Устройство для управления шаговым двигателем

оныебдло.,а.,Ва Л (: А ОПИСА Союз Советских Социалистических Республик.01.80. Бюоллетень % 3ания описания 2501.80 Н 02 Р 8/ Государственны СССР по дедам изоб и открыт(81) 47-88833 Опубликовано 2 и комитет енин М 621.316.18. 5 (088.8) Лата опублнков странцы си и Мицуо Ман ия)(72) Авторы изобретени Кенго Конные фирмыи Фудзиц Япония) Иностдзицу Лимит(71) Заявител анук Лимит 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕН ИГАТЕЛ является повыв периоды увечастоты выходч ульсовдополниблоконым ген ром Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах управления двигателями, в частности в устройствах управления двигателями электроприводов,например, для станков с программным управлением.Известны устройства управления двигателями, содержащие блоки формирования выходных импульсов необР10 ходимых для управления шаговым двигателем (1), Эти устройства обеспечивают ускоренное или замедленное поступление импульсов на шаговый двигатель в режимах пуска и торможения, а также равномерность расстановки выходных импульсов в случае пропадания (сбоев) импульсов управления.Вследствие реализации в известных устройствах экспоненциальных законов ускорения - замедления поступления выходных импульсов, время переходных процессов (время разгона от нулевой скорости до максимальной и время торможения от максимальной скорости до нулевой) оказывается большим, что является недостатком этих устройств.Известно удвигателем, сбавляющих имп стройство для управленияодержащее источник упульсов, реверсивный счетчик, формирователь выходных импульсов, генератор импульсов и распределитель импульсов (2) Это устройство является наиболее близким кизобретению по технической сущнОстии достигаемому результату,Недостатком известного устройстваявляется то, что оно не обеспечиваетдопускаемого двигателем быстродействия, т.е. не обеспечивает минимальновозможных для конкретного типа двигателя времени разгона и торможения,Объясняется это тем, что известноеустройство, обеспечивая увеличениеуменьшение частоты выходных импульсов, не обеспечивает изменение частоты выходных импульсов по определенным законам, например по экспоненциальному закону в сочетании слинейным законом.Целью изобретенияшение быстродействияличения и уменьшенияных импульсов.Это достигается тем, то формирователь выходных имп снабжен дискриминатором, тельнымреверсивным счетчиком м управления, дополнитель ератором импульсов, суммато и блоком5 1 О 15 20 25 30 35 50 55 60 генерирования выходных импульсов, вход которого соединен с выходом сум" маторавходы которого соединены с выходами дополнительных генератора импульсов и реверсивного счетчика, суммирующий и вычитдющий входы которого соединены с выходами блока управления,первый вход которого соединен с выходом блока генерирования выходных импульсов, второй - с выходом основного генератора импульсов, а третий - с выходом дискриьянатора, входы которого подключены к выходам обоих реверсивных счетчиков, выход блока генерирования выходных импульсов образует выход формирователя выходных импульсов.Кроме того, блок управления может быть снабжен тремя элементами И, элементом ИЛИ, иннертором и делителем частоты, вход которого соединен с выходом блока генерирования выходных импульсов, а выход подключен к первому входу первого элемента И, . выход которого вместе с выходом второго элемента И через элемент ИЛИ подключен к вычитающему входу дополнительного реверсивного счетчика, к суммирующему входу которого подключен. выход третьего элемента И, первый вход которого вместе с первым входом второго элемента И подключен к выходу основного генератора импульсов, при этом вторые входы первого и третьего элементов И непосредственно, а второго элемента И через инвертор подсоединены к выходу дискриминатора.На фиг. 1 изображена структурная схема устройстна для управления двигателем на фиг. 2 - график временных зависимостей частоты выходных импульсов при унеличении и уменьшении частоты управляющих импульсов.Устройство для управления двигателем содержит источник 1 управляющих импульсов, подключенный к основному реверсивному счетчику 2, выход которого подключен к первому входу формирователя 3 выходных импульсов. Второй вход формирователя 3 связан с выходом основного генератора 4 импульсов, а выход формирователя 3 соединен со входом распределителя 5 импульсов.Формирователь 3 выходных импульсон содержит соединенные между собой дискриминатор б, дополнительный реверсинный счетчик 7 и блок 8 управления. Выход дополнительного ренерсивного счетчика соединен с одним из входов сумматора 9, а другой его вход связан с дополнительным генератором импульсов 10. Выход сумматора 9 подключен к блоку 11 генерирования выходных импульсов, выход которого является выходом формиронателя 3. Блок 8 упранления содержит элементы, И 12, 13 и 14, элемент ИЛИ 15, инвертор 16 и делитель 17 частоты. Выход делителя 17 частоты соединен с выходом блока 11 генерирования выходных импульсов, а выход делителя 17 частоты соединен со входом элемента И 14, другой вход которого подключен ко входу элемента И 12, к выходу дискриминатора б и через инвертор 16 - ко входу элемента И 13 . Вторые входы элементов И 12 и 13 соединены между собой и образуют второй вход формирователя 3 выходных импульсов. Выход элемента И 12 подключен к одному из входов дополнительного реверсивного счетчика 7, с другим входом которого через 1 лемент ИЛИ 15 связаны выходы элементов И 13 и 14.Устройстно управления работает следующим образом.Импульсы управления Р; с частотой Г; от источника 1 управляющих импульсов поступают на суммирующий вход основного реверсивного счетчика 2, который играет роль накопителя управляющих импульсов. На вычитающий вход счетчика 2 поступают выходные импульсы Ро с частотой ро которые формируются формирователем 3. Эти импульсы уменьшают общее число импульсов, накопленных в счетчике 2.Выходные импульсы Р, поступают нраспределитель 5, импульсы с выхода которого осуществляют управление двигателем, Основной генератОр 4 импульсов формирует импульсы с постоянной частотой Р , которые поступают через блок 8 управления на входы дополнительного реверсивного счетчика 7.Дискриминатор б, входы которого подключены к счетчикам 2 и 7, сравнивает накопленное в счетчике 2 число импульсов с числом импульсов Е счетчика 7. При Е Е дискриминатор б формирует сигнал ИР, который поступает в блок 8 управления на логические элементы И 12 и 14 и на инвертор 16. При этом на суммирующий вход счетчика 7 поступают импульсы частоты от генератора 4 через схему И 12, и происходит увеличение числа импульсов Е. Иннертор 16 имеет на выходе логическую единицу сигнал) на входе схемы И 13, тогда когда Е ( Е. При ЕЕ на выходе инвертора 16 имеется логический нуль, схема И 13 оказывается закрытой, и импульсы частоты Е, генератора 4 не поступают к вычитающему входу счетчика 7.При Е) Е при наличии сигнала ИР (логической единицы) открывается схема И 14, которая пропускает через схему ИЛИ 15 на вычитающйй вход счетчика 7 импульсы, поступающие .с выхода устройства 11 генерированияФормула изобретения выходных импульсов через делитель17 частоты с коэффициентом деления,равным двум, При Е Е дискриминатор б формирует логич.еский нуль .(сигнал ИР отсутствует), схемы И 12и 14 не пропускают импульсов навходы счетчика 7. При этом на выходе инвертора 1 б формируется логическая единица, схема И 13 открывается, и импульсы частоты Р генератора 4 поступают через схему ИЛИ 15к вычитающему входу счетчика 7,Число импульсов Е счетчика 7 начинает уменьшаться,Блок 11 генерирования выходныхимпульсов по принципу действия вявляется накапливающим счетчиком, которыйосуществляет суммирование хранящегося в нем числа с вновь постугаюшимчислом с выхода сумматора 9, котороеравно числу Е счетчика 7. Суммирование в блоке 11 осуществляется счастотой Р , которая формируетсядополнительным генератором 10. Когдапроисходит переполнение накапливающего счетчика в блоке 11, на еговыходе формируется выходной импульсР В режиме пуска двигателя - в режиме увеличения частоты Р, выходныхимпульсов происходит увеличениечастоты Р; входных управляющих импульсов Р; , Число импульсов Е всчетчике 2 быстро увеличивается