Устройство для управления шаговым двигателем

,СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) (И) 4(51) Н 02 Р 8/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(72) Л.П.Мельничук, В.Е.Тонкаль, Ю.И.Дыхненко и В.Г.Смолянинов (71) Специальное конструкторско-тех" нологическое бюро Института электродинамики АН Украинской ССР (53) 621.313. 13-133.3(088,8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР В 173891, кл. Н 02 Р 8/00, 1980.2. Луценко В.Е., Рубцов В.П. Элект ропривод с шаговыми двигателями (Итоги науки и техники). В кн: Электро- привод.и автоматизация промышленных установок, т.6, М., ВИНИТИ, 1978, с, 59.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее первый ключевой элемент., связывающий выход источвика постоянного тока высокого напряжения с одним зажимом фазы двигателя, подключенным через разделительный диод к выходу источника .постоянного тока низкого напряжения,второй ключевой элемент, связывающийдругой зажим фазы двигателя, подключенный к разрядному диоду,с общейпп 1 ной источников высокого и низкогонапряжений через датчик тока, соединенный выходом с первым входом компаратора, подключенного выходом к инверсному входу триггера, соединенного прямым входом с источником сигнала управления, а прямым выходом - свходом первого Ключевого элемента,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения надежности работышагового двигателя с пассивным рото- Щром при изменяющейся механической нагрузке, в него введен амплитудныйдетектор, сигнальный вход которого фысоединен с датчиком тока,. Управляющий вход подключен к инверсному вы- рходу триггера, а выход - к второмувходу компаратора.Изобретение относится к электро" технике, а именно к устройствам для управления щаговыми двигателями,Известно устройство для управления шаговым двигателем, содержащее 5 датчик тока в цепи отрицательной обратной связи по току, ключи, переклю чающие обмотки двигателя по сигналу обратной связи с высокого напряжения на низкое, и ключи, подключающие об О мотки двигателя к источнику низкого напряжения, а также цепи переключения, состоящие из триггеров, элементов И и ИЛИ, инверторов и усилителей Я.5Недостаткам устройства является низкая надежность при работе шагового двигателя на изменяющуюсямеханическую нагрузку на его валу, обуслов. ленная возможностью потери шага при увеличении нагрузки.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для управления шаговым двигателем, содержащее первый ключевой элемент, связывающий выход источника постоянного тока высокого напряжения с одним зажимом Фазы двигателя, подключенным через разделительный диод к выходу источника постоянного тока30 низкого напряжения, второй ключевой элемент, связывающий другой зажим фазы двигателя, подключенный к разрядному диоду, с общей шиной источни. ков высокого и низкого напряжений . через датчик тока, соединенный выхо- З 5 дом с первым входом компаратора, под" ключенного выходом к инверсному входу триггера, соединенного прямым входом с источником сигнала управления, а прямым выходом - с входом первого 4 О ключевого элемента 21.Однако период проводимости ключевого элемента, подключающего Фазу двигателя к высокому напряжению, вы бирается в соответствии с заданным моментом инерции шагового двигателяи механической нагрузки на его валу.Изменение механической нагрузки двигателя может привести к сбою при от О работке шага, что снижает надежность работы двигателя, так как датчик тока рассчитан на номинальную нагрузку,Цель изобретения - повьшение надежности работы шагового двигателяс пассивным ротором при изменяющейсямеханической нагрузке. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления шаго" вым двигателем, содержащее первый ключевой элемент, связывающий выход источника постоянного тока высокого напряжения с одним зажимом фазы двигателя, подключенным через разделительный диод к выходу источника постоянного тока низкого напряжения второй ключевой элемент, связывающий другой зажим фазы двигателя, подключенный к разрядному диоду, с общей шиной источников высокого и низкого напряжений через датчик тока, соединенный выходом с первым входом компаратора, подключенного выходом к инверсному входу триггера, соединенного прямым входом с источником сигнала управления, а прямым выходом - с входом первого ключевого элемента, введен амплитудный детектор, сигналь ный вход которого соединен с датчиком тока, управляющий вход подключен к инверсному выходу триггера, а выход - к второму входу компаратора.На фиг. 1 приведена схема устройства для управления одной фазой шагового двигателя; на фиг 2 - временнь;е диаграммы напряжений и токов на основных элементах схемы; на фиг. 3 - одна из возможных схем амплитудного детектора.Устройство содержит фазу 1 шагового двигателя, первый ключевой элемент на транзисторе 2, второй ключевой элемент на транзисторе 3, резистивный датчик 4 тока, источник 5 высокого напряжения, источник 6 низкого напряжения и разделительный диод 7. Между общей точкой соединения фазы 1 с транзистором 3 и источником б низкого напряжения включена цепь из диода 8 и резистора 9. Входная шина 10 устройства подключена к прямому входу триггера 11 через инвертор 12, Прямой выход триггера 11 связан с базой транзистора 2 через усилитель 13, а база транзистора 3 связана с входной шиной 10 устройства через второй усилитель 14. Входная шина 10 подключена к выходу источника сигнала управления (не показан) . Амплитудный детектор 15 и компара" тор 1 б образуют цепьотрицательной обратной связи по току нагрузки,Временные диаграммы сигналов17-24 на элементах схемы устройстваприведены на фиг. 2,ратор 16 производит сравнение.мгновенных, значений напряжений на диаграмме сигналов 19 и 21. На выходекомпаратора 16,формируется импульс22, поступающий на инверсный входтриггера 11, возвращая его в исходное состояние, соответствующее эакрь 1 тому состоянию транзистора 2. Одновременно сигнал 23 с инверсного выхода триггера 11 поступает на управляющий вход амплитудного детектора15 (на вход 29 ключа 28), разряжаяконденсатор 27 и отключая отрицательную обратную связь до прихода следующего запускающего импульса 17 навходную шину 10 устройства управления. Транзистор 3 при этом остаетсяоткрытым и токовый сигнал 19 в фазе1 поддерживается источником 6 низкого напряжения. После прекращениядействия входного импульса 24 закрывается транзистор 3 и токовый сигнал19 в фазе 1 спадает до нуля.Ускорение процесса спада токовогосигнала 19 в отключаемой обмотке 1двигателя обеспечивается цепью разряда, состоящей иэ диода 8 и резистора 9.Введение в отрицательную ооратную связь по току в предлагаемом устройстве амплитудного детектора позволяет период проводимости транзистора 2, в течение которого к Фазе двигателя прикладывается высокое напряжение вать в зависимости от приложеннойк валу двигателя механической нагруз"ки, Причем длительность Форсированного импульса соответствует энергии,необходимой для перемещения роторана один шаг. уменьшение механ.яесрой отработке шага и более раннемуотключению повышенного напряжения(. на диаграмме сигнала 20, фиг.2)Увеличение механической нагрузки приводит к увеличению продолжительностипериода (О- на диаграмме сигнала 20,фиг. 2) приложения к Фазе 1 повышен ного напряжения. Таким образом, изобретение уменьшает потери в двигателе и повышает надежность его работы при изменяющейся нагрузке на его валу. 3 1138919 аОдна иэ возможных схем амплитудного детектора 15 (фиг. 3) состоит иэоперационных усилителей 25 и 26, кон.двнсатора 27 и ключа 28. Входы 29и 30 амплитудного детектора являютсясоответственно сигнальным и управляющим входами, а выход операционного усилителя 26 - выходом 31 амплитудного детектора 15.Устройство работает следующим образом.Когда на входную шину 10 устройст.Фва управления поступает импульс 17(фиг. 2),управления, инвертированныйимпульс 18 с выхода инвертора 12перебрасывает триггер 11 в состояние,обеспечивающее открывание транзистора 2, в результате чего транзисторы2 и 3 открываются и по фазе 1 двигателя начинает протекать токовый сигнал 19, скорость нарастания которогоопределяется величиной источника 5высокого напряжения.Ток в фазе шагового двигателя спассивным ротором изменяется по опре деленному закону, зависящему от перемещения якоря и изменения магнитныхпараметров системы, причем уменьшениетока (С на фиг. 2) соответствуетотработке шага, Падение напряженияна резистивном датчике 4 тока, пропорциональное току 19 Фазы 1 двигателя, поступает на сигнальный вход 30(фиг. 3) амплитудного детектора 15,служащего для запоминания экстремума источника 5 автоматически регулиро 35Эй 1 (фиг. 2) токового сигнала 19 иего хранения на конденсаторе 27. Вцепь обратной связи амплитудного детектора 15 включен повторитель наоперационном усилителе 26, уменьшающий погрешность детектирования, обусловленную напряжением смещения нуля. кой нагрузки приводит к более быствходными токами и конечным усилениемоперациойного усилителя 25. Конденсатор 27 .зашунтирован ключом 28, например, транзистором, предназначенным для сброса значения напряжения,хранимого в амплитудном детекторе 15,Вход 29 ключа 28 является управляющим входом амплитудного детектора 15.Сигнал 21 с выхода 31 (фиг. 3)амплитудного детектора 15 поступаетна второй вход компаратора 16, напервый вход коТорого приходит Сигналс резистивного датчика 4 тока. Компа 1138919