Устройство для позиционного управления шаговым двигателем

(51)5 Н 02 Р 8/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ гичес ениятвияодных ии.гоне о пзатеи следует после чего подаследовательность движения. При торкращается подача фиксированной пауфиксированное коэатем прекращает 1 з,п. ф-лы,импуль ая па яюци рав Фикс ется ир К -рерывная и в на время ми нии сначала мо 7. имг зы,в на время м подается вате имп льсо иче одача импульсов ил. Изобретение относит нт И лементы ИЛИ 11-13 КБодновибраторы 15-18, и20, реверсивный счетч к управлени может быть электрическими машинам использовано в система управления технологиче позиционного ими механизи 6 соединетов ИЛИ 11 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Московский энергетический институт(56) Соколов М,М., Рубцов В.П. Лискретный электропривод механизмов эле тротермических установок. - М.: Энергоатомиздат, 1986, с. 28.Лвторское свидетельство СССР Р 468345, кл. Н 02 Р 7/62, 1975.(54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ПОЗИЦИОННОГО УПРЛВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ 1 ВИГЛТЕЛЕМ(57) зобретение относится к электро Цель изобретения состоит в повышении быстродействия путем уменьшения времени переходных процессов при пуске и торможении двигателя.На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для управления шаговым двигателемф на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов на основных элементах схемы, поясняющие работу устройства.Устройство содержит коммутатор 1 шагового двигателя 2, генератор импульсов 3 с выходом 4, трехвходовые элементы И 5-9, двухвходовый элеехнике и может быть использовано позиционного управления техно кими механизмами. Цель изобре состоит в повышении быстродей путем уменьшения времени пере процессов при пуске и торможе Лпя этого на двигатель при ра подается сиксированое количе триггер 14,верторы 19 и икимпульсов 21,Генератор импульсов 3 имеет входзадая частоты, выход генератора импульсов связан с первыми входамитрехвходовых элементов И 5 и 6 сое)диненных вторыми входами с шинами выбора направления движения вперед (В)и назад (Н), а третьими входами - свыходом инвертора 19, подключенноговходом к выходу одновибратора 16)подсоединенного входом к выходу одновибратора 15, связанного с выходомэлемента ИЛИ 13, входы которого соединены с шинами выбора направлениядвижения В и Н.Выходы элементов И 5с первыми входами элемен и12, вторые входы которых связаны с выходами трехвходовых элементов И 7 и 8, а первые входы последних подключены к выходу генератора 3, вторые входы - к выходам КБ-триггера, третьи входы - к выходу трехвходового элемента И 9, связанного первым входом с выходом генератора импульсов 3, вторым входом - с выходом одновибра тора 18, а третьим входом - с выходом нулевого разряда реверсивного счетчика 21, первый вход которого подключен к выходу двухвходового элемента И 10, подсоединенного входами к выходу од новибратора 16 и выходу ч генератора импульсов 3. Второй вход счетчика 21 сняэаи с выходом трехвходового элемента И 9, выход конвертора 20, соединенного входом с выходом элемента ИЛИ 20 13, подключен к входу одновибратора 17, связанного выходом с входом одновибратора 18.Выходы элементов ИЛИ 11 и 12 соединены с входами коммутатора 1, к вы ходам которого подключены обмотки шагового двигателя 2.Устройство работает следуюцим образом.Генератор импульсов 3 вырабатывает уиравляюцие импульсы с заданной частотой Гл (см. фиг.2 а) .Для движения шагового двигателя 2 вперед (В) или назаг, (Н) в момент времени с(см. фиг.2 б и в) поступаетЛсигнал с шин выбора направлениях В35 или Н на соответствующий логический элемент И 5 или 6. Единичный логический сигнал на одной из шин В или Н разрешает работу коммутатора 1 и,40 следовательно, двихение двигателя 2 в соответствующем направлении. Нулевой сигнал иа обеих шинах В и Н запрещает прохождение импульсов управления 1 на входы коммутатора 1, т.е. ирекрацает движение.45Подача на входы коммутатора серии импульсов с равными интервалами обеспечивает колебательный переходный процесс пуска с большим перерегулированием по скорости и с медленным за 50 туханием. При введении паузы (перерыва в подаче импульсов) (см. фиг.2 в, последовательность управляющих импульсов) переходный процесс установления заданной скорости шагового дви гателя 2 проходит без иеререгулирования и затухает значительно быстрее, чем при непрерывной последовательности импульсов управления. Теоретическими исследованиями установлено, что при разгоне, близкомк оптимальному, начало паузы сс отлмомента включения ь вкл и конец ееЛЛь тб (см. фиг,2 г и д) опРеделЯютсЯуравнениямиЛ- 1 + 2 Г 1,где с = Яо - относительное время,Л(Йо= РГ 1 о /1 - круговая частота собственных колебаний;1 - приведенный к валушагового двигателямомейт инерции;И = И,/И - относительный моментнагрузки,Р - число пар полюсов.Перерыв в подаче импульсов управления в предлагаемом устройстве обеспечивается одновибраторами 15 и 16.При поступлении единичного логического сигнала на нину В или Н через элемент ИЛИ 13 запускается одновибратор15, который отсчитывает время Ь, српервой пачки импульсов (см. фиг.2).Задним фронтом импульса одновибратора 15 запускается одновибратор 16.