Устройство для определения положения подвижного элемента шагового двигателя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК1261 2 19)05 Н 02 Р 8/О ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ММЖЗЮ;,3.5 Й-:ЬГМЬЛЖЭ ЕбАЛ г юЮщр а сигна вектора фазового состояния известнок АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВ. (22) 13.8.9046) 30;04.93, Бюл. В 1671) Московский энергетический институт 72) БА Ивоботенко, И,В. Воронежцев, С.В. Кожин и В.Г. Прытков56) Авторское свидетельство СССР Ь 1577067, кл. Н 02 Р 8/00; 1988, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИ ПОЛОЖЕНИЯ ПОДВИЖНОГО ЭЛЕМЕНТ ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления щаговыми электродвигателями в прецизионных электроприводах. фЦель изобретения - увеличение быстродействия определения положения подвижного элемента ШД и уменьшение динамической ошибки измерения положения путем осуществления режима слеженияза изменением фазового состояния результирующей ЭДС.Цель достигается тем, что в устройстве в процессе определения положения подвижного элемента ШД производится непрерывное слежение за его изменением. Для этого в блоке опорного сигнала счетчик импульсов заменен на реверсивный счетчик, дополнительно введен коммутатор с одним информационным входом с двумя управляющими входами и двумя выходами,2,57) Использование: в устройствах для управления шаговыми двигателями в прецизионных электроприводах. Сущность. в устройстве для определения положения подвижного элемента шагового двигателя использован реверсивный счетчик и введен коммутатор, выходом соединейный с. реверсивным- счетчикоМ, а входами - соответственно с выходами блока функциональных преобразований, таймера и блока сравнения. В процессе определения положения подвижного элемента шагового двигателя производится непрерывное слежение за его изменением, 4 ил. причем информационный вход подключен к таймеру, а один выход подключен к суммирующему, другой - к вычитающему входу реверсивного счетчика импульсов, при этом один из управляющих входов коммутатора соединен с выходом блока сравнения, а другой - с управляющим входом функционального преобразователя. При этом опорный сигнал формируется не как функция времени, а как функция рассогласования между величиной результирующего вектора ЭДС и величиной опорного сигнала. Если угол положения подвижного элемента ШД О находится в интервале от 0 до л /4, то сигнал фазового состояния результирующей ЭДС формируется какГЯ =19 О, )1812611 3 4г( р) = Щ р (2): логовый, преобразователь 22, выход которого является выходом 16 блока 14, Коммутапричем, если г(О); г(1 о),уувеличивевт- тор; 19 имеет вход 23, соединенный сся, а при г(О) г(р),оеньшасетсядо управляющим входам блока 14, и другой .тех пор, пака не наступит равенство вели вход 24, соедйненный с выходом блока 17,чин вектора результирующей ЭДС и изеЕст- по-которому передается результат сравненого вектора ";Нця зйаченйй Сигналов блОков 13 и 14.Если О находится в интервале рт й/4,На фиг. 3 приводится возможная схемадо ж/2 и величины векторов формируются коммутатора 19. Он состоит из следующихсоответственно,. 10 логикчеслких элементов, одного ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, одного НЕ и двух двухвходоеыхг(Щ = стд О, (3)элементов И, Импульсы с таймера 18 поступают на входызлементов И и в зависимостиг( р) =- с 1 ц р(4) от сигналов на других их входах, поступаю 16 щих от элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ ито при г 9) г(ю) р увеличивае 1 ся, а НЕ, один из них пропускает их на выходприг(О) г(у),руменьшаатсядотех "+и или "-" (сложение или вычитание).пор, пока не наступит равенство величин, Входы 23 и 24 являются входами злеменг(0) игу):та ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем йаЭто позволяет формировать плавно 20 вход 24 поступает сигнал результата сравизменяющееся значение р; а не в виде . нения г(О) Сг(р) а на вход 23 сигнал,развертки, что позволяет более точно апре- задающий направление изменения ув заделить значение Ов.динамике, . вйсимости от соотношения г(О) иг(у) сНа фиг, 1 показана блок-схема устрой- учетом функции представления этих вали-ства для определения полвкения подвиж чин тд или сд.ного элемента шагового двигателя; на фиг, Устройство работает следующим обра 2 - схема коммутатора; на фиг. 3 и 4 - диаг- зомраммы, поясняющие работу устройства, Выходная величина фазы результируюУстройство для определения положе- щей ЭДС в известном устройстве в зависимния подвижного элемента шагового двига. 