Устройство для управления шаговым электродвигателем

Союз Советски кСоциалистическиеРеспублнк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ744888ГеФ(23) Приоритет по делам нзобретеннй н отнрмтнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ЗЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМИзобретение относится к электротех-нике, .в частности к электроприводам с щаговыми двигателями.Известен импульсный формирователь дття шагового электродвигателя, содержа-.5 щий последовательно соединенные модулятор, балансный компаратор, фазоразделительное устройство, коммутатор и блок управления, выходы которого подключены к триггеру Шмит .то та и к обмоткам шагового двигателя, общий вывод. которых через кисон соединен с источником питания, а выход триггера Шмитта подключен к управлятс- щему входу ключа 11.За счет соединения в этом устройстве выходов фазоразделительного устройства с управляющим входом триггера Шмитту повышен КПД алектропривода на малой скорости его работы.20Недостатком известного устройства является пониженный КПД электропри- . вода на высокой скорости его работы, в, основном за счет потерь на последова.ф 2тельном ключе, осуществляющем стабилизацию тока двигателя.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для управления шаговым электродвигателем, содержащее мостовой коммутатор, кольцевой распределитель импульсов с реверсивнйми входами, нечетные выходы которого соединены через схемы совпадения с управляющими входами ключей коммутатора, соединенных с одной клеммой источника питания, а четные - непосредственно с управляющими входами ключей коммутатора, соединенных через датчик тока двигателя с другой клеммой источника питания, триггер Шмитта, вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход - со вторыми входами указанных схем совпадения, и обратные ,диоды, соединяющие выводы фаз двигателя с им противоположными клеммами источника питания 21.В атом устройстве обеспечено повышение КПД электропривода за счет совме щения в одним и тех же ключевых элементах функций коммутации соответствующей фазы и поддержания тока в ней.Недостатком известного устройстваявляется его узкие функциональные воэможности, так как устройство непрерывно поддерживает средний ток электродвигателя, что необходимо в основном привысокой его скорости. При низкой скоростидвигателя питание его целесообразно от оключать после отработки двигателем каждого шага, так как это приводит к повышению КПД устройства.Белью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.Поставленная цель достигается тем,что известное устройство снабжено последовательно соединенными логической схемой ИЛИ и одновибратором, выход которого соединен с дополнительными входами указанных схем совпадения, а входысхемы ИЛИ - с реверсивными входамикольцевого распределителя импульсов.На чертеже показана электрическая 25схема устройства.Устройство содержит кольцевой распределитель 1 импульсов с реверсивнымивходами 2 и 3, соответствующими прямомуи обратному вращению шагового двигателя 4, обмотки 5, 6, 7 и 8 которого подключены через ключи 9, 10, 11 и 12,мостового коммутатора и датчик 13 токак источнику 14 питания,ВыхОд триггера 1 5 Шмитта подключен 35ного к датчику 13 тока соединен со входами схем 16, 17 совпадения, другиевходы которых соединены с выходамикольцевого распределителя 1 импульсов,управляющими нечетными фазами щагово Ого двигателя 4 и одновибратора .16, входкоторого соединен с выходом схемы ИЛИ19, подключенной к реверсивным входам 2, 3 кольцевого распределителя 1импульсов. 45 Выводы обмоток шагового двигателя4 соединены через обратные диоды 20,21, 22 и 23 с клеммами источника 14 питания и через диоды 24, 25, 26 и 27 - с обмоткой реле 28.Устройство для управления шаговым электродвигателем работает следующимобразом.Пусть, например, в результате воэдействяя входного импульса кольцевой распределитель 1 импульсов установлен в положение, соответствующее подключению 8 4обмоток 5 и 6 шагового двигателя 4 кисточнику 14 питания. При этом на всевремя до следующего входного импульсавключается ключ 10, а на входы схемыИЛИ поступает разрешающий сигнал одновибратора 18 на время, равное длительности его импульса, и разрушающийсигнал триггера 15 Шмитта, соответствующий току двигателя, меньшему заданного значения .