Устройство для управления шаговым двигателем

(56) Авторское свидеЮф 1224944, кл. Н 02Авторское свидетеВ 1381682, кл. Н 02 С.Е.Мужелев8.8)тельство СССРР 8/00, 1984.льство СССРР 8/00,20.02.86 ьи ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к электротехнике, к управлению электрическими машинами и может быть использовано в дискретном приводе с регулированиемскорости в широких пределах, Цельсостоит в упрощении путем сокращениячисла микросхем. С этой целью генератор 1 формирует импульсы заданнойчастоты, которые через элемент 2 И 2поступают на вход обратного счетасчетчика 3, коэффициент пересчетакоторого определяется выходным кодом запоминающего устройства 4, содержащего коды минимальных периодов каждого участка аппроксимации. Запоминающее устройства 15 содержит коды приращений периода каждого участка аппроксимации. Коэффициент пересчетасчетчика 8 определяется выходным кодом реверсивного счетчика 9 и равенчислу импульсов каждого участка аппроксимации, Код текущей скоростиформируется реверсивным счетчиком 5и изменяется с каждым новым участкомаппроксимации, На входы счетчика 5поступают выходные импульсы устройства, Работа счетчиков 5 и 9 по входупрямого или обратного счета определяется режимом движения - разгономили торможением. Выходной код счетчика 5 поступает на один вход элементсравнения 6, а также является адресом запоминающих устройств 4 и 15.Выходная частота формируется счетчиком 8 и через элемент И 11 поступаетна распределитель импульсов 16, 2 ил.Изобретение относится к электроехиике, к управлению электрическимичМашинами и может быть использованон дискретном приводе с регулированием5скорости в широких пределах.Цель изобретения состоит н упрощении путем сокращения числа микросхем.На фиг.1 изображена функциональйая схема устройства; на фиг,2 - график аппроксимации периода выходнойчастоты н зависимости от его номерана этапе разгона двигателя.,Устройство содержит генератор 1,соединенный через первый элемент 2 И2 с первым счетчиком 3, соединеннымвходом с запоминающим устройством 4,реверсивный счетчик 5, соединенныйс элементом 6 сравнения кодов, после довательно соединенные второй счетчик7 и третий счетчик 8, соединенныйвходом реверсивного кольцевого счетчика 9, второй элемент 2 И 10, пятыйэлемент 2 И 11, третий элемент 2 И 12,четвертый элемент 2 И 13, иннертор 14,дополнительное запоминающее устройство 15, распределитель 16 импульсов,соединенный входом с входом сбросапервого счетчика 3, первыми входамитретьего 12 и четвертого 13 элементов2 И и выходом пятого 11 элементов 2 И,входы которого соединены с выходамиинвертора 14 и третьего счетчика 8,вход записи которого соединен с выходом кольцевого реверсивного счетчика 9, входы которого соединены перекрестно с входами реверсивногосчетчика 5 и с выходами третьего ичетвертого элементов 2 И, вторые входыкоторых соединены с выходами элемента6 сравнения кодов, первый вход которого соединен с шиной задания скорости, а второй - с выходом реверсивного счетчика 5 и адресными входамизапоминающих устройств 4 и 15, выходкоторого соединен с входом записивторого счетчика 7, нычитающий входкоторого соединен с выходом второгоэлемента 2 И 10, второй вход которогочерез инвертор 14 соединен с выходом 50первого счетчика 3, соединенным также с вторым входом первого элемента2 И 2. Счетчики 3, 7 и 8 работаютв режиме пелителей частоты.Устройство работает следующим .образом.Траектория разгона (торможения)шагового двигателя аппроксимируется участками, на которых изменение выходной частоты, а следовательно,и скорости двигателя происходит позависимости, близкой к линейной.Каждый участок М,ВБ, аппроксимиронанной траектории представляетсобой линейное изменение периодавыходной частоты Т н зависимостиВЬЮот номера п п и, на этомучастке. Количество импульсов выходной частоты на каждом участке постоянно. При разгоне выходная частотапостоянно возрастает во времени. Период выходной частоты соответственноуменьшается с возрастанием количества импульсов от начала разгона, Перед началом работы нсе счетчики схемы, кроме счетчика 9, находятся н обнуленном состоянии, На выходе реверсивного кольцевого счетчика 9 устанавливается код постоянного числа импульсов и. на каждом участке, Этот код устанавливается перед началом работы по входу предварительной записи счетчика 9.