30 мости от значения угла О в диапазоне оттеля содержит блок 1 (фиг. 1) выделения -. Ж /4 до л /4 получается в виде функциисигналов, соответствующих ЭДС, наводи- г(Щ" Ще авдиапазонеот л/4 до ж/2 вмых в обмотках 2-5 шагового двигателя б, виде г (ЩсЩ О, При этом в первомподключенного к блоку 7 усилителя мощно; случае опорный сигнал вырабатываетстей,ся в виде функции Г(ф) кт" тяф, а воК выходам блока 1 выделения сигналов втором г(р) =С 19 Р . При равенствепоДключен блок 8 функциональных преоб- г(у) иг(О) вырабатывается компараторвзователей, состоящий из блоков многока- . ром стробирующий сигнал, указывающий,нальных аналоговых коммутаторов и 40 что у-О,компараторов, имеющий четыре выхода 9" . В устройстве механизм получения зна 10, 11, 12. Вйходы 9, 10 блока 8 соедийены чения г(Щ остается тем же самым, однакос входами блока 13, выполненного в виде процессвыработкисигналаразверткизамедвлителя напряжений, Выход 11. являйся неи процессом слежения р за величинойинформационным выходам устройства, а Опутем достижения гЩ-г(у).выход 12 подключен к управхляющему входу .На фиг, 3 показан процесс определенияблока 14 формирования опорного сигнала, значения угла Опутем подгонки опорногоимеющего информационный выход 15, яв-угла ф, где значения гЯ и гф) определяляющийся также информационным выхо- ются по формулам(1) и(2),причем е начале60дам устройства, и другой выход 16; г(у)г(6). В этомслучае сигнал на управсвязанный с одним из входоеблока 17 срае., ляющвм входе 23 коммутатора 19 имеет вынения,еторойеходблока 17 связансвыха" соков состояние, а значения сигйала надом блока 14. Блок 14 форМированиявходе 24.коммутатора 19, поступающегоотопорного сигнала содержит последаеатвль- блока 17, низкое. Коммутатор 19 пройускаетно соединенные таймер 18, коммутатор 19, бб импульсы с таймера 18 на суммирующий.реверсиеный счетчик 20, информационный вход счетчика 20 (+), При этом значениевыход которого является информационным у возрастает, а значит и растет г(у) . Этотвыходом 18 блока 14, постоянное запомина- -процесс идет до тех пор, пока имеет местоющееустройство 21,входкоторагоявляется гЯ .г(о) В случае гЯ г(ф сигнал 0тупрввллкииим входом блокв 14 и цифровив. ствиовитси высоким и импульсы с твимврвс18 через коммутатор 19 поступят на вычитающий вход счетчика 20 (-), что в свою очередь вызовет возникновения вновь соотношения е(6г(р), При постоянном значении Р (8) здесь имеет место квази- установившееся значение г(р), а значит если отбросить один или два младших разряда с информационного выхода блока 14, на выходе устройства установки организуется код положения подвижного элемента ШД, т;е. у=О.. Как видно из фиг. 3, сначала процесс определения 9 через р похож, как в известном устройстве, т.е, генерируется кусочек развертки, однако по достижении соотношения ГЯ = е происходит захват следящей системы по фазе и отслеживание изменения значения О, причем, чем больше частота импульсов таймера 18, тем выше быстродействие системы слежений,На фиг. 4 показан аналогичный процесс определения значения О, когда величины векторов г(Щ и г(р) определяются по формулам (3) и (4), Сигнал К при этом низкий.8 известном устройстве интервал времени, за который определяется значение положения подвижного элемента шагового двигателя, вычисляется как Т 1= т .2 , где М - число разрядов счетчика; т- период следования импульсов; генерируемых тайВ данном устройстве среднее время определения положения в режиме слеженияопределяется как Т 2=2 т,Отсюда видно, что быстродействие это 5 го устройства больше, чем прототипа примерно в 2 раз, причем элементная базаустройства остается без изменения.Использование изобретения повышаетбыстродействие определения положения10 подвижного элемента, что в свою очередьповышает точность управления движениеми позволяет производить измерения набольших скоростях перемещения подвижного элемента.15 Формула изобретенияУстройство для определения положения подвижного элемента шагового двигателя по авт; св. М 1577067, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения быстро 20 действия и уменьшения динамическойошибки путем осуществления режима слежения за изменением фазового состояниярезультирующей ЗДС, счетчик выполненреверсивным и введен коммутатор с инфор 25 мационным, двумя управляющими входамии двумя выходами, включенный по информационному входу и выходам между выходом таймера и входами реверсивногосчетчика, один управляющий вход коммута 30 тора подключен к выходу блока сравнения,а другой управляющий вход коммутатора"объединен с управляющим входом постоянного запоминающего устройства.Составитель А, ГоловчегнкоТехред М. Моргентал Корректор,М. Ткач" акФар А еаьский комбинат фПатантф, г. Уигород, ул.Гагарина, 101 одственн каз 1679: . Тираж, : Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по иаобретгениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-ЗБ, Раущская наб 415