Устройство для управления шаговым двигателем

(59 Н 02 Р 8 0 О И ОБРЕТЕЛЬСТВУ гГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ(ТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 744888, кл.Н 02 Р 7/62, 1979.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 2483155/24-07,Кл. Н 02 Р 8/00 1980.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯШКГОВЫИ. ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее рас"пределитель импульсов с многоканальнын, усилителем мощности, каждыйканал которого включает в себя фазудвигателя, подключенную одним концом к датчику тока, а другим. черезсиловой ключ - к источнику питанияпостоянного тока, регулятор тока,связанный входом с датчиком тока,и элемент И, подключенный первымвходом к соответствующему выходураспределителя импульсов,о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью уменьшенияколебаний ротора двигателя в режиме стоянки при импульсном управлении током в фазах двигателя, введены интегратор, пороговый элемент, инвертор, дешифратор; мультиплексор, а в каждый канал усилителя - второй и третий элементы И и.элемент ИЛИ, причем выходы распределителя импульсов связаны с входами дешифратора, подключенного выходами к адресным входам мультиплексора, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами регуляторов тока и первыми входами вторых элементов И, а выход мультиплексора связан с первыми входами третьих элементов И, подключенных к первым входам элементов ИЛИ, свя- Я занных выходами с вторыми входами первых элементов И, а вторыми вхо- фЯ дами с выходами вторых элементов И, фсоединенных вторыми входами свыходом инвертора, связанного входом с вторыми входами третьих элементов И Я и выходом порогового элемента, подключенного входом через интегратор к входу распределитеЛя импульсов, 1066019тока, связанный входом с датчикомтока, и элемент И, подключенныйпервым входом к соответствущцемувыходу распределителя импульсов,введены интегратор, пороговый элемент, инвертор, дешифратор, мультиплексор, а в каждый канал усилителя - второй и третий элементы И иэлемент ИЛИ, причем ныходы распределителя импульсов связаны с входами дешифратора, подключенного выхо-,дами к адресным входам мультиплексора, информационные входы которогосоединены с соответствующими выходами регуляторов тока и первыми входами вторых элементов И, а ныходмультиплексора связан с первымивходами третьих элементов И, подключенных к первым входам элементовИЛИ, связанных выходами с вторымивходами первых элементов И, а вторыми входами - с выходами вторыхэлементов И, соединенных вторымивходами с выходом инвертора, связанного входом с вторыми входамитретьих элементов И и выходом порогового элемента, подключенноговходом через интегратор к входураспределителя.,На фиг, 1 приведена функциональнаясхема устройства для управления че-.тырехфазным шаговым двигателем; нафиг.2 - эпюры напряжений и токов вразличных точках схемы,Устройство (фиг, 1)содержит интегратор 1, связанный выходом с йо-роговым элементом 2, выход которогоподключен к входу инвертора 3, распределитель 4 импульсов, вход которого соединен с входом интегратора 1и входом устройства, а выходыс соответствующими входами дешифратора 5, Выходы дешифратора 5 подключены к адресным входам мультиплексора б. Каждый канал усилителя мощности включает в себя фазу 7 шагового двигателя, подключенную однимконцом к датчику 8 тока, а другимчерез силовой ключ 9 - к источнику10 питания постоянного тока, элемент И 1, первый вход которого подключен к соответствующему выходураспределителя 4 импульсов, а второй - к выходу элемента ИЛИ 12. Первый вход элемента ИЛИ 12 подключенк выходу элемента И 13, а второйвход к выходу элемента И 14, Первыйвход элемента И 13 подключен к выходу мультиплексора б, а" второйвход к выходу порогового элемента 2и входу инвертора 3. Первый вход элемента И 14 соединен с информационными входами мультиплексора 6 и свыходом регулятора 15 тока, входкоторого подключен к датчику 8 тока. Второй вход элемента И 14 связан с выходом инвертора 3,Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствамдля управления шаговым двигателем,и может быть использонано, например,в системах числового программногоуправления металлорежущими станками,Известно устройство для управления шаговым двигателем, содержа"щее коммутатор, распределитель импульсов с реверсинными входами, нечетные выходы которого связаны через схемы совпадения с управляющими входами ключей коммутатора, соединенных с одной клеммой источника питания, а четные - непосред-,ственно с управляющими входами 15ключей коммутатора, соединенных .через датчик тока с другой клеммойисточника питания, триггер Шмидта,вход которого соединен с выходомдатчика тока, а выход - с вторыми 20входами указанных схем совпадения,и обратные диоды, соединяющие выводя фаз двигателя с клеммами источника питания, логическая схема И,одновибратор, выход которого связан 25с дополнительными входами указанныхсхем И, а выходы схемы ИЛИ - с реверсинными входами распределителяимпульсов 1 Ц,Однако указанное устройство неустраняет колебаний ротора двигателяв режиме стоянки.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управленияшаговым днигателем, содержащее рас-.пределитель импульсов с многоканальным усилителем мощности, каждый канал которого включает в себяфазу двигателя, подключенную однимконцом к датчику тока, а другим через силовой ключ - кисточнику питания постоянного тока, регулятортока, связанный входом с датчикомтока, и элемент И, подключенныйпервым входом к соответствующемувыходу распределителя импульсов 21, 45К недостаткам известного устройства относится то, что в режиместоянки колебания вектора электромагнитных сил, действующих на ротор,вызывают значительные его колебания,Цель изобретения - уменьшениеколебаний ротора двигателя н режиместоянки при импульсном управлениитоком в фазах двигателя. 55Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для управления,шаговым двигателем, содержащеераспределитель импульсов с многоканальным усилителем мощности, каждый канал которого включает в себя фазу двигателя, подключенную одним концом к датчику тока, а дру-.гим через силовой ключ - к источникупитания постоянного тока, Регулятор 65Работа устройства рассмотрена применительно к управлению четырехФазным шаговым двигателем с системой коммутации фаз 12-23-34-41-.Устройство работает следующимобразомВ исходном состоянии в режиме стоянки в результате отсутствия на входе устройства входных импульсов (щ на фиг. 2) интегратор 1 вырабатывает сигнал, превышающий порого-. вый уровень элемента 2, который устанавливается в единичное состояние ( Ц, на фиг. 2). Сигнал логической единицы на выходе порогового элемента 2 блокирует работу элементов И по вторым входам и разрешает прохождение сигнала, поступающего с, выхода мультиплексора б через элементы И 13. Код,. Установившийся на выходах распределителя 4 импульсов определяет, какие из Фаз двигателя включены в данный момент. Дешифратор 5 по коду, установившемуся на, выходах распределителя 4 импульсов, формирует адрес того регулятора 15 тока, выходной сигнал которого проходит на выход мультиплексора б, т,е. определяет, какой из регуляторов 15 тока осуществляет управление током включенных в данных момент фаз двигателя.Если,например, включены первая и вторая фазы двигателя, то управление их токомосуществляется регулятором5 тока первой фазы, когда включены вторая и третья фазы - регулятором 15 тока второй Фазы, и т.д, Таким образом, управление током двух одновременно включенных в каждый момент времени фаз осуществляется от одного регулятора 15 тока, чем обеспечивается синхронность нарастания и спада токов в этих фазах двигателя;Рассмотрим режим движения., Пусть в момент времени 1 (фиг. 2) на первый канал усилителя с соответствующего выхода распределителя 4 импульсов поступает сигнал 0,1 (фиг, 2). С этого момента времени начинается шйротно-импульсное управление током в первой фазе (Л 1, Фиг. 2), Пусть в момент. времени Ф на второй каналусилителя с соответствующего выходараспределителя 4 импульсов поступает сигнал Цр = 1 (фиг. 2) Нарастание и спад токов в первой и второйфазах происходит несинхронно Ц и Эна фиг, 2) При прекращении подачиуправляющих импульсовна входустройства интегратор 1 через вре- .мя интегрирования 1 вырабатывает10 сигнал, превышающий порог.срабатывания элемента 2. На выходе элемента2 устанавливается уровень логической единицы Оср (фиг. 2), Устройство переходит в режим стоянки,15 управление током в первой и второйфазах с момента времени Фз осуществляется от регулятора 15 тока, первой фазы, а. именно в момент времени 1(фиг.2), С этого момента вре 20 мени ток во второй фазе начинаеТизменяться синхронно с током в первой .фазе двигателя (3(и Э.на фиг.2).Таким образом в режиме стоянки нарастание и спад токов 337 325 (фиг.2) во включенных фазах происходит под действием управляющего сигнала с выхода одного соответствующего регулятора тока, .Синхронность нарастания и спадатоков в обмотках двигателя в режиместоянки приводит к устранению колебаний вектора электромагнитных сил,действующих на ротор двйгателя, аследовательнок уменьшению колебаний ротора,Во время движения на вход устройства поступают входные импульсы,Интегратор 1 вырабатывает сигнал,не превышающий пороговый уровеньэлемента 2, который устанавливается40 в состояние Ц,=О. Уровень логического нуля на выходе порогового элемента 2 блокирует по вторым входамэлементы И 13 и разрешает прохождение сигналов с выходов соответствую 45 щих регуляторов 15 тока .через элементы И 14 на вторые входы соответствующих элементов И 11Такое построение устройства дляуправления щаговыми двигателями50 позволяет существенно снизитьпульсации ротора двигателя в режиме стоянки при наиболее экономичномимпульсном питании фаз двигатЕля,1066019. ПодписСР 1057/58 . Тираж 671 ВНИИПИ Государственного .комитет по делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб