Устройство для управления шаговым двигателем с четным числом фаз

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 о 74342 А 5 Н 02 Р 8/О ЕТЕЛЬСТВ ВТОРСКОМУ при Ереванском ециального конюзного научноинститута"Сигма"отделе Сюро Всесскогоих измеренян, Г.Б ии Мн аканян 88,8)детельство СССР02 Р 8/00, 1984,детельство СССР02 Р 8/00, 1987,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ(56) Авторское свМ 1211844, кл. НАвторское свМ 1431030, кл. Н Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для разнополярного управления шаговыми двигателями с числом фаз гп =4, 6, 8, и с активным ротором в дискретных системах автоматизированного электропривода.Целью изобретения является упрощение схемы (путем исключения мультиплексоров и логических элементов) и ее управления (путем исключения трехпозиционных переключателей), а также расширение функциональных возможностей обеспечения управления п 1-фазным шаговым двигателем, где пт = 6, 8На фиг. 1 представлена.функциональная схема устройства для управления шаговым двигателем с четным числом фаз гп; на фиг. 2 - функциональная схема счетчика при(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ЧЕТНЫМ ЧИСЛОМ ФАЗ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для разнополярного управления шаговым двигателем с активным ротором и с числом фаз т = 4, 6, 8, в дискретных системах автоматизированного электропривода. Цель изобретения - упрощение, а также расширение функциональных возможностей за счет обеспечения управления шаговым двигателем с числом фаз п, большим четырех. Устройство содержит в/2 мостовых усилителей мощности 1, 2, реверсивный двоичный счетчик 4 с шинами тактирования, реверса и установки в нулевое состояние, первую 6 и вторую 7 шины выбора режима коммутации фаэ, а также (п 1+ 1) элементов 2-И-ИЛИ 5 и элемент НЕ. 6 ил. в = 6; на фиг. 3 - 5 - монограммы векторов; д моментов для случая щ = 4; на фиг. 6 - СЬ соответствующие временные диаграммы при несимметричных режимах коммутации. фУстройство в общем случае, когда число ( рфаз равно т, содержит(фиг. 1) первую 1.1- 1.п 1 и вторую 2.1-2 лп группы усилителей мощности, соединенные между собой и составляющие гп/2 мостовых схем усилителей, подключенных к источнику 3 питания силовой части, реверсивный двоичный счет- ъ чик 4 с шинами тактирования, реверса и установки в нулевое состояние, первый 5.1 элемент 2 - И-ИЛИ, первый входы первой и второй структур И которого соединены соответственно с первой 6 и второй 7 шинами выбора режима коммутации, второй вход первой структуры И первого элемента 2 - И -ИЛИ соединен с вь)ходом элемента НЕ 8,подкл)оченного входом к второй шине 7 выбора режима, второй вход второл структурыИ первого 5.1 элемента 2-И-ИЛИ соединенс прямым выходом первого разряда реверсивнОГО ДВОичнОГО счетчика 4, а Выход первого 5.1 элемента 2 - И - ИЛИ. соединен спервыми входами нторь)х структур И со второго по и + 1)-й элемент 2-Р 1-ИЛИ (5,2 - 5,гп+ 1),остальные входы пеового и второйструктур И которы: соединенысоответственно с прямыми и инверснымивыходами с Второго по и-й разряддвоичногореверсивного счетчика 4, Где и =- 1 ж"+1. Вдиагонали каждого мостового усилителямощности попарнг встречно-параллельнолибо последовательно- показано пунктиром) подкл)очены противолежащие фазыГг)шагового двигателя: 1-я с ) -,т + 1 ) -й, 2-я -с- +2)-Й .,"г." 1)-я с ( Гп 1)-Й,П 1 ГП- -я с гп-й, Входы усилителей мощностиГП2диагонально распопоженных плеч 2,1 и 1,2,2,3 и 1.4, . ,2. (и) - 3) и . гп - 2), 2, (гп - 1) 1,Гп мостовьх схем соедине)(ь соответственно с выходами элементов 2-И - ИЛИ 5,2, 5.3,гп и)2 2., 5 - ,5,( - + 1),а входы усилителей другихплеч 1.1 и 2,2, 1.3 л 2.4, .1. и - 3) и 2, (и)- 2) тех же мостовых схем соединены соответственно с выходами элементов 2-Л -)А.гИ 5,) -2), 5,-,3),.,5. и), 5, т)+1),22Ренерсивный счет ик 4 с модулем перес(ета Кпер. . 2 гп при гп =: 4, Б, 16, . строитсякак традицио)Оный двоичный реверсивныйсчетчик с коэффициенгом г:ересчета Кгея =- 8, 16; 32,Прл осгапьных значениях КпеяОн сОДержит см)ап."и 4 ер, фиГ, 2 дпя случая Гп =. 6 и КГя) =- 12) с 30)Ы)л реверсивныйдвои(науй сче)чик 8) .10 ги(ескУе эле)лентыИ-НЕ 9 и И 10, иверторь) 11, 12, элементИЛИ-Е 13 и Ц-трУ)ггер 14. Коэффициентпересчета базовог счетчУ)ка 8 выбираетсяраны)и бликаЙшему Днои 1 ному числу 2 п,ме(ьшеИу 2 ГП,15 20 30 35 40 вектор момента двигателя в каждом тактвперекл)очения равен геометрической суммеудвоенных значений номинальных момен 45 тов двух соседних основных положений приоднополярном управлении )фиг. 4),В этих двух режимах работы переключение фаз двигателя происходит через одинтакт поступления импульсов к шине Т счет 50 чика 4, Это является результатом того, чтопервый разряд счетчика 4 не участвует впроцессах переключения фаз,В отличле от них, в третьем режиме устройства в процессе переключения фаз при 55 нимает участие также первый разрядсчетчика 4. Этот режим создается при приложении к шине 7 единичного потенциала,а к шине 6 любого(единичного или нулевого)потенциала, При этом через каждый тактпоступления импульсов к шине Т счетчика 4 Уст роу)ство )а ботает следук)щ)лм ОбраПереД создан)лам,) )ОбОГО и;3 ВОзмОжныхПОН режимов коммутации фаз к шине )ст.0 подается сигнал обнуления счетчика 4, а к шу)не "Реверс" в зависимости о г требуемого направления врац,ения прикладывается нулевой или единиччыг, логический потенциаг). Зздан)ле Огределенного режима коммутаци 11 осущест)Г)яеГсг) путем припо;кения к шинам 6 и 7 ебуеОЙ комбинации нулевых и единичных уровней логическихпотенциалов в соответствии с таблицами 1,2, 3,При поступлении на шину Т тактирую 5 щих импульсов на выходах 1-и разрядов счетчика 4 формируются двоичные коды,первый разряд которого подается к входу первого элемента 2 - И - ИЛИ 5,1, а остальные разряды - к входам аналогичных элементов 2 - И - ИЛИ 5.2 - 5. ),Гп + 1). Счетчик 4 производит подсчет тактовых импульсов до своего коэффициента пересчета Клер после чего автоматически обнуляется.Если на шинах 6 и 7 имеются нулевые потенциалыто на выходе элемента 2-И - ИЛИ 5,1 устанавливается постоянный нулевой потенциал. В результате этого двоичный код 2-и разрядов счетчика 4 на выходах элементов 5,2 - 5. т) + 1) преобразуется в код 1 из и)" (т. е, с одной единицей и Гп - 1 нулями). Это приводит к созданию такого разнополярного режима коммутации фаэ двигателя, при котором ротор принимает основн ые дискретные положения (фиг. 3). В этом режиме суммарный вектор момента двигателя в каждом такте переключения равен удвоенному значению номинального его момента при однополярном управлении,Если к шине 6 прикладывается единичный потенциал, а к шине 7 - нулевой, то на выходе элемента 2 - И-ИЛИ 5,1 устанавливается постоянный единичный потенциал, Это позволяет двоичный код счетчика 4 преобразовать на выходах элементов 5.2 - 5. (и) + 1) в код "2 из Гп" (т, е, с двумя единицами и гп - 2 нулями). В результате этого создается такой разнополярнь)й режим переключения фаз, при котором ротор двигателя принимае Г промежуточные положения между основными, При этом режиме суммарныйна выходе первого элемента 2 - .И - ИЛИ 5.1устанавливается единичный потенциал, Врезультате этого на выходах элементов 2 И - ИЛИ 5.2 - 5. (гп + 1) через каждый тактвозникают коды с одной или двумя единицами из гп. Благодаря этому вал шаговогодвигателя поочередно принимает все возможные основные и промежуточные положения (фиг. 5, 6).Реверсианый счетчик 4 с модулем "2 а"строится и работает по известным обобщенным принципам счетчиков с произвольныммодулем счета. Отличия между их отдельными исполнениями (в зависимости от гп) заключаются в организации информационныхвходов Д 1 - Д.