Устройство для управления шаговым двигателем

Союз Советски кСоциалистическиеРеспублик ЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ С б 1) Дополнительное 22) Заявлено 23, 12т. свид-ву И 944051 0 (21) 3220828/24-07ки Ме с присоединением завв(23) П риоритет Н 0 ддрстееккьа кемите вв делам изееретевий и открытийУДК 621.31358(088.8) Опубликова ния описания 16 .02,83 ата опублико 2) Авт Д, И. Брейман зобретення аявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ. УПРАВЛ АГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ которого соединен с выходом расплителя импульсов, второй - с выдом расширителя импульсов, а выходс входом вспомогательного ключевогэлемента 1,Недостатком известного устройстявляется ограниченный диапазон рбочих частот.Цель изобретения - расширениедиапазона рабочих частот.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве расширительимпульсов содержит генератор, делитель частоты, шесть элементов.И,три элемента ИЛИ,два счетчика импульсов и счетный триггер, связанный входом с выходами распределителя, грямой выход которого сое- динен с первыми входами первого,о четвертого и шестого элементов И,инверсный выход - с первыми входами второго., третьего и пятого элементов И, выход генератора соединен с входом делителя частоты и вт реде/ хо-ва а 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического управления с щаговыми двигателями.По основному авт. св. Ю 944051 известно устройство для управления шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов, источники питания постоянного тока высокого и низкого уровней, функциональный преоб-. разователь, выполненный в виде расширителя импульсов,с длительностью импульса, зависящей от частоты входных импульсов, вход которого соединен с входами распределителя импульсов, и многоканальный усилитель мощности, каждый канал которого включает основной ключевой элемент, соединенный своим входом с выходом распределителя импульсов, вспомогательный ключевой элемент и разделитель" ные диоды, В каждый канал усилителя мощностй введен логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход 2,83, Бюллетень63 997223 рыми входами второго и четвертого фиентов И, выход делителя частоты , Связан с вторыми входами первого и третьего элементов И, выходы перво го и второго элементов И связаны с входами первого элемента ИЛИ, а его выход - с входам первого счетчика импульсов, выходы третьего и четвертого элементов И подключены к входам второго элемента ИЛИ, а его вы о ход - к входу второго счетчика импульсов, выход первого счетчика соединен с вторым входом пятого элемента И, выход второго счетцика - свторым входом шестого элемента И, 1 з .выходы пятого и шестого элементов И связаны с входами третьего элемента ИЛИ, поаключенного выходом к вторым входам элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.На чертеже приведена функциональная схема устройства.Устройство содержит источник 1 повышенного напряжения, основной источник 2 питания, распределитель 3 импульсов, разделительные диоды 4, основные клю- д 5 чевые элементы 5, вопомогательные ключевые элементы 6, логические элемен" ты ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7, элемент ИЛИ 8 и расширитель импульсов с длительностью импульса, зависящей от частоты, состо-ЗО ящий из генератора 9, делителя 10 частоты, счетного триггера 11, элементов И 12-17 элементов ИЛИ 18-20 и двух счетчиков 21 и 22.Устройство работает следующим образом., Расширитель импульсов преобразует значение периода управляющих импульсов в длительность форсировочного импульса, причем чем меньше период уп О равляющих импульсов, тем больше длительность.форсировочного импульса.При частотах управляющих импульсовменьших некоторой частоты Г длительность форсировоцного импульса равна 4 нулю, а при частотах управляющих импульсов выше некоторой частотыдлительность форсировочного импульса равна периоду управляющих импульсовЕсли частота управляющих им 59пульсов меньше 1 то при поступлении разрешающего сигнала с выхода распределителя 3 включается основной ключевой элемент 5,.и ток от источника 2 питания протекает черезобмотку двигателя . При этом на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7 формируется запрещающий сигнал, таккак длительность форсировочного импульса равна нулю и вспомогательныйключевой элемент 6 выключается. Таким образом, в этом случае ток в обмотке нарастает плавно под действием основного низковольтного источника 2. При пропадании разрешающегосигнала с выхода распределителя 3 импульсов ключевой элемент 5,выключается, а на выходе логического элемента 7 формируется разрешающий сигнал, включающий ключевой элемент 6.