На одном входе элемента 6 сравнения кодов устанавливается код максимальной скорости двигателя. В запоминающее устройство 4 заносятся коды минимальных значений периода Ткаждого участка аппроксимации. В дополнительное запоминающее устройство 15 заносятся коды постоянных прираще" ний периода ДТ на каждом участке аппроксимации, На выходных шинах запоминающего устройства 4 установлен код минимального периода начального участка аппроксимации, на выходных шинах запоминающего устройства 15 установлен код постоянного приращения на первом участке аппроксимации. Начало работы устройства на этапе разгона осуществляется пуском генера" тора 1 импульсов, на выходе которого появляются импульсы с частотой Рснп . Одновременно на распределитель 16 имнульсон подается первый ориентирующий импульс с однонибратора пуска (не показан), Счетчик 3 считает импульсы, поступающие через элемент 2 И 2 с генератора 1 импульсон. Коэффициент пересчета счетчика 3 определяется кодом минимального периода с запоминающего устройства 4, ныходные шины которого соединены с входами предварительной установки счетчика 3, работающего на вычитание. В момент окончания счета ня выходе счетчика 3устанавливается логический "О", которым запирается элемент 2 И 2, и импульсы на вход счетчика 3 не поступают. Таким образом, длительность минимального периода участка определяетсяНрцй синхР Мгде Тсинхр - перйод синхроггизирующейчастоты ГсК- число пересчета счет-чика 3, код которого установлен на выходе запоминающего устройства 4.Логический "О" на выходе счетчика3 через инвертор 14 разрешает прохождение синхроимпульсов с генератора 1через элемент 2 И 10 на вход обратногосчета счетчика 7, входы предварительной установки которого соединены свыходными шинами запоминающего устройства 15 кода постоянного приращения периода ЛТг, участка, По окончаниисчета импульсов, определяемых кодомзапоминающего устройства 15, на выходе счетчика 7 появляется импульс,который поступает на вход обратногосчета счетчика 8, по входам предва"рительной записи которого установленкод числа импульсов п. участка аппроксимации с выхода счетчика 9. Длительность приращения периода участкаВТг определяетсяТ н = Т синхр КМггде Кг - число пересчета счетчика67, код которого установленна выходе запоминающегоустройства 15,Количество раз пересчета счетчика 7определяется числом, код которого установлен по входам предварительнойзаписи счетчика 8. Счетчик 8 с каждымциклом пересчета счетчика 7 уменьшаетсвое содержимое на единицу, Как только записанное число в счетчике 8 сосчитано, на выходе счетчика 8 появляется логическая "1", которая черезэлемент 2 И 11, на втором входе которого установлена логическая "1" синвертора, поступает на распределитель импульсов. Таким образом, формируется второй импульс после ориентирующего импульса пуска.Период между двумя импульсами напервом участке определяется ТТн+Т и, п , Этот период являетсямаксимальным на участке аппроксимации,Одновременно импульс с выхода элемента 2 И 11 сбрасывает счетчик 3 в45 50 55 количество импульсов участка аппроксимации, которое определяет коэффициент деления счетчика 5, код увеличивается на единицу, Таким образом,новый цикл счета следующего периоданачинается при новых значениях минимального периода Т ц и приращенияпериода д Тг,. При этом на счетчике 9устанавливается код полного числа импульсов участка аппроксимации. Такначинается новый участок аппроксимации. С каждым новым участком аппроксимации значение кода ня выходе счетчика 5 увеличивается на единицу, Выходной код счетчика 5, являясь адресом запоминающих устройств, определяет начальный период импульсов каждогоаппроксимационного участка и в конечисходное состояние, и череэ элемент2 И 13 поступает ня вход пряг;огосчета реверсивного счетчика 5 и входобратного с:етя счетчика 9. На втором5входе элемента 2 И 13 на этапе разгона,т,е. когда заданная скорость большетекущей скорости, присутствует логи 11ческая 1 , Н а втором выходе эл ем нта 6 сравнения копов в э т о в р емя л огич е с кий " О" . Коэффициент делениясчетчика 5 у с т я ня вл и в а е тс я до началар я б о ты равным числу имп ул ьс о в п ,3участка аппроксимации, С приходом имлульса содержимое счетчика 9 уменьпяется на единицу, соответственноуменьшается на единицу коэффициентпересчета счетчика 8. Новый циклсчета следующего периода вьгходныхимпульсов складывается из счета минимального периода, как в предыдущемцикле, и добавки к минимальному периоду. Но эта добавка в отличие отпредыдущего цикла на величину приращения дТг меньше,тяк как коэффициент пересчета счетчика 8 на единицуъменьше.