из которых подключен к дешифратору реверсивного счетчика импульсов, элемент сравнения, подключенный входами к выходам преобразователей код - напряжение, реверсивный распределитель импульсов с дешй 5- ратором на выходе и преобразователи напряжение - ток подключенные выходдами к обмоткам шагового двигателя, о т л и ч а ю щ,е е с я тем, что, с целью повышения точности поэиционированйя, введены интегратор, источник опорного напряжения, дополнительный дешифратор, элемент ИЛИ и ключи по числу фаэ двигателя, соединенные выходами с входами преобразователей напряжение - ток, управляющими входами - с выходами дешифратора распределителя импульсов, вход которого через элемент ИЛИ подключен к первому и среднему выходам дешифратора реверсивного счетчика, а аналоговые. э входы ключей подключены к источнику .опорного напряжения и интегратору, соединенному своим входом с выходом элемента сравнения, причем другой преобразователь код - напряжение связан через дополнительный дешифра- Я тор с выходами младших разрядов кодового датчика положения.Изобретение Относится к электротенике и может быть использовано вустройствах для регулирования щаговыхдвигателей в автоматизированных системах, где требуется повышенное быстродействие и точность отРаботки входного воздействия,Известно устройство для управления щаговыми двигателями, содержащее распределитель импульсов, соединенный своими выходами с входами 10усилителя мощности, регуляторы напряжении на фазах шагового двигателя,триггер знака и элементы ИЛИ, Выходыкоторых через элемент И подключенык выходам распределителя импульсов,преобразователь код - аналог идополнительный н"тактный распределитель импульсов, выходы первого иг 1 +1 каналов которого подключены квходам элемента ИЛИ, а выходы всехканалов дополнительного распределителя импульсов подключены к выходампреобразователей код-аналог, соединенных выходами. с входами регуляторов,напряжения1 . 25Известно также устройство дляуправления щаговыми двигателями сдроблением основного шага, содержащее распределитель импульсов, усилители мощности, коммутируемые обмотки двигателя и регуляторы напряже"ния, элементы ИЛИ, цепочки из последовательно соединенных фильтров и ограничителей, связывающие входы усилителя мощности с соответствующими выходами распределителя, причем выходыраспределителя подключены к выходамрегуляторов напряжения через элементыИЛИ 2.Недостатком Известных устройств.является невозможность получения рав-ф 0номерного дробления основного шагадвигателя в силу того, что принципыих построения не учитывают реальнойкривой синхронизирующего момента шагового двигателя. Реальная кривая момен 45та шагового двигателя не является линейной, в связи с чем отсутствие пропорциональности между входным сигналомуправления и действительным перемещением ротора двигателя создает значительную ошибку в точности позиционирования.1Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является устройство для 55управленияшаговым двигателем с дроблением шага, содержащее входной регистр, кодовый датчик положения,установленный на валу шагового двигателя, цифровую схему сравнения:, генератор импульсов, подключенный квыходу схемы сравнения, два преобразователя код-напряжение, один из котОРыХ ПОДКЛЮЧЕН К ДЕШИфРатОРУ РЕВЕР. сивного счетчика импульсов, элемент сравнения, подклкченный входами к Вы,ходам преобразователей код - напряже"ние, реверсивный распределитель импульсов с дешифратором на выходе ипреобразователи напряжения - ток,подключенные выходами к обмоткамшагового двигателя3.Недостатком такого устройства являЕтся то, что в процессе его работыи при изменении температуры окружаюшей среды происходит изменение величины момента сухого трения нагрузкина валу двигателя. Так как алгоритм программы движения и торможения ротора двигателя, хранящийся вмагнитной памяти, не может учестьэтих изменений, то это приводит кувеличению статической и динамической Ошибки за счет изменения фазовогосдвига между ротором и статорогл двигателяЦель изобретения - повышение точности позиционирования.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для управленияшаговым двигателем, содержащее входной регистр, кодовый датчик положения, установленный на валу шаговогодвигателя, цифровую схему сравнения,генератор импульсов, подключенныйк выходу цифровой схемы сравнения,два преобразователя код - напряжение,один из которых подключен к дешифратору реверсивного счетчика импульсов,элемент сравнения, подключенный входами к выходам преобразователей код -напряжение, реверсивный распределитель импульсОВ с дешифратОрОм на Выходе и преобразователи напряжениеток, выходы которых подключены кобмоткам шагового двигателя, введеныинтегратор, источник опорного напряжения, дополнительный дешифратор,элемент ИЛИ и кличи по числу фаз двигателя, соединенные выходами с входами преобразователей напряжение-ток,.