При этом ток в обмотке медленно,спадает, так как. величина активногосопротивления в цепи разряда обмотки двигателя весьма мала, Таким образом, при 1 с Г н процессы нарастания и спаданйя тока в обмотках двигателя относительно. медленные, чтообусловливает йлавное движение егоротора,При частоте управляющих импульсов Гн(Г 1 порядок работы ключевого элемента 5 остается без изменений, а ключевой элемент 6 под действием выходного сигнала логического элемента 7 при включенном ключевом элементе 5 вкпдчается на время равное длительности форсировочного импульса с приходом каждого управляющего импульса,а при выключенном ключевом элементе 5 . выключается на то же время.При этом ток в обмотке двигателя при ее включении.ступенчато нарастает,а при выключении ступенчато спадает, Количество и значения ступеней тока определяются числом фаз двигателя и тактов коммутации. При этом если число тактов коммутации относительно велико, что имеет место для современных высокочастотных щаговых двигателей, то форма тока в обмотках приближается к пилообразной, что способствует плавному движению ротора двигателя.При частоте управляющих импульсов Г (Г ключевой элемент 6 включается и выключается синхронно с ключевым элементом 5, при этом обеспечивается максимальное форсирование переходных процессов в обмотках двигателя.Расширитель импульсов работает следующим образом.Управляющие импульсы поступают через элемент 8 на счетный вход триггера 11. Пусть в некоторый момент времени разрешающий сигнал присутствует на прямом выходе счетного триггера 11, Тогда к входу счетчика 21 через элементы 12 и 18 подклю чается выход делителя 1 О частоты и599722 6счетчик 21 начинает подсчет. импуль-Приведенные выражения позволяют сов частоты Гд, поступающей с выхода выбрать параметры расширителя имделителя .10. После прихода следующего ,пульсов (частоты Г и ) емкость управляющего импульса счетный триг" счетчика Ис ) для конкретного случая, гер переключается, прохождение импуль- Таким образом, ствпень Форсировасов частоты Г на вход счетчика 21 . ния нарастания и спада токав.обзапрещается и разрешается прохож- мотках двигателя зависит от текущего дение импульсов частоты генерато- значения частоты управляющих импульра 9 Г. При этом выход счетчика 21сов, что обеспенивает плавность через элементы 16 и 20 подключается к 16 движения ротора в широком диапазоне входам элементов 7. Длительность частот с сохранением высоких динами" выходного импульса ТФ равна времени ческих .характеристик.заполнения счетчика частотой 1 иопределяется выражениемТ - (11) . )Хсчу )где ИС- емкость счетчика.В этом такте счетчик 22 заполняется импульсами частоты Г. В следующем такте счетчики 21 и 22 меняются ролями. Таким образом, в каждом,такте рдин из счетчиков служитдля измерения периода управляющихимпульсов, а другой - для формирования импульса Форсировки. Длительность форсирующего импульса при этомопределяется периодом управляющихимпульсов в предыдущем такте. Счетчики устанавливаются в нулевое состояние после окончания Формирования Форсирующего импульса (цепи сброса непоказаны), Максимальное значение то, ка 3) в обмотке двигателя при этомприближенно определяется выражением)Н3 - достижимый ток при подключении источника 2 питания;номинальный ток;и - число тактов коммутации.Для поддержания Зц= сопят необходимо выполнить условиеА-у-=М -1 Формула изобретенияУстройство для управления шаговымдвигателем по авт. св. Н 944051)о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с 2 е целью расширения диапазона рабочихчастот, расширитель импульсов содер-жит генератор, делитель частоты,шесть элементов И, три элемента ИЛИ,два счетчика импульсов и счетный 2 триггер, связанный входом с выходами .распределителя, прямой выход которогосоединен с первыми входами пестрого)инверсный выход - с первыми входами щ второго, третьего и пятого элементов.И, выход генератора соединен с входом делителя частоты и вторыми входами второго и четвертого элементовИ, выход делителя частоты связан свторыми входами первого и третьегоэлементов И, выходы первого и второго элементов И связаны с входами первого элемента ИЛИ, а его выход - совходом первого счетчика импульсов, выходы третьего и четвертого элементовИ подключены ко входам второго элемента ИЛИ, а его выход - ко входувторого счетчика импульсов, выходпервого счетчика соединен со вторым входом пятого элемента И, вы-.ход второго счетчика - со вторымвходом шестого элемента И, выходыпятого и шестого элементов И связаны со входами третьего элементаИЛ, подключенного выходом к вторымвходам элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеИ1, Авторское свидетельство СССРЮ 944 ОЬ 1, кл. Н Ог р 8/ОО, 1979.,997223 едактор Е. Дичинская Подписно а ССтий н илиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектн 6/76ВНИИПИпо113035 Составитель 3. ГорникТехред М.Костик Корректор С. Шекмарч Тираж 685 сударственного комит ам изобретений и отк осква, Ж, Раушска