Длительность очередного периодавыходных импульсов определяется какТ =Тг, +ЛТ г (п -1). С приходом1 МИНследующего импульса содержимое счетчика 9 уменьшается еще ня единицу,т,е. следующий период меньше предыдущего на Тг35В общем случае в пределах каждогоучастка период выходных импульсов определяется кяк Т=Т и +дТгг (и;-Е),где К -0,1,2,3п,аоКак только счетчик 5 сосчитает50 ном счете скорость двигателя, С выходным кодом счетчика 5 сравниваетсязаданная скорость, В случае равенствазаданной и текущей скоростей двига 5теля на обоих выходах элемента 6сравнения кодов присутствуют логические "0". При этом прекращается поступление импульсов через запертыеэлементы 2 И 12 и 13 на счетные входы 10счетчика 5 и счетчика 9. При этом на:адресных шинах запоминающих устройств,4 и 15 присутствуют постоянные коды,коэффициенты пересчета счетчиков 3,7 и 8 остаются также постоянными,и частота следования импульсов навыходе элемента 2 И 11 остается постоянной, Так реализуется режим движениядвигателя с постоянной скоростью,В случае задания на входе схемы 6сравнения скорости меньшей, чем текущая, на втором выходе элемента сравнения появляется логическая "1",,которая отпирает элемент 2 И 12 ивыходные импульсы поступают на вход 25обратного счета счетчика 5 и на входпрямого счета счетчика 9, начинаетсяэтап торможения, В этом случае накаждом аппроксимационном участке последующий период по сравнению с преды- З 0дущим постоянно увеличивается наВТя, так как счетчик 9 с каждым импульсом увеличивает выходной код,увеличивая тем самым коэффициент пересчета счетчика 8, Коэффициент пересчета 9 остается постоянным, такимже, как и на этапе разгона. С увеличением периода выходная частота падает, скорость замедляется. После отработки периодов каждого аппроксимаци 40онного участка выходной код счетчика5 уменьшается на единицу, Из запоминающих устройств 4 и 15 выбираютсякоды предыдущих значений ТиЬТ, которые определяют меньшую выходную частоту, Так происходит замедление скорости двигателя до скорости,равной заданной или до полного торможения.Предлагаемое устройство позволяетизменять скорость двигателя в любоймомент движения, а также аппроксимировать любую траекторию движения впереходных режимах, повысив тем самымкачество работы двигателя. Изменяячастоту генератора Г, можно из 55менять длительность аппроксимационных участков, сохраняя Форму траектории, и добиваться тем самым оптимального быстродействия. Система легко переналаживается, объем запоминающих устройств требуется в 50-100 разменьший, чем при пошаговом программировании траектории, соответственносокращается трудоемкость программирования. При этом предлагаемое устройство проще известного, так какустранены два генератора импульсов,два сумматора и три регистра,Формула изобретения Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее генератор импульсов, соединенный с первыми входами первого и второго элементов 2 И, выход первого из которых соединен с вычитающим входом первого счетчика, запоминающее устройство, элемент сравнения кодов, первый вход которо-го соединен с шиной задания скорости, второй - с выходом реверсивного счетчика, соединенного входами с выходами третьего и четвертого элементов 2 И, первые входы которых соединены с выходами элемента сравнения кодов, а вторые входы в , с входом распределения импульсов, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения путем сокращения числа микросхем, введены второй и третий счетчики, кольцевой реверсивный счетчик, дополнительное запоминающее устройство, инвертор и пятый элемент 2 И, выход которого соединен с входом распределителя импульсов и входом сброса первого счетчика, выход которого соединен с вторым входом первого элемента 2 И, а через инвертор с вторым входом второго элемента 2 И и первым входом пятого элемента 2 И, второй вход которого подключен к выходу третьего счетчика,: вычитающий вход которого соединен с выходом вто" рого счетчика, вычитающий зход которого подключен к выходу второго элемента 2 И, вход записи - к выходу дополнительного запоминающего устройства, адресные входы которого подключены к выходу реверсивного счетчика и соединены с адрескымп входами запоминающего устройства, выход которого соединен с входом записи первого счетчика, вход записи третьего счетчика соединен с входом реверсивного кольцевого счетчика, входы которого соединены с выходами четвертого и третьего элементов 2 И.оставитель В,Алеримов ехред И,Дидык дактор, Л.Зайцев ректор С.Шекмар Заказ 4439/55 Тирак 583 4/ Проектная сизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 3035, Иосква, Ж, РаушПодписноекомитета СССРи открытийкая наб д.