п и анализа выходной информации для обнуления.Реверсивный счетчик, например, при гя= 6 и Клер. = 12 работает следующим образом(фиг. 2),При прямом счете, когда базовый счетчик 8 работает на суммирование (к шине"Реверс" приложена логическая "1") ко всемего информационным входам Д 1 - Д 4 приложено напряжение логического "0".При достижении базовым счетчиком 8состояния 1011 (эквивалентному десятичному числу 11), фиксируемого элементом И -НЕ 9, с задержкой на один периодследования счетных импульсов Т (осуществляемой триггером 14 ) производится установка счетчика 8 в состояние "0" путемпараллельной записи через входы Д 1-Д 4.При обратном порядке счета к шине реверса прилагается напряжение лог. "0",счетчик 8 работает на вычитание, а на входах Д 1 - Д 4 установлен двоичный код 1011.В этом случае при достижении счетчиком 8состояния 0000, фиксируемого выходом переноса "00", с задержкой на один такт (спомощью триггера 14) производится установка счетчика 8 в состояние 1011 путемзаписи кода через входы Д 1 - Д 4 во внутренние триггеры счетчика 8.Счетчик 4 при других значениях в (например 10, 12, 14 ) работает аналогичноописанному.Таким образом, данное устройство посравнению с прототипом имеет более простую структуру, поскольку вместо сложныхпо внутренним структурам мультиплексоров содержит более простые элементы 2 И-ИЛИ. Оно имеет и простое управление -с помощью всего лишь двух шин выборарежима коммутации фаз. Кроме того, оно имеет расширенные функциональные возможности, поскольку позволяетуправлять любым шаговым двигателем с четным числом фаз.5 Формула изобретенияУстройство для управления шаговымдвигателем с четным числом фаз, содержащее первую группу усилителей мощности, общая шина которых соединена с плюсовой10 клеммой источника питания силовой части,соединенного минусовой клеммой с нулевой шиной устройства, вторую группу усилителей мощности, выходы которых соединены с выходами соответствующих15 усилителей мощности первой группы, реверсивный двоичный счетчик с шинами тактирования, реверса и установки в нулевоесостояние, первую и вторую шины выборарежима коммутации фаз, о т л и ч а ю щ е е 20 с я тем, что. с целью упрощения, а такжерасширения функциональных воэможностей путем обеспечения управления шаговым двигателем с числом фаз гп, большим четырех, введены п+ 1 элементов 2 - И - ИЛИ 25 и элемент НЕ, первые входы первой и второй структур И (гп+ 1)-го элемента 2 - И - ИЛИ соединены соответственно с первой и второй шинами выбора режима коммутации,второй вход первой структуры И которого30 гоединен с выходом элемента НЕ, подключенного входом к второй шине выбора режима коммутации, второй вход второйструктуры И (а + 1)-го элемента 2 - И - ИЛИ соединен с прямым выходом первого разря да реверсивного двоичного счетчика, а выход (щ + 1)-го элемента 2 - И-ИЛИ соединен с первыми входами вторых структур И с первого по щ-й элементов 2 - И - ИЛИ, остальныевходы первой и второй структур И которых 40 соединены соответственно с прямыми и ин.версными выходами со второго по п-й разрядов двоичного реверсивного счетчика, где и =1 д 2+1, общая шина второй группы усилителей мощности соединена с нулевой ши ной устройства, первая и вторая группыйусилителей мощности образуют - мосто 2вых схем, в диагоналях которых попарно- встречно соединены фазы двигателя, а 50 управляющие входы усилителей мощности.- диагонально расположенных плеч каждой 1-й мостовой схемы соединены вместе и подключены к выходам 1-го и (1+ - )-го эле 255 ментов 2-И-ИЛИ.1674342 Корректор М,Максимишинец едактор Е.Зубиетов Прои аз 29 ВНИ ставитель В.Алфихред М,Моргента Тираж 336 Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 енно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина