Устройство для управления шаговым электродвигателем

(19(8 О и 41026 1)4 Н 02 Р 8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИС БРЕТ Н АВТОРС ВИДЕТЕЛЬСТ состоит Зф с 18. е, 19(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ(57) Изобретение относитэлектротехники, в частно ИЯ .ША бласти устрой я т юф Ф аствам управ гателями, и в электропр ия щаговыми жет быть ис ектродв льзован водах станков с управлением, ро и т.д. Цель изо исловым граммным тов, маетения.Красовский, В.Б.Баль, омыслин и Ч,А,Шарипов .313.525 (088,8)ктротехническая промышленер, Электропривод, 1984, 12-15. вышении точности регулирования скорости и положения шагово электропривода. Устройство содержит многоканальный регулятор Фазного то ка, каждый канал которого включает в себя мостовой усилитель мощности датчик тока 6, задатчик тока 8, ана логовый сумматор 4, релейный элемен 7, блок Формирования сигнала реверс тока 9, элементы ИСКЛИЧАНЩЕЕ ИЛИ 11 и 12Устройство обеспечивает Форси рованное нарастание и снижение тока обмотки в обоих направлениях с использованием одного датчика тока 6, соединенного с общей точкой схемы. При этом блок 9 разрешает реверс только при нарастании тока, благод ря чему предотвращается его неконтролируемое возрастание. 1 з.п, Ф-лы 2 ил.Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствамуправления шаговыми двигателями (1 цД),и может быть использовано в электро 5:приводах станков с числовым программным управлением, роботов, манипуляторов и т.д,Целью изобретения является повышение точности регулирования скорости и положения шагового электропривода и упрощение настройки.На Фиг.1 представлена Функциональная схема устройстваф на Фиг.2 - временкые диаграммы напряжений на выходах элементов и блоков и тока обмотки,Устройство содержит распределительимпульсов 1 и многоканальный регулятор Фазного тока, каждый канал которого включает в себя ключевой усили" 20тель мощности 2, выполненный по схемемоста, в одну из диагоналей котороговключена Фазная обмотка 3, вторая диагональ подключена к источнику питания, аналоговый сумматор 4, встречно направленные диоды 5, датчик тока6, релейный элемент 7 с зоной нечувствительности, задатчик 8 величинытока, блок 9 Формирования сигналареверса тока, первый вход которого 30связан с распределителем импульсов1, второй вход - с выходом релейногоэлемента 7, а выход связан с входоминвертора 10 и одним из входов первого элемента ИСКЛИЧАИЩЕЕ ИЛИ 11,второй вход которого и один из вхо, дов второго элемента ИСКЛИЧАЛЕЕ ИЛИ12 связаны с выходом релейного эле,мента 7, второй вход второго элемен та ИСКЛИЧАИНЕЕ ИЛИ 12 связан с выхо дом инвертора 10, выходы элементаИСКЛИЧАИЩЕЕ ИЛИ 11 и 12 связаны свходами ключевого усилителя мощности2. В нулевую шину источника питаниявключен датчик тока б, связанный через диод, включенный в прямом направлении, с суммирующим входом аналогового сумматора 4 и через диод, включенный в обратном направлении, - свычитающим входом аналогового сумма 50тора 4 и с задатчиком величины тока8. Кроме того, блок Формирования сигнала реверса тока 9 включает в себяинвертор 13, элемент И-НЕ 14, дваК-Б триггера 15 и 16, элемент ИЛИ 17,элемент задержки 18, причем вход Бтриггера 15 через релейный элемент 7соединен с выходом аналогового сумматора 4, вход К связан с распределителем импульсов 1, а выход связанс одним из входов элемента И-НЕ 14второй вход элемента И-НЕ 14 соединенс К-входом триггера 15, а выход - сБ-входом триггера 1 б, К-вход которогосвязан с Б-входом триггера 15, а выход - с одним из входов элементаИЛИ 17, второй вход которого черезинвертор 13 соединен с Б-входом триггера 16, а выход через элемент задержки 18 связан с входом инвертора10 и одним из входов элемента ИСКЛИ"ЧАИЩЕЕ ИЛИ 11,Устройство работает следующимобразом.Предположим, что в исходном состоянии ток в Фазной обмотке 3 равеннулю. Задатчик 8 выдает потенциал,величина которого пропорциональнатребуемому значению тока в Фазнойобмотке 3. При включении устройстватриггера 15 и 16 автоматически сбрасываются в нуль, Кроме того, на выходе распределителя импульсов 1 присутствует логический нуль. В этомслучае на выходе релейного элемента7 - логический нуль. Тогда на выходеэлемента 12 устанавливается логическая единица, что приводит к открыванию нижнего левого и верхнего правого транзисторов ключевого усилителя мощности 2, Ток в обмотке 3 начинает нарастать в положительном направлении. При достижении током величины Т + д Т/2, где Т- требуемоезначение тока; д Т - ширина эоны нечувствительности релейного элемента 7, элемент 7 переключается, навыходе триггера 15 