Способ управления шаговым двигателем в режиме самокоммутации и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХНВРАВМРМАРЕСПУБЛИК 091 1 Н ЭЮ Н 02 Р 8/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРОНОМУ ОВНВВТВВВОТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР.ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТЦЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 425275кл. Н. 02 К 29/02, 1971.2. Авторское свидетельство СССРВ 767908 кл. Н О 2 К 29/00, 1978., (54)С 1 ЮСОВ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМДВИГАТЕЛЕМ В РЕЖИМЕ САМОКОММУТАЦИИИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ управления щаговымдвигателем в ревиме самокоммутациипутем подачи на многоканальный усилитель мощности, коммутирующийфазы двигателя, сигналов от кодовогодатчика полонения ротора двигателя,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью регулирования .угла коммутации,производят суммирование сигнала кодового датчика с этим ае сигналом несколько раэ - по числу фиксированныйзначений угла коммутации, а резуль-тирующий сигнал подают на входыусилителя мощности.124419 2. Устройство для управления шаговым. двигателем в режиме самокоммутации, содержащее многоканальный усилитель мощности, подключенный выходами к фазам двигателя, а входами связанный с выходами кодового датчика положения, расположенного на валу двигателя, и блок регулирования угла коммутации, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, блок регулирования угла коммутации Изобретение относится к области электротехники.,и может быть использовано, например, в многоканальных. системах управления устройств автоматики, телемеханики и в станках 5 .с программным управлением.Известен способ управления шаговым двигателем в режиме самокоммутации путем подачи на многоканальный усилитель мощности, коммутирующий , 1 О фазы двигателя, сигналов параллельного кода от датчика положения Я ., Известно также устройство для управления шаговым двигателем в режиме самокоммутации, содержащее ино 1 о- канальный усилитель мощности, подклю ченный выходами к фазам двигателя, а входами - к выходам датчика положения роторе 11.Недостатком этого способа и уст-; ц ройства является ограниченная возможность изменения угла коммутации фаз двигателя, что не позволяет получить оптимальные характеристики двигателя при пуске, торможении н д 5 реверсе.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ управления шаговым двигателем в режиме саиокоимутацин путем подачи на иногоканальный усилитель мощности, коииутирующий фазы двигателя, сигналов от кодового датчика положения .ротора двигателя Ц Известно также устройство для 35 управления шаговым двигателем, реализующее укаэанный способ, содержащее иногоканальный усилитель мощности,снабжен П сумматорами и и блокамиключей, соединенных сигнальнымивходами с выходами кодового датчикаи с первыми входами первого сумматора, соединенного вторыми входами свыходами ключей первого блока, причем первые входы каждого последующего сумматора соединены с выходамипредыдущего, вторые входы - с выходами соответствующего блока ключей, авыходы Ь го сумматора соединеныс входами усилителя мощности,подключенный выходами к фазам двигателя,а входаии связанный с выходами кодового датчика положения, расположенного на валу двигателя, иблок регулирования угла коммутации 2Недостатками указанных способови устройства являются ограниченныефункциональные возможности, обусловленные применением непрограимируемыхлогических элементов, и низкая надежность, ввиду применения большогочисла логических элементов,Цель изобретения " регулированиеугла коммутации и расширение функциональных возможностей регулированияугла коммутации путем использованияпрограммно-управляемой системы.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу управленияшаговым двигателем в режиме самокомиутации путем подачи на многоканальный усилитель мощности, коммутирующий фазы двигателя, сигналов от кодового датчика положения ротора двигателя, производят суммирование сигналов кодового датчика с этим же сигналом несколько раз по числу фиксированных. значений угла коммутации,а результирующий сигнал подают навходы усилителя мощности. Кроме того, в устройстве для управления шаговым двигателем в режиме самокоммутации, содержащем многоканальный усилитель мощности, подключенный выходами к фазам двигателя, а входами связанный с выходами кодового датчика положения, расположенного на валу двигателя, и блок3 1124419 регулирования угла коммутации, по- л следний снабжен И. сумматорами и 33 в блоками ключей, соединенных сигналь" п ными .входами с выходами кодового датчика, и с первыми входами первого сумматора, соединенного вторыми с входами с выходами ключей первогос блока, причем первые входы каждогод последующего сумматора соединены д с выходами предыдущегор вторые 10входы - с выходами соответствующего д блока ключей, а выходы Ь -го суммато" ра соединены с входами усилителя ем мощности. этСпособ рассмотрим на примере уп выравления четырехфазным шаговым двига- ко телем при парной коммутации его фаз. двДатчик положения ротора ориенти- . не рован таким образом, что в режиме фиксации пРи возбУждении опРеделен ус ных фаз двигателя на его выходах вырабатывается 4- разрядный код,дв приведенный ниже. 2,3 ОО 30 1100 3,4 4,1 1001 Номера возбужден- Код сигнала, постуных фаз двигателя пающего с датчика 25l1,2 001 Суммирование производится таким35 образом, что в случае переполнения сумматора (появление единицы в разря. де переноса) единица переносится в младший разряд, Многократное суммирование, а их число определяет ся числом фиксированных значений угла коммутации, позволяет получить требуемое значенв 1 е кода и соответствующий ему угол коммутации Фаэ двигателя.