Устройство для управления шаговым двигателем

С ото э СоветскихСоциалистическихРеспубики ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К,АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ 904183(23) ПриоритетОпубликовано 07.02.82Бюллетень Р 1 е 5Дата опубликования описания 07.02.82 Госудврстмнный квинтет СССР до делам нзебретеннй и атхрнтнй(72) Авторы изобретения В.А,Федукин и В.И.Демкин Заявител осковский институт электроннои тех 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМИзобретение относится к электро технике, в частности к электроприводам, и может быть использовано для управления шаговым двигателем в системах автоматического регулирования.Известно устройство для управле- ния шаговым двигателем со стабилизацией скорости в режиме бесконтактной машины постоянного тока, содержащее двигатель с датчиком положения ротора, имеющим циклическую характеристику "вход-выход", линейную в пределах цикла, соединенный с усилителями мощности через функциональньтй преобразователь, включающий в себя преобразователь линейно изменяющегося сигнала в ступенчатый и в сигналы, близкие к синусоидальныи 1.13.Недостатком данного устройства является его сложность, выражающаяся в необходимости функциональных преобразований линейных сигналов дат чика. Наиболее близкое по техническойсущности к предлагаемому устройство для управления шаговым двигателем, содержащее датчик положения ро".тора с линейной в пределах цикла характеристикой- "вход-выход", синхронизированный генератор пилообразного напряжения, элемент сравнения,связанный входами с выходами датчика положения и синхронизированногогенератора, и усилители мощности,соединенные входами е выходами эле-.ментов И 121.Недостатком указанного устройства является низкая равномерностьдвижения, обусловленная колебаниямиамплитуды момента на шаговом интервале, а также сложность устройства.Цель изобретения - повышение равномерности движения двигателя и упрощения устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для управленияшаговым двигателем содержит связан83 3ный с выходом датчика положения ро"тора формирователь-распределитель,выполненный в виде компараторов почислу фаз двигателя с петлеобразнойхарактеристикой "вход-выход , выхо"ды которых соединены с первыми входами соответствующих элементов И,подключенных вторыми входами к выходу элемента сравнения.Такое выполнение устройства повы.шает равномерность движения и упро-щает схему устройства.На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройстваприменительно к четырехфазному шаговому двигателк; на фиг. 2 - временныедиаграммы сигналов на отдельных элементах устройства.Устройство (фиг. 1) содержит шаговый двигатель 1, на валу которогоукреплен датчик 2 положения ротора сциклической характеристикой "входвыход", линейной в пределах цикла,связаннь 1 й выходом со входами синхронизируемого генератора 3 пилообразного напряжения и формирователя-распределителя 4, выполненного в видекомпараторов 5-8 по числу фаз двигателя с петлеобразной характеристикой"вход-выход" и с первым входом элемен Ота 9 сравнения. Выходы компараторов5-8 соединены с первыми входами элементов И 10-13, вторые входы которыхсоединены с выходом элемента 9 срав"нения. Фазы шагового двигателя 1через усилители 14-17 мощности связаны с выходами элементов И 10-13.Работа предлагаемого устройствапоясняется временными диаграммамисигналов на отдельных элементах(фиг. 2) где показаны линейно-изменяющиеся в функции положения ротора, напряжение Од на выходе датчика, 2 положения, напряжение Ог на выходегенератора 3 пилообразного напряжения, напряжения О-Она выходах компараторов соответственно 5-8, напряжение Ос на выходе элемента 9 сравнения, напряжения Ц,-Она входах усилителей мощности 14-17.Устройство работает следующим об" разбм.Шагоный двигатель 1 с датчиком 2 положения на валу, соединенный с выходами усилителей 14-17 мощно 55 сти, работает в режиме бесконтактной машины постоянного тока. Коммутация фаз обеспечивается подачей с выходов компараторов 5-8 сигналов на первые входы группы логических элементовИ 10-13. В моменты, соответствующиеначалу циклической характеристики датчика 2 положения ротора (фиг. 2),запускается генератор 3 пилообразного н:;нряжения с регулируемой крутизной линейно изменяющегося напряжении.Сигналы генератора поступают на первый вход элемента 9 сравнения, навторой ход которого подаются сигна"лы датчика .положения,С изменением крутизны пилообразного сигнала генератора, когда его амплитуда превьапет амплитуду сигналадатчика, выходной сигнал сравнивающего устройста Оэ принимает высокий уровень, в результате чего контур обратной связи по положени;о оказывается замкнутым, двигатель разгоняется. В процессе разгона двигателя возрастает крутизна выходногосигнала датчика и при достижении имуровня сигнала с генератора сравнивающее устройство переходит в противоположное состояние. Контур связи ло положению размыкается и двигатель тормозится под действием момента нагрузки до определенного срабатывания сравнивающего устройства.Время нахождения двигателя во включенном состоянии в пределах тактакоммутации изменяется с изменениемкрутизны сигнала генератора. Приувеличении крутизны сигнала генератора время включенного состояниядвигателя увеличивается.Процесс переключения осуществляется с большой частотой, поэтому питание фаэ двигателя осуществляетсяимпульсами с коэффициентом заполнения коммутационного интервала,меньшим единицы, Среднее значениетока в фазах двигателя. устанавливается пропорциональным коэффициентузаполнения.При скоростях нарастаний сигналагенератора пилообразного иапряже"ния,.меньших скорости механическихпереходных процессов шагового двигателя, осуществляется процесс непрерывного слежения сигнала датчиказа сигналом с выхода генератора и,следовательно, скорость двигателябудет отслеживать скорость изменения. сигнала генератора,Изменением крутизны импульсов генератора обеспечивается регулирование скорости двигателя в широкомдиапазоне от весьма низких скороИсточники информации,принятые во внимание при экспертизеФормула изобретения 5 904183 Ь стей до максимальной скорости в ре- синхронизированный р рованный гене атор пилообзиме самокоммутации. разного напряжения, элемент сравПредлагаемое устройсво ьбеспе- нения, связанный в да й вхо ами с выходами чивает режим стабилизации и управле- датчика положения и синхронизироато а и силители мощния скоростью шагового двигателя в % ванного генератора, уые. вхо ами с выходаежиме бесконтактной машины посто- ности, соединенн д Рянного тока в широком диапазоне ско ми элементовтов И отличаю "и что с целью упро" остей улучшает равномерность дви- щ е е с я тем, что, ция и в сравнении с известными щения устройства и пва и повышения равномерженея оно с етехннческиии решеениями такого назна ности движения двигател , од р чения является олее простим,б простим Это жит связанный с выходом датчика по- позволяет увеличить надежность при- ложени р р Ф ря ото а Фо мирователь-распреводов позиционози онных и контурных систем делитель, выполненный в виде компапрограммного управления перемеще- раторов по числу фаэ двигателя с1 петлеобразной характеристикой "входТехнико-экономический эФФект от выход , выходы кот рф окото ых соединены с внедрения предлагаемого устройства первыми входами соответствующихя за счет упрощения схе- элементов И, подключенных вторыми достигается за счеа с авнения, мы устроиства и пов еыш ния качества входами к выходу элемент р движения привода, улучщающего работу установки.Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее датчик положения ротора с линейной в пределахнН цикла характеристикой вход: выход, 4 1, Авторское свидетельство СССР 23 В 556542 , кл. Н 02 К 29/02, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 241934024-07,кл. Н 02 Р 8/00, 1977904183 Ызе оста ехре Редактор А.Л и Тираж 713Государственного ко делам изобретений иМосква, Ж, Ражип аказ 16 ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. ПроеиФная, 4 Ф 5 й о ВНИИПИ и 11303