Устройство для управления шаговымэлектродвигателем

ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 838998(53)М. Кл, Н 02 Р 8/00 с присоединением заявки Рй(23) Приоритет -Веудерстеенвй кемнтет СССР ав делам нзебретеннй н вткритнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМИзобретение относится к электротехнике, предназначено для регулирования скорости шагового электродвигателя с активным ротором и магнитной фиксацией и может быть использовано в системах автоматического управления для регулирования в широких пределах ско. рости механизмов с долговременным непрерывным режимом работы при питании системы от автономногоисточника ограниченной мощности.Известно устройство дпя управления шаговым электродвигателем, обеспечивающее стартстопный режим работы двигателя и содержа.щее блок формирования временных интерва. лов, распределитель импульсов и усилитель мощности, коммутирующий фазы двигателя 1.Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство дпя управления шаговым электродвигателем с маг. нитной фиксацией, содержащее распределите.ь импульсов, имеющий вход импульсов управле. ния, усилитель мощности, коммутирующий фазы двигателя с логическим звеном на входе, ключ питания и блок формирования вре-менных интервалов, имеющий вход эталонной,частоты 2) .Недостатком данных устройств являетсяограниченный диапазон изменения скоростишагового двигателя, в котором обеспечи-,. вается плавное движение,Цель изобретения - расширение диапазонарегулирования скорости и повышение равномерности движения.Поставленная цель достигается тем, чтоФблок формирования временных интерваловснабжен инвертором, счетным триггером, двумя элементами 2 И - 2 ИЛИ - НЕ, четырьмяэлементами И и двумя реверсивными счетчиками, подключенными своими счетными входами к выходам элементов 2 И - 2 ИЛИ - НЕ, соединенных входами с выходом счетного триг.гера, входом эталонной частоты, связанным с20входом счетного триттера, и выходом распределителя импульсов, соединенного со входоминвертора, и выходом инвертора, подключенного также ко входам записи реверсивныхсчетчиков и первым входам элементов И, 838998соединенных своими остальными входами ссоответствующими выходами реверснвныхсчетчиков, а выходами - с входами остановкисчета и установки в нуль реверсивных счетчиков и входами ключа питания и логическогозвена,Данное устройство обеспечивает повышениеравномерности движения в широком диапазоне скоростей за счет изменения интерваловвремени на отработку шагов в функции частоты следования импульсов управления.На фиг. 1 приведена схема устройства применительно к четырехфазному двигателю; ана фиг. 2 - временные диаграммы сигналов наотдельных элементах,Устройство для управления шаговым электродвигателем (фиг. 1) содержит распределительимпульсов на триггерах 1 и 2 с входом управ.ляющих импульсов 1 вх и выходным элементом2 И - 2 ИЛИ - НЕ 3, подключенным ко входу ин.вертора 4 и входам элементов 2 И - 2 ИЛИ - НЕ5, 6, связанным своими входами также свыходами инвертора 4 и счетного триггера 7,подключенного счетным входом к входу эталонной частоты аозт Выход инвертора 4 соединен также с входами записи реверсивных счетчиков 8, 9, а вход инвсртора - с входом счи.тывания счетчиков. Выход ннвертора 4 соединен также с первыми входами элементов И 10"13, остальные входы которых подключены к,соответствующим выходам 01, 0,-06, 0 ре. верснвных счетчиков 8, 9. Выходы элементовИ 1 О, 12 через элемент И 14 и промежуточныйусилитель 15 подключены ко входу ключа пи.тания 16. Выходы элементов И 11, 13 подклю.