Устройство для управления шаговым двигателем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 1777229 А РЕСПУБ 9) ( 8/00 ИЯ 43ательский технолог В.А. Несовтельство СССР Р 8/00, 1984,Рубцов В.П, Дискретмеханизмов электроовок, М.: ЭнергоатомГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения состоит в расширении эксплуатационных возможностей путем управления шаговыми двигателями с магнитосвяэанными противофазными обмотками и снижении потерь мощности; Сигнал обратной связи, формируемый цепью, состоящей иэ дифференциального усилителя 12 и выпрямителя 13, поступает на входы импульсного модулятора 14 и блока 15 управления, На входы дифференциального усилителя 12 поступают сигналы с датчиков 7 и 8 тока, включенных последовательно с обмотками . двигателя 3 и 4. Диоды 9, 10, 11, обеспечивающие протекание токов в обмотках 3 и 4 при закрытии фазных ключей 5 и 6 и ключа 2, подсоединены встречно-параллельно указанным ключам, 2 ил,ФИзобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для управленияшаговыми двигателями и магнитосвязанными противофазными обмотками и можетбыть использовано в системах автоматического управления.Известно устройство для управленияшаговым двигателем, содержащее источникпостоянного напряжения, блок управленияи многоканальный усилитель мощности,каждый канал которого содержит первый ивторой ключи, соединенные последовательно с фазой двигателя, два датчика тока и двадиода (1),Недостатком такого устройства является сложность и повышенные потери мощности, обусловленные протеканием полноготока обмотки двигателя в любой моментвремени по двум силовым элементам,Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству являетсявыбранное в качестве прототипа устройстводля управления шаговым двигателем (2), состоящее из блока управления, содеркащегогенератортактовых импульсов, распределитель импульсов, формирователь опорногонапряжения и схему управления фазнымиключами; импульсного модулятора релейного типа и подключенного к источнику постоянного напряжения многоканального усилителямощности, каждый канал которого включаетв себя ключ регулятора тока, выход которогопредназначен для соединения с выводамиобмоток двигателя, работающих в противофазе, фазные ключи, предназначенные длясоединения со вторыми выводами обмотокдвигателя, диоды, подключенные к фазнымключам и ключу регулятора тока, датчик тока, первым выводом подключенный к источнику постоянного напрякения, а вторымвыводом - к фазным ключам, при этом первый и второй выходы блока управленияподключены к управляющим входам фазных ключей, третий выход подключен к первому входу импульсного модулятора, выходкоторого подключен к управляющему входуключа регулятора тока.Недостатками известного устройстваявляются повышенные потери мощности иневозмокность его использования для управления шаговым двигателем с магнитосвязанными противофазными обмотками.Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей устройствапутем управления шаговым двигателем смагнитосвязанными обмотками и снижениепотерь мощности.Указанная цель достигается тем, чтоустройство для управления шаговым двигателем, содержащее блок управления, состо ящий из генератора тактовых импульсов, распределителя импульсов, формирователя опорного напряжения и схемы управления фазными ключами, импульсный модулятор релейного типа и подключенный к источнику опорного напряжения многоканальный усилитель мощности, каждый канал которого включает в себя ключ регулятора тока,выход которого предназначен для соедине 10 ния с выводами обмоток двигателя, работающих в противофазе, фазные ключи,предназначенные для соединения с вторыми выводами обмоток двигателя, диоды,подключенные к фазным ключам и ключу регулятора тока, и первый датчик тока, первым выводом подключенный к источнику постоянного напряжения, а вторым выводом -20304045БО к первому фазному ключу, при этом первый и второй выходы блока управления подключены к управляющим входам фаэных ключей, третий выход подключен к первомувходу импульсного модулятора, выход которого подключен к управляющему входуключа регулятора тока, снабжено. дифференциальным усилителем, выпрямителеми вторым датчиком тока, первый вывод которого подключен,к источнику постоянного напрякения, второй вывод - к второму фазному ключу, входы дифференциального усилителя подключены к точкам соединениядатчика тока и фазного ключа, выход дифференциального усилителя подключен к входу выпрямителя, выход которого подключен ковторому входу импульсного модулятора и к входу блока управления, а диоды подключены встречно-параллельно фазным ключам и ключу регулятора тока,Сущность изобретения заключается вследующем. В каждом канале усилителя мощностисигнал обратной связи, поступающий наблок управления и импульсный модулятор, формируется вновь введенной цепью, состоящей из выпрямителя и дифференциального усилителя, на входы которого поступают сигналы с датчиков тока, включенных последовательно с обмотками двигателя. При этом диоды, обеспечивающие протекание токов в обмотках двигателя при закрытии фазных ключей и ключа регулятора тока, подсоединяются встречно-параллельно этим ключам,На фиг,1 представлена функциональнаясхема одного канала устройства для управления шаговым двигателем с магнитосвязанными противофазными обмотками: на фиг, 2 - эпюры напряжений и токов в характерных точках схемы.Устройство состоит из источника постоянного напряжения 1, подключенного к не 1777229му усилителя мощности, содержащего ключ регулятора тока 2, соединенный с первыми выводами обмоток двигателя 3 и 4, два фазных ключа 5 и 6, соединенных первыми выводами со вторыми выводами обмоток 3 и 4, два датчика тока 7 и 8, соединенных со вторыми выводами фазных ключей 5 и 6 и с источником постоянного напряжения 1, диоды 9, 10, 11, подключенные встречно-параллельно фазнцм ключам 5 и 6 и ключу регулятора тока 2, дифференциального усилителя 12, входами подключенного к точкам соединения датчиков тока 7 и 8 и фаэных ключей 5 и 6, а выходами - к входу выпрямителя 13, выходом подключенного ко второму входу импульсного модулятора 14 и входу блока управления 15. Первый вход модулятора 14 подключен к третьему вь 1 ходу блока управления 15, а выход - к управляющему входу ключа регулятора тока 2, Первый и второй выходы блока управления 15 подсоединены к управляющим входам фазных ключей 5 и 6. Блок управления 15 включает генератор тактовых импульсов 16, распределитель импульсов 17, формирователь опорного напряжения 18 и схему управления фазными ключами 19.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии ключ 5 открыт, ключ 6 закрыт, а ключ 2 осуществляет стабилизацию токаз (фиг,2) в обмотке 3 двигателя по сигналу, поступающему с импульсного регулятора 14, При этом ключ 2 может находиться в открытом или закрытом состояниях. На интервале времени т 1, т 2 ключ 2 открыт и токз, возрастая, протекает по цепи; положительный вывод источника постоянного напряжения 1, открытый ключ 2, обмотка 3 двигателя, открытый ключ 5, датчик тока 7, отрицательный вывод источника постоянного напряжения 1. Сигнал 07 с датчика тока 7 поступает на вход дифференциального усилителя 12 и выпрямляется выпрямителем 13,Выходное напряжение 01 з выпрямителя 13 поступает на второй вход импульсного модулятора 14, где сравнивается с опорнь 1 м напряжением 015, поступающим на первый вход импульсного модулятора 14 с блока управления 15. При достижении напряжением 01 з уровня 015 срабатывания импульсного модулятора 14 ключ 2 закрывается, В обмотке 3 возникает ЭДС самоиндукции, а в обмотке 4 - ЭДС взэимоиндукции, Под действием этих ЭДС в обмотке 4 двигателя возникает ток 4, равный, но противоположный по знаку току 1 з. Эти токи, спадая, протекают в интервале времени 12, тз по цепи: обмотка 3 двигателя, открытый ключ 5, дат 10 Сигналы 07 и Ов с датчиков тока 7 и 8 15 20 35 40 45 50лятора тока, выход которого предназначен для соединения с выводами обмоток двигателя, работающих в противофазе, фаэнце ключи, предназначенные для соединения с 25 30 чик тока 7, датчик тока 8, открытый диод 11, обмотка 4 двигателя. Так как при спадании тока (интервал времени сг, тз) поток Ф в магнитопроводе двигателя формируется двумя последовательно и согласно соединенными обмотками, между которыми существует сильная магнитная связь, то величина тока 1 з будет в два раза меньше, чем при его нарастании (интервал времени т 1, т 2). суммируются по абсолютной величине на дифференциальном усилителе 12, Результирующее напряжение с выхода усилителя 12 выпрямляется и подается на импульсный модулятор 14, При достижении напряжением 01 з уровня 0 15 ключ 2 открывается, ток И становится равным нулю, а величина тока 1 з удваивается.На интервале времени т 4, т 5 все ключи усилителя мощности закрыты и формирование спадающего участка магнитного потока Ф в магнитонроводе двигателя осуществляется за счет форсированного спадания тока 4, протекающего по цепи: обмотка 4 двигателя, открытый диод 9, встречно включенный источник постоянного напряжения 1, датчик тока 8, открытый диод 11, обмотка 4 двигателя. При этом сигнал Ов с датчика тока 8 проходит через дифференциальный усилитель 12, выпрямляется и поступает на импульсный модулятор 14, где сравнивается с опорным напряжением 015, поступающим с блока управления 15. Схема работает аналогично при открытом ключе 6 и закрытом ключе 5. Уменьшение потерь мощности в данном устройстве достигается за счет того, что большую часть периода работы устройства по его силовым элементам протекает ток, по величине в два раза меньший, чем в устройстве прототипа.Предлагаемое устройство использовано для управления четырехфазным шаговым двигателем типа ДШИ. Формула изобретения Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее блок управления, состоящий из генератора тактовых импульсов, распределителя импульсов, формирователя опорного напряжения и схемы управления фазными ключами, импульсный модулятор релейного типа и подключенный к источнику постоянного напряжения многоканальный усилитель мощности, каждый канал которого включает в себя ключ регу1777229 Ъг, гСоставитель В, АлексеевТехред М,Моргентал Корректор М. П едак Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва. Ж, Рэушская наб,. 4/5 аказ 412 ВНИИ роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 вторыми выводами обмоток двигателя. диоды, подключенные к фазным ключам и ключу регулятора тока, и первый датчик тока, первым выводом подключенный к источнику постоянного напряжения, а 5 вторым выводом - к первому фазному ключу, при этом первый и второй выходы блока управления подключены к управляющим входам фазных ключей, третий выход подключен к первому входу импульсного моду лятора, выход которого подключен к управляющему входу ключа регулятора тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью расширения эксплуатационных возможностей путем управления шаговым двигателем 15д д р с магнитосвязанными противофазными обмотками и снижения потерь мощности. устройство снабжено дифференциальным усилителем, выпрямителем и вторым датчиком тока, первый вывод которого подключен к источнику постоянного напряжения, второй - к второму фазному ключу, входы дифференциального усилителя подключены к точкам соединения датчика тока и фазного ключа, выход - к входу выпрямителя, выход которого подключен к второму входу импульсного модулятора и к входу блока управления, а диодц подключены встречно параллельно фазным ключам и ключу регулятора тока,