В результате на выходе схемы 16совпадения формируется сигнал, включающий ключ 9, и в последовательной цепи,содержащей элементы 9, 5, 6, 10, 13 .возникает нарастающий ток, Как тольковыходное напряжение датчика 13 тока додостигает порога срабатывания триггера15 Шмитта, последний срабатывает, блокируя схемы совпадания, и ключ 9 закрывается. Ток при этом продолжает протекать ( эа счет энергии, запасенной виндуктивности обмоток 5, 6) по цепи,содержащей элементы 20, 5, 6, 10, 13,и уменьшается . Через некоторое времяон уменьшается настолько, что триггер15 Шмитта снова переключается и токчерез обмотки опять начинает возрастать.Процесс продолжается до тех пор, покане кончается импульс одыовибратора 18,длительность которого определяется временем, необходимым для устойчивой отработки двигателем каждого шага, по истечении которого ключ 9 запирается и обмотки двигателя отключаются от источ -ников питания.После поступления второго входногоимпульса в результате переключениякольцевого распределителя 1 импульсоввместо схемы 16 совпадения работаетсхема 17 совпадения и подключаютсяи отключаются обмотки 6, 7 двигателя,При этом ток двигателя при его возрастании протекает через ключ 11, а приубывании - через диод 22,После поступления третьего входногоимпульса в том же направлении в резуль-тате переключения кольцевого распределителя 1 импульсов вместо ключа 10 .включается ключ 12 и ток начинаетпроходить через обмотки 7, 8.Четвертый импульс вновь блокируетработу схемы 16 совпадения и разрешает работу схемы 17 совпадения. Приэтом ток начийает проходить по обмоткам8, 5 двигателя и снова через ключ 9или диод 20.В результате воздействия пятого входного импульса того же направления5 74488вместо ключа 12 включается ключ 9и схема работает также как и послепервого входного импульса,При поступлении входных импульсовна реверсивный вход распределителя 1порядок включения фаэ меняется на обратный. Если период следования входныхимпульсов становится меньше длительности импульса одновибратора 18, .устройство начинает работать в режиме 0непрерывной стабилизации тока, протекающего через обмотки двигателя, и в:моменты коммутации обмоток 6, 8 токзамыкается через диоды 21, 22,При высокой частоте следования входных импульсов срабатывает реле 28, наобмотку которого через диоды 24, 28,26, 27 поступают импульсы ЭДС самоиндукции, возникающие на обмотках двигателя при их отключениях от источника 20питания.Контакт реле 28 сигнализирует о нор-мальной работе устройства при его работе в замкнутыс следящих системах.Таким образом, описанное устройство 25для управления шаговым электродвигателемхарактеризуется широкими функциональными возможностями и может быть использовано как при высоких,так и при низкихскоростях электропривода. 30алектропривода.формула изобретенияУстройство для управления шаговымэлектродвигателем, содержащее мосто 8 6вой коммутатор, кольцевой распределитель импульсов с реверсивными входами,нечетные выходы которого соединены через схемы совпадения с управляюшимивходами ключей коммутатора, соединенных с одной клеммой источника питания,а четные - непосредственно с управляющими входами ключей коммутатора, соединенных через датчик тока двигателя сдругой клеммой источника питания, тритгер Шмитта, вход которого соединен с вы -ходом датчика тока, а выход - со вторыми входами указанных схем совпадения, и обратные диоды, соединяющие выводы фаз двигателя с клеммами источника питания, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей, дополнительно введены последовательно соединенные логическая схема ИЛИ и одновибратор, выходкоторого соединен с дополнительнымивходами укаэанных схем совпадения, авходы схемы ИЛИ - с реверсивными входами кольцевого распределителя импульсов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР М 447676, кл. Я 05 В 6/02, 1972.2. Сборник трудов Воронежского политехнического института Электрические машины", Воронеж, 1973, с. 115-117. рис. 4 (прототип).Составитель Е. КоростелеваРедактор Т. Морозова Техред Ж. Кастелевич Корректор Н. СтелЗаказ 3678/12 Тираж 783 ПодлисноецНИИПИ Государственного комитета СС:, фпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская иаб., д. 4/5Филиал ППП Патеитф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4