управляющими входами - с Выходами дешифратора распределителя импульсов,вхоц которого через элемент ИЛИ под-ключен к первому и среднему выходамдешифратора реверсивного счетчика,а аналоговые входы кличей подключенык источнику опорного напряжения иинтегратору соединенному своим входом с выходом элемента сравнения, причем другой преобразователь код - на -пряжение связан через дополнительныйдешифратор с Выходами младыих разрядов кодового датчика положения,На чертеже представлена функциональная схема устройства для управления шаговым двигателем с дроблениемшага,Устройство содержит входной регистр 1, цифровуи схему 2 сравнения,кодовый датчик 3 положения, генератор4 импульсов, реверсивный распределитель 5 импульсов, дешифратор б ревер 1045320ситного распределителя импульсов, шаговый днигатель 7, реверсинный счетчик 8 импульсов, дешифратор 9 реверсивного счетчика импульсов, первыйпреобразователь 10 код - напряжение,элемент 11 сравнения, второй преобразователь 12 код - напряжение, дешифратор 13 младших разрядов кодовогодатчика положения, интегратор 14, ключи 15-18, преобразователи 19-22 напряжение - ток, элемент ИЛИ 23, источник 24 опорного напряжения. С валомшагового двигателя 7 связана нагрузка25 двигателя.Входной регистр 1 подключен своими выходами к одним входам цифровой 15схемы 2 сравнения, к другим входамкоторой подключены выходы кодовогодатчика 3 положения, установленноговместе с нагрузкой 25 на валу шагового двигателя 7, Выход цифровой схемы2 сравнения подключен к входу генератора 4 импульсов, управляемым входам реверсивного счетчика 8 и реверсивного распределителя 5 импульсов.Выход генератора 4 импУльсов подключен к входу реверсивного счетчика 8импульсов, выходы которого подключены к дешифратору 9. Дешифратор 9подключен к преобразователю 10 код -напряжение и к элементу ИЛИ 23,Дешифратор 23 связан своими входами с выходами младших разрядовкодового датчика 3, а выходами - спреобразователем 12 код - напряжение,который вместе с преобразователем10 код - напряжение подключен к входам элемента 11 сравнения. Элемент111 сравнения соединен с входом интегратора 14. Выход интегратора 14 источника 24 опорного напряжения и нулевая шина источника питания подключены к соответствующим аналоговымвходам ключей 15-18, выходы которыхчерез преобразователи 19-22 напряжение - ток подключены к обмоткамшагового двигателя 7, а управляемыевходы через дешифратор б - к реверсивному распределителю 5 импульсов,Устройство работает следующим образом.Во входной регистр 1 периодически записывается входная информация.Цифровая схема 2 сравнения определяет Знак разности или равенство кодоввходного регистра 1 и датчика 3 положения. Генератор 4 импульсов включается при любом знаке рассогласования55с выхода цифровой схемы 2 сравненияи выключается при получении сигнала"Равенство", Знаковыи выход цифровой схемы 2 сравнения управляет направлением счета реверсивного счетчика 8 импульсов и реверсивного распределитель 5 импульсов. Число разрядов реверсивного счетчика 8 импульсов ныбиргется в соответствии с числом дробных шагов на интервале оснонного шага шагового двигателя, Реверсивный счетчик 8 импульсов через дешифратор 9 управляет работой прЕобраэователя 10 код - напряжение, Одновременно с этим выходные импульсы с первого и среднего выходов дешифратора 9 поступают на вход элемента ИЛИ 23, с ныхода которого управляющие импульсы переключают реверсивный распределитель 5 импульсов. Последний через дешифратор б воздеистнует на управляющие нходы ключей 15-18, переключая их в заданной последовательности.На входы элемента ,11 сравнения поступают напряжения с выходов преобраэонателей 10 и 12 код - напряжение, Напряжение на выходе преобразователя 10 код - напряжение, который задает характер движения шагового двигателя, сравнивается в элементе 11 сравнения с напряжением преобразователя 12 код - напряжение, величина которого пропорциональна положению , углу поворотаротора шагового двигателя 7 н данный момент времени. Разница между этими напряжениями, величина которой определяет ошибку в отработке шаговым двигателем 7 величины входного воздействия, поступает на интегратор 14, интегрируется и через соответствующий аналоговый ключ 15,1 б,17 или 18 поступает на вход связанного с ним преобразователя 19,20,21 или 22 напряжение ток и далее на обмотку шагового двигателя 7, Шаговый двигатель поворачивается до тех пор, пока на входах схемы 11 сравнения напряжения с выходов преобразователей 10 и 12 код - напряжение не будут равны.Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется обратная связь по положению ротора шагового двигателя 7 на интервале всего его движения и в моменты остановок при получении сигнала "равенство" с выхода цифровой схемы 2 сравнения.Предлагаемое выполнение устройства уменьшает влияние дестабилизирующих факторов на динамику перемещения и повышает точность отработки управляющего воздействия.1045320Составитель 3. ГорникРедактор С. Пекарь Техред Т.Маточка 1:орректор О.Тигор . Заказ 7567/55 Тираж 687 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4