Сигнал с его выхода через инвертор 19запрещает через элементы И 5 или 6подачу импульсов управления на коммутатор на время с ои( . После окончаЛния импульса, вырабатываемого одновибратором 16, на коммутатор 1 поступают импульсы с неизменной частотой1 , (см. фиг.2 и, к). После окончаниявсей серии импульсов шаговый двигатель останавливается, причем процессторможения также сопровождается колебаниями и медленно затухает, чтоснижает быстродействие, которое определяется временем от момента прекрацения подачи импульсов до моментаполной остановки шагового двигателя.Оптимальное управление процессом торможения с введением дополнительныхимпульсов после окончания первичнойсерии импульсов позволяет уменьшитьиеререгулирование и время торможения.Исследования показали, что времена настройки одновибраторов 17, 18,определяющие процесс тормоя:ения, могут быть определены для любых шаговых двигателей по выражениям Сор = 11 + 13 Мсоя= 21+ 1 ЗМ оя25 Формула изобретения 1. Устройство для позиционного упрвления шаговым двигателем, содержащее коммутатор фаз двигателя с входа 50 ми управления прямого и обратного движений, генератор импульсов управления с входом задания частоты и две шины выбора направления движения, о т л и ц а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения быстродействия путем уменьшения времени переходных процессов при пуске двигателя, в него ввеОсобенностью позиционного управления шаговым двигателем является неизменность числа импульсов первоначальной серии определяющей перемещеУ5 цие механизма. Этим обусловлено введение в схему реверсивного счетчика 21. Кроме того, схема должна "запомнить", в каком направлении быпо задано движение до начала торможения. С этой целью сигналы на шинах В и Н дублируются КБ-триггером. С выходов КБ-триггера 14 сигналы подаются на вторые входы трехвходовых элементов И 7, 8, Формирующих процесс торможения. Для поступления импульсов Г в обход "основных" каналов движения (через И 5 и 6) на первые входы элементов И 7 и 8 подаются импульсы с выхода генератора 3.При снятии сигналов единичного уровня с шины В или Н инвертор 20 запускает одновибратор 17 формирующий импульс длительностьюср (см. Фиг.2 ж). Одновибратор 17 запускает одновибратор 18, который Формирует импульс длительностью ь отп,2 (см.Лфиг.2 з).Реверсивный счетчик 21 запоминает число импульсов, исключенное из первоначальной серии за время с отп 1 Поэтому для сохранения неизменным числа импульсов первоначальной серии . число дополнительных импульсов, поступающих на входы коммутатора 1 через элементы И 7 и 8, контролируется счетчиком 21. Как только число импульсов, поступивШих через элементьг И 7 и 8, станет равным числу импульсов, исключенных при разгоне, счетчик 21 переходит в нулевое состояние и сигнал нулевого уровня на ега выходе запирает элементы И 7-9, прекращая прохождение импульсов управления на вход коммутатора 1.45 дены два трехвходовых элемента И, элемент ИЛИ, два одновибратора и инвертор, соедицеццый выходом с первыми входами обоих элементов И, связанных выходами с входами управления прямого и обратного движений коммутатора, вторыми входами - с выходом генератора импульсова третьими - с шинами выбора направления движения, соединенными также с входами элемента ИЛИ, подключенного выходом к входу первого одновцбратора, соединенного выходом1 с входом второго одновибратора, выход которого подключен к входу инвертора. 2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия путем уменьшения времени процесса торможения двигателя, в него дополнительно введены второй инвертор, КБ-триггер, два элемента ИЛИ, три трехвходовых и один двухвходовьп элементы И, реверсивный счетчик, третий и четвертый одцовибраторы, выход последнего из которых подключен к второму входу третьего дополнительного трехвходового элемента И, вход четвертого одновибратора через третий одновибратор и дополнительцьпицвертор связан с выходом основного элемента ИЛИ, соединенного своими входами с входами КБ-триггера, подключенного выходами к вторым входам первого и второго дополнительных трехвходовых элементов И, подключенных первыми входами - к выходу генератора импульсов, третьими входами - к выходу третьего дополнительного трехвходового элемента И, связанного также с входом вычитания реверсивного счетчика, выход которого подключен к третьему входу третьего допол" цнтельного элемента И, соединенного своим первым входом с выходом генератора импульсов, подключенного также к второму входу дополнительного двухвходового элемента И, соединенного первым входом с выходом второго одновибратора, а выходом - с входом сложения реверсивного счетчика, причем выходы первого и второго дополнительных трехвходовых элементов И подключены к вторым входам дополнительных элементов ИЛИ, связывающих своими первыми входами и выходами входы управления прямого и обратного движений коммутатора с выходами основных трехвходовых элементов И.Подписное Заказ 243 Ь Тираж 355 ВНИИ 11 И Государстве ното комитега ло изобретениям и открытиям при ГКНТ ГССР 11335, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4/5 Гроизводственно-и здательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101