устанавливаетсялогическая единица, сигнал на выходе элемента 12 изменяется на логический нуль, а на выходе элемента11 - на логическую единицу. Открытыеранее транзисторы закрываются и открывается противоположная пара транзисторов. К нагрузке прикладываетсяобратное напряжение и ток начинаетсспадать, происходит рекуперацияэнергии из обмотки 3 в источник питания, что соответствует отрицательному импульсу напряжения на выходедатчика б,При достижении током величиныТ -3 1/2 элемент 7 переключается6 Двновь, что приводит к смене полярности прикладываемого к обмотке 3 напряжения и ток начинает нарастать. Таким образом, происходит импульсная1. Устройство для управления шаговым электродвигателем, содержащее распределитель импульсов и многоканальный регулятор фазного тока, каждый канал которого включает в себя ключевой усилитель мощности, выполненный по схеме моста, в одну из диагоналей которого включена фазная обмотка шагового двигателя, а вторая диагональ подключена к источнику питания, аналоговый сумматор, датчик тока, релейный элемент, входом связанный с выходом аналогового сумматора, и задатчик величины фазного тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования скорости и положения шагового электропривада, в каждый канал регулятора фазного тока введены инвертор, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два встречно направленных диода, блок формирования сигнала реверса тока, первый вход которого связан с распределителем импульсов, второй вход - с выходом релейного элемента, выход - с входом инвертора и одним из входов первого элемента ИСКЛИЧАК)ЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого и один из входов второго элемента ИСКЛВЧАИЩЕЕ ИЛИ соединены с выходом релейного элемента, второй вход второго элемента ИСКЛВЧАИЩЕЕ ИЛИ подключен к выходу инвертора, выходы элементов ИСКЛИЧАИЦЕЕ ИЛИ связаны с входами ключевого усилителя мощности, в нулевую шину источника питания включен датчик тока, связанный через диод, включенный в прямом направлении с суммирующим входом аналогового сумматора, и через диод, включенный в обратном направлении, - с вычитающим входом аналогового сумматора, соединенного с задатчиком величины тдка.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования сигнала реверса тока содержит дополнительный инвертор, эле 3 141026стабилизация тока в обмотки 3 на заданном уровне,Изменение направления тока в обмотке 3 задается изменением состояния распределителя импульсов 1. При5появлении на выходе распределителя импульсов 1 логической единицы изменяетсясостояние триггера 15 и на его выходеустанавливается нуль. При этом устройство работает, по-прежнему стабилизируя ток на заданном уровнев прежнем направлении,Как только наступит момент изменения потенциала на выходе элемента 7 с нуля на единицу, элемент 13переключается, на выходе элемента 14потенциал изменяется с единицы нануль, на выходе блока 17 появляетсяединица и с некоторой задержкой ина выходе блока 18 появляется единица. Это приводит к смене потенциаловна выходе элементов 11 и 12 на противоположные, В конечном итоге это при-.водит к смене полярности напряжения, 2 бприкладываемого к обмотке 3, в результате чего ток в ней начинает спадать до нуля, а затем нарастать впротивоположном направлении со стабилизацией его на заданном блоком 8уровне описанным способом,Временные диаграммы работы устройства для случая, когда команда на реверс тока поступает в момент спадатока в обмотке 3, показаны на фиг,2.Назначение блоков 13-18 - сдвигкоманды на реверс тока на некоторыйинтервал времени для предотвращенияаварийной ситуации в устройстве,возникающей при их отсутствии, если 40бы команда на реверс тока от блока1 пришла в момент его спадания. Вэтом случае в обмотке 3 возник бывсплеск тока, ограничиваемый лишьнапряжением питания и активным соп Бротивлением фазной обмотки. Блоки13-18 задерживают реверс тока до переключения моста на рост тока. Длительность временной задержки, формируемая элементом 18, выбирается мини- бомально возможной при настройке устройства и служит для исключения совпадения фронтов импульсов, обеспечивая надежную работу устройства.Предлагаемое устройство благодаряналичию одного датчика тока, расположенного в общей шине источника питания, удобно в настройке, обеспечивает меньший уровень пульсаций выход 64ного тока в фазной обмотке ИЛ и более надежно в работе по сравнению с известными устройствами. Наиболее эффективно устройство в установках с жесткими требованиями к амплитуде колебаний их подвижных частей, вызываемых пульсациями фазных токов ЮД,Формула изобретения