Устройство управления шаговым двигателем

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 243.230 (21) 3223553/18-24сприсоединениемзаявки Йо(23) Приоритет 511 М. Кл.з 6 05 В 19/40 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий.(088.8) Опубликовано 300982, Бюллетень М 36 Дата опубликования описания 300982(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ шАГОВЫИ ДВИГАТЕЛ Управление в указанном у с неопределен жения, ложной больших скоро сированием и защищенностью25Изобретение относится к регулирующим и управляющим системам и предназначено для применения в электрон- ной аппаратуре, в частности в меди-; цинских приборах радиоизотопной диагностики.Известно устройство управления шаговым двигателем, содержащее генератор положений шагового двигателя, схему сравнения и иидикатор положений шагового двигателя 113Однако в данном устройстве недостаточная скорость и надежность управления.15Известно также устройство, в котором информация на перемещение поступает на один из входов реверсивного счетчика в виде последовательности импульсов, а на второй его вход поступают импульсы датчика отработанных шагов. Для регулирования скорости вращения,в контур обратной связи введен блок управляемой задержки импульсов датчика отработанных шагов.Блок синхронизации и торможения вырабатывает напряжение управления, величина которого определяется разностью чисел, поступивших на вход импульсов и отработанных шагов, и30 мгновенной скоростью двигателя 12) шаговым двигателемтройстве сопряженоостью начального полоотработкой шагов притях управления с ревередостаточной помехоВ медицинских приборах радиоизотопной диагностики шаговый двигатель используется в цветовом штрихорегистраторе для передвижения многоцветной ленты между ударником и писчей бумагой. Уровни исследуемой радиоактивности могут меняться в.любой последовательности и поэтому смена цветов ленты должна происходить в различных направлениях (с по:1 ощью реверса ротора двигателя) и на любую величину шага. При этом смена цветов ленты должнапроисходить на предельной скорости между ударами ударника штрихорегистратора, скорость срабатывания которого достигает 50 уд/с.При таких условиях работы шагового двигателя возможны случаи проскакивания по инерции задаваемого положения ротора и установления его в ложном положении, приводящем к искажению сканограммы. Слишком быстрая смена управляющего кода на обмоткахстатора, находящегося в состоянии покоя, мокет привести к нежелательному реверсу шагового двигателя,Цель изобретения - повышение скорости и надежности управления шаговым двигателем.Поставленная цель достигается тем, что в устройство управления шаговым двигателем, содержащее последовательно соединенные,шаговый двигатель, индикатор положений и элемент срав О нения, первый вход которого соединен с источником управляющего сигнала, регулятор скорости, блок управляемой задержки и коммутатор обмоток, выход которого соединен с обмотками шагово,го двигателя, первый вход блока управляемой, задержки соединен с выходом индикатора положений, второй вход - с, выходом регулятора скорости,.дополнительно введены кодовый преобразователь н сумматор, выход которого сое-. динен со входом коммутатора обмоток,первый вход соединен с выходом блокауправляемой задержки, а второй вход -с выходом кодового преобразователя,вход которого соединен с выходом элемента сравнения.На чертеже представлена блоксхема устройства управления шаговым двигателем.Устройство содержит шаговый дви- ЗО гатель 1, индикатор 2 положений шагового двигателя, элемент 3 сравнения, источник 4 управляющего сигнала, коммутатор обмоток 5, регулятор б скорости, блок 7 управляемой за держки, сумматор 8 с входами А, В и выходом 5 и кодовый преобразователь 9.Устройство работает следующимобразом.при отключенном входе А сумматора 40 8 кодовый сигнал индикатора 2 с некоторой задержкой в блоке 7 управляемой задержки подается на вход В и с выхода 3 без изменения поступает на коммутатор обмоток 5. Последний 45 преобразует код индикатора 2 в код управления обмотками двигателя 1 в соответствии с тем положением двигателя, в котором он находится в данный момент времени.Таким образом, в каком бы положении не был шаговый двигатель, он самоустановится в этом положении, .благодаря описанной положительной обратной связи.Для приведения двигателя в движение в прямом или инверсном направлении достаточно на вход А сумматора 8 подать от преобразователя 9 соответственно прямой или дополнительный двоичный код единицы. 60Таким образом, на выходе сумматора 8 появляется только соседний код по отношению к тому коду, которым ранее управлялся шаговый двигатель, что обеспечивает надежную работу щагово го двигателя при максимально возможной скорости.При поступлении на вход А сумматора 8 положительной единицы (в прямом двоичном коде) или отрицательной единицы (в дополнительном двоичном коде) указанная совокупность элементов, а именно: индикатор, блок задержки, сумматор, коммутатор и шаговый двигатель - автогенерирует последовательность кодов, приводя двигатель в движение в прямом или инверсном направлении со скоростью, величина которой устанавливается управляющим сигналом скорости, подаваемым на вспомогательный вход блока 7 управляемой задержки от регулятора б скорости.При нулевом значении задержки в блоке 7 управляемой задержки скорость вращения определяется параметрами самого двигателя 1, что придает системе автогенерирования свойство самонастраиваться в зависимости. от изменяющихся внешних условий,Элемент 3 сравнения вырабатывает на выходе сигнал рассогласования между истинным и заданным положением ротора шагового двигателя 1 для управления его работой.В предлагаемом устройстве нет счетчиков, а формирование кодов управления шаговым двигателем осуществляется автогенератором положений шагового двигателя, состоящего из, последовательно соединенных шагового двигателя, индикатора положений, блока управляемой задержки, суммато ра и коммутатора обмоток. Эта замкнутая цепь, включающая положительную обратную связ - индикатор положений и блок управляемой задержки, образует триггер с многими устойчивыии состояниями. Быстродействие этого триггера определяется инерционностью механического звена, что определяет высокую помехоустойчивость и надежность функционирования устройства управления.Применительно к цветовому штрихорегистратору в сканирующих приборах ,такое схемное решение полностью ликвидирует возможность пропечатки на бумаге ложного цвета.и, следовательно, исключает необходимость повторного сканирования. Кроме того, позволяет вести диагностические исследования на предельных скоростях за минимальное время, получая при этом качественные сканограммы.Введение новых элементов в устройство управления шаговым двигателем выгодно отличает его от прототипа, так как значительно повышает быстродействие исполнительных устройств, в частности штрихорегистраторов медицинских сканирующих аппаратов радиоизотопной диагностики, при этом прин25 ципиально исключается воэможность сбоев их в работе.Схема управления шаговым двигателем базового объекта, например штрихорегистратора сканера ГПР, построе,на по принципу разомкнутого управле,:ния и поэтому обладает недостатками,. присущим данному. типу управлениямалая скорость, отсутствие начальной установки положения двигателя, низ.кая помехоустойчивость, 10По сравнению с базовым объектомпредлагаемое устройство позволяет беэ значительного усложнения схемы перейти от разомкнутой систеьы управления шаговым двигателем к замкнутой, 15 исключив тем самым вышеупомянутые недостатки.Предлагаемая замкнутая система управления с автогенератором положений шагового двигателя повышает в 20 - полтора-два раза скорость управления шаговым двигателем, что позволяет производить радиоиэотопное обследование пациентов во столько же раз быстрее.При малых скоростях сканирования применение предлагаемого устройства дает возможность увеличить степеньквантования отображаемой информации в многоцветном регистраторе и получить более детализированную картину распределения радиоактивности в теле пациента. Формула изобретенияУстройство управления шаговым дви гателем, содержащее последовательно ,соединенные шаговый двигатель, индикатор положений и элемент сравнения, первый вход которого соединен с источником управляющего сигнала, регулятор скорости, блок управляемойзадержки и коммутатор обмоток, выход .которого соединен с обмотками шагового двигателя, первый вход блока управляемой задержки соединен с выходом индикатора положений, второй вход -с выходом регулятора скорости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения: быстродействия и надежности устройства, в него введены кодовый преобразователь и сумматор, выход которого соединен с входом коммутатора обмоток, первый вход соединен с выходом блока управ-. ляемой задержки, а второй вход - с выходом кодового преобразователя, вход которого соединен с выходом элемента сравнения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США 9 3736488,кл. 318-685, опублик 1970.2. Чиликин и"др. Дискретный элек-