чены ко входам логического звена, образованного инверторами 17, 18, элементами 2 И - 2 ИЛИ.НЕ 19 - 22 и элементами И 23 - 28. Выходы ло-.гического звена подключены ко входам усилите.ля 29 мощности, коммутирующего фазы двига.теля. 30, через промежуточный усилитель 31,Устройство работает следующим образом.Распределитель импульсов на элементах 1,2преобразует импульсы управления 1 вх (фиг.2)в четырехканальную систему напряжений01, Оз, 01, 0 з (фиг, 2), которые элементом 2 И - 2 ИЛИ - НЕ 3 преобразуются в одноканальную систему напряжений Р 1 (фиг. 2),инвертируются ннвертором 4 (О.1, фиг. 2) ииспользуются реверсивными счетчиками 8, 9,элементами 2 И - 2 ИЛИ - НЕ 5,6 и элементамиИ 10 - 13. Блок формирования временных интервалов, включающий в себя инвертор 4,триггер 7, элементы 2 И - 2 ИЛИ - НЕ 5,6, ревер.сивные счетчики 8,9 и элементы И 10 - 13,делит период входных импульсов 1 вх на триинтервала (1 эт, Р 1 и Р 2, фиг, 2) Ьт, в течение которого включена только одна фазадвигателя 30; Ьтз = Ьт в течение которого30 3540 4550 55 всех временных интервалов Ьт Ьтз, Ьтз в каждый период введено два. реверсивных счетчика, работающих в противофазе по режимам записи и считывания,Элемент 4 (фиг. 2) инвертирует сигнал Р 1, Триггер 7 делит частоту импульсов Фэтна 2. На элементах 5 и 6 типа 2 ИИЛИ - НЕ,на входы которых поступают сигналы Еэт1 эт/2, Р 1, О 1, формируются в противофазепачки импульсов с частотой 1 эт и 1 эт/2 сдлительностью пачек, равной 1/1 вх (Р 2 и РЗ, фиг,. 2). Элементы И 10 - 13 запускаются выходными импульсами счетчиков 8, 9 и сигналами с элементов 3, 4. В полутакт считы. вания элемент 10 или 12 заблокирован в состоянии, соответствующем логической едины. це на выходе, сигналом с выхода элемента 4 или 3, сигнал с выхода которых равен логическому нулю. В полутакт записи (промежуток 2 Ьт,) элемент 10 (или 12) нахо.дится в состоянии "Г из-за нулевого сигнала на одном из его входов. При заполнении счетчика до состояния насыщения на всех входах элемента 10 или 12 появляются сигналы логической единицы и он переходит в состояние "0". Импульс с.его выхода, соеди. ценного со входом остановка счета" счетчика 8 или 9, останавливает счетчик в заполненном состоянии до прихода следующего импульса 1 вх на промежуток времени Ьтз. Вы. включены две фазы, Ьтз, в течение которого двигатель обесточен (01 ф Огф, Озф Офф фиг. 2) Если Ьт, ( Ь 1 макс, то Ьтз = О Для четырехфазного двигателя, управляемого от предлагаемого устройства, обеспечивается закон коммутации вида 1 - 12 - 0 - 2 - 23 - 0 - 3 -- 34 - О.Работа блока формирования временных интервалов основана на управлении режимами запи сн и считывания двух реверсивнык счетчиков 8 и9, Схема режимов записи и считывания осуществляется по сигналам Р 1 (фнг. 2). В полутакт записи предварительно обнуленный счетчик начинает заполняться импульсами час тотой 1 эт/2 До заполнениЯ, котоРое пРоисходит за промежуток времени 2 Ьт после чего срабатывает логическая схема, которая блокирует счетчик в заполненном состоянии на промежуток времени Ьтз до прихода сле дующего импульса 1 вх С приходом следующего импульса 1 вх режим записи сменяется режимом считывания, при котором на вход счетчика поступают импульсы частотой Фэт, и считывание до нулевого состояния совер-, 25 шается за,промежуток времени Ьт в 2 раза меньший времени записи. Таким образом, один счетчик в первый период входной час.тоты формирует интервалы времени 2 Ьтт и Ьтз а в: следующий - Ьт,. Для полученияходные импульсы с элементов 10 и 12 через промежуточный усилитель 15 управляют рабо той ключа 16, Элементы И 11 и 13 также запускаются выходными импульсами счетчиков и сигналами Р 1 и 01. В полутакт записи элемент 11 или 13 заблокирован в со.