истановится Е ) Е. При этом дискриминатор б формирует сигнал ИР (логическую единицу), число импульсовЕ в счетчике 7 начинает увеличиваться, счетчик 11 начинает накапливатьимпульсы Е с частотой Р, и форми -ровать импульсы Ро с частотой Ркоторые проходят через распределитель 5 импульсов и приводят а движение двигатель. Аналитический анализ работы устройства при Е ) Е показывает, что изменение частоты Рбудет происходит по экспоненциальному закону. На фиг, 2 показан экспоненциальный закон нарастания частоты Р при подаче скачком частоты Р;управляющих импульсовЗсмк- (12Вгдет - коэффициент, определяющий показательэкспоненциальногозакона;и - число битов счетчикаблока 11;- время.В момент времени , управляющиеимпульсы Р прекращаются, но еще втечение некоторого времени сохраняется условие Е)Е до момента. Приимеет место равенство ЕЕ ив , Аналитический анализ работыг.устройства на участке времени послепоказывает, что уменьшение2частоты Б, выходных импульсов будепроисходит по линейному закону до 30 35 40 45 50 55 60 65 момента времени = от значения Р =Р;до Р, =0 при этом время линейного уменьшения частоты Р опрераделяется как 1 з -1 = -Таким образом, выбирая при проектировании устройства величины Р Р , можно обеспечить требуемое время пуска и торможения двигателя, т.е, увеличить быстродействие устройства управления и всей системы управления нагрузкой с помощью двигателя. Устройство управления двигателем обеспечивает увеличение частоты вы" ходных импульсов по экспоненциаль.- ному закону, а уменьшение частоты - по линейному закону. Применение такого сочетания указанных законов позволяет наилучшим образом использовать характеристики нагруженных двигателей и обеспечивает минимально допустимые времена переходных процессов а системе устройство управления - двигатель-нагрузка,1. Устройство для управления двигателем, содержащее источник управляющих импульсов, выход которого подключен к суммирующему входу ос" ноаного реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом формирователя выходных импульсов, со вторым входом которого соединен выход основного генератора, импульсов, тричем выход Формирователя выходных импульсов подключен к распределителю импульсов и к вычитающему входу основного реверсивного счетчика, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия в периоды- увеличения и уменьшения частоты выходных импульсов, формирователь выходных импульсов снабжен дискримина" тором, дополнительным реверсивным счетчиком, блоком управления, дополнительным генератором импульсов,сумматором и блоком генерирования выходных импульсов, вход которого соединен с выходом сумматора, входы которого соединены с выходами дополнительных генератора импульсов и реверсивного счетчика, суммирующий и вычитаюший входы которого соединены с выходами блока управления, первый вход которого соединен с выходом устройства генерирования выходных импульсов, второй - с выходом основного генератора импульсов, а третий - с выходом дискриминатора, входы которого подключены к .выходам реверсивных счетчиков, выход блока генерирования выходных импульсов образует выход Формирователя выходных импульсов.712053 Тираж: 78 исное аказ 9389/ атент, г, Ужгород, ул, Проектная,иал П 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления снабжен тремя элементами И, элементом ИЛИ, инвертором и делителем частоты, вход которого соединен с выходом, блока генерирования выходных импульсов, а выход подключен к первому входу первого элемента И, .выход. которого вместе с выходом второго элемента И через элемент ИЛИ подключен к вычитаюшему входу дополнительного реверсивного счетчика, к суммирующему входу которого подключен выход третьего элемента И, первый вход которого вместе с первым входом второго элемента И подключен к выходу основного генератора импульсов, причем вторые входы первого и третьего элементов И непосредственно, 5 а второго элемента И через инверторподсоединены к выходу дискриминатора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизео 1, Патент США 9 3614517,кл. 315-36, 1970,2. Авторское свидетельство СССР9 368707, кл. Н 02 Р 7762, 1970