При возбуждении фаэ 1,2 с датчика45 поступает код 0031, который после . суммирования преобразуется в код 0100011+0011=0110).При формировании на выходе сумматора сигнала, соответствующего этому коду, возбуждаются фазы 2,3,что соответствует вращению двигателя с нейтральным углом коммутации. На втором шаге с датчика поступа ет .код 0110, который после суммирования преобразуется в код 3100(01101 +010=1100). Под воздействием сигнаа, соответствующему этому коду,оэбуждаются фазы 3,4 и двигатель выолняет следунищий шаг;При выполнении третьего шага сатчика поступает код 1100. Егоуммирование производится с переноом единицы из старшего пятого разрЮа в младший, в результате на выхоах сумматора формируется код 1001100+100 1001), прв этом воэбмаются фазы 4 и 11.При суммировании кода 1001 получа.код 001(1003+100 0011), приом возбуждаются фазы 1,2. Послеполнения двигателем 4 шагов процессммутации обмоток повторяется иигатель непрерывно вращается сйтральным углом коммутации.Для перевода двигателя в режимкоренного вращения с опережаощимлом коммутации производитсяукратное суммирование сигналадатчика положения.Например, при поступлении кода0011 после двукратного суммированияполучим код 1100(001+0011 =0110,0110+0110=1100). Этот сигнал возбуждает обмотки 3 и 4, обеспечиваяопережающую коммутацию фаэ двигателя.Для перевода двигателя из этогорежима работы в режим генераторноготорможения производится трехкратноесуммирование кодового сигнала датчика0031+0011=0310,0310+0310=1100,1100+1100=1001) . При появлениина выходе сумматора кода 100 коммутируются фазы 4 и 1, что вызываетторможение ротора.При вращении двигателя н обратномнаправленииреверсе) число операцийсуммирования при вращении с нейтраль-.ным углом коммутации равно трем сопережающим углом - двум, а нри торможении - одному.,Результаты примера преобразования кода при изменении режима работы 4- фазного двигателя сведены в табли" цеАналогичным образом изменение режима работы двигателя осуществляется и при поочередной коммутации фаз. Коды сигналов с датчика в этом случае имеют вид 0011, 0010, 0300 р 1000.Способ может быть применен для управления двигателем с любым числом фаэ. С ростом числа фаз увеличиваетСя число возможных фиксированных значений углов коммутации. Для получения1124419 мых программным устройством 6. Так,например, при фиксации двигателя суммирование сигналов не производитсяи все ключи. закрыты, При вращении5 двигателя с нейтральным углом коммутации открываются ключи первогоблока,5 и суммирование производитсяодин раз. При вращении с опережающим углом коммутации открываютсяключи двух блоков 5, Суммированиепри этом производится дважды и т.д.Устройство может быть реализовано на микросхемах средней степениинтеграции серии К 155. Сумматоры15 выполняются на элементах К 55 НИЗчетырехразрядные сумматоры, аключи и программное устройство - намикросхемах К 155 ЛА 114 И-НЕ 1 и К 155 ЛАЗ2 И-НЕ.,20 Способ наиболее эффективно реализуется при Использовании в системахс программируемой логикой, выполнен-.ных на базе микропроцессоров имикро-ЭВИ. Его программная реализация25 требует малого числа команд и времени для их выполнения, благодарячему уменьшается временная задержка. между входными и выходными сигналами,повышаются быстродействие и точностьЗО регулирования угла коммутации. С,уменьшением числа управляющих командуменьшается также объем памяти запоминающих устройств. всех возможных значений углом коммутации увеличивается кратность суммирования сигналов датчика.На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующегоспособ управления с регулированиемугле коммутации,Устройство содержит многоканальный усилитель мощности 1, И -разрядный кодовый датчик положения ротора2, расположенный на валу шаговогодвигателя 3, блок сумматоров 4,состоящий из И последовательно соединенных сумматоров, и блоки ключей5, подключенных входами управления .к программному устройству 6, состоящему, например, иэ элементов ИЛИ.Устройство работает. следующимобразом.Кодовый ю -разрядный сигнал.с датчика положения 2 поступает на вторыевходы всех сумматоров 4 через блокиключей 5 и на первые входы первого.сумматора, На первые входы каждогопоследующего сумматора поступаютсигналы с выхода предыдущего сумматора, а с выходаи -го, сумматорасигналы подаются на входы усилителямощности.Число раз суммирования сигналовс датчика положения,а следовательно,и режим работы двигателя определяет";ся работой блоков ключей 5, управляеРежим работы Кратнрстьсуммированияря- Обратое ное Код сдатчик амера коммут. фаэ Ф Код на выходе сумматора братка Прямое Обратное,Прямое фиксация 0011 00 1,2 0011 0011 1,2 Пуск с нейтральным углом коммутации 0031 Разгон сопережающим угломкоммутации 0011 Торможениепротивовклю- чеиием 3 0110001 2,3 1,4 3,4 3,4 1100 1100 2 2 2,3 1,4 0110 1001 0011 3 ВНИИПИ Заза 8296/44Ъщаж 666 Попписное Филиал ШШ тент, г.Ужгород, улЛроектная, 4