стоянии "1" сигналом Р 1 (или 01), имеющим нулевой потенциал, В полутакт считывания (промежуток Ьт,) элемент 10 или 12 находится в состоянии, соответствующем логичес кой единице на выходе, так как на одном из его входоВ имеется нулевой потенциал.При обнулении счетчика на всех входах элементаИ 11 (или 13) появляются единичные сигналы и импульс с его выхода, соединенно го со входом Сброс в "0" счетчика 8 (9), останавливает последний в нулевом состоянии до прихода следующего импульса 1 вх.Выходные импульсы с элементов 11 и 13 подаются на вход логического звена для форми рования промежуточных шагов двигателя.С повышением Фвх, начиная с некоторого значения Фвх, счетчик в полутакт записи эа полняется не полностью, при этом время заполнения счетчика импульсами 2 Ьт,=2/1 вх, 25 время считывания Ьт 1=1/Фвх, Импульсы с выходов элементов И 11 и 13 через промежуточный усилитель 15 возцействуют на ключ 16 шпания так, что он закрьгг на время Ьтз При вх ) вх 1 время записи 2 Ьт 1= зо1 Ивх ключ 16 открыт постоянно и Ьтэ=О.При Фвх 4 1 вх, ключ 16 заперт в каждый полутакт на времяЬ 3 Твх -- 1 йвх 1 двх 1 ФФвх 135 которое увеличивается с уменьшением входной частоты. В логическом звене отпирание каждоготранзистора усилителя 29 мощности задержи Овается на время Ьт которое определяетдлительность промежуточного шага двигателя,когда включена только одна фаза. Две фазыдвигателя включены на промежуток временипосле оконщния импульса считываниядо окончания импульса записи,т,е. на Ьтг На фиг, 2 приведены временные диаграммы сигналов на выходах элементов И 10 - 13 (соответственно 02 - 05), элемента И 14 (06), элементов 17, 18 (07, 08) и элементов 19 - 22 (снгналы Р 4 - Р 7), поясняющие работу ос. новных элементов устройства.Формула изобретенияУстройство для управления шаговым элек.тродвигателем с магнитной фиксацией, содержащее распределитель импульсов, имеющийвход импульсов управления усилитель мощ.ности, коммутирующий фазы двигателя с логическим звеном на входе, ключ питания иблок формирования временных интервалов,имеющий вход эталонной частоты, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширениядиапазона регулирования скорости шаговогодвигателя н повышения равномерности движения, блок формирования временных интервалов снабжен инвертором, счетным триггером, двумя элементами 2 И - 2 ИЛИ - НЕ, четырьмя элементами И и двумя реверсивнымисчетчиками, подключенными своими счетнымивходами к выходам элементов 2 И - 2 ИЛИ-НЕ,соединенных входами с выходом счетноготриггера, входом эталонной частоты,гсвязанным с входом счетного триггера, и выходомраспределителя импульсов, соединенного совходом инвертора, и выходом инвертора,подключенного также ко входам записи реверсивных счетчиков и первым входам элементовИ, соеднненных своимч остальными входамис соответствующими выходами реверснвныхсчетчиков, а выходами - с входами остановки счета и установки в нуль реверснвныхсчетчиков и входами ключа питания и логического звена.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Дискретный электропривод с щаговымидвигателями, Под ред, М. Г. Чилнкина. М"Энергия", 1971, с. 546 - 556,2. Патент Японии Иф 51-30641, кл, 55 С 4,1976,838998 и тор М. Хо аказ 4471/88 ное Патент", г. лиа оставитель 3. Горнехред Ж, Кастелевич ж 730 комитета СССР открытий .кая наб., д. 4/5 ВНИИПИ Государственного . по делам изобретений и113035, Москва, Ж - 35, Раушс ород, ул. Проектная орректор С. Щома