Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциапнстичесииаРвспубпии(51)М, Кл. Н 02 Р 8/00 3 Ъаударстеекай квинтет СССР аф далем кзабретекий к открытий(71) Заявитель 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЬЮ ДВИГАТЕЛЕМ С ДРОБЛЕНИЕМ ШАГА Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления многофаэными шаговыми двигателями.Известны устройства для управления шаговым двигателем с дроблением вага, содержащие блок задания программ,коммутатор, несколько сумматоров, счет чиков и триггеров, подключенных кфазным обмоткам шагового двигателя Г 1 3.Недостатками этих устройств явля" ются сложность и большой объем аппаратуры,Наиболее близким по те;нической сущности к предлагаемому т шляется устройство для управления благовым двигателем с дроблением шага, содер жащее распределитель импульсов,евя занный выходами со входами усилителей мощности, коммутирующих фазы двигателя, и блок дробления вага 121.Недостаток этого устройства состоит в низкой надежности. Цель изобретения " повьпцение надежности.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для управления ваговым двигателем с дроблением шагаблок дробления шага содержит иногопрограммный распределитель импульсов,реверсивный сцетчик, одновибратор,триггер управления, реверсивный делиГатель и две группы двухвходовых элементов И, одна из которых подключенапервыми входами к выХодам распределителя импульсов, вторыми входамиэлементов, взятых через один, к выходам одного разряда многопрограммногораспределителя импульсов, и выхода"ми - к входам усилителей мощности,а другая группа элементов И соединена выходами с входами каждого разряда многопрограммного распределителяимпульсов, пеовыми входами - с выхо"дами каждого разряда реверсивногосчетчика, а вторыми входами - с выходом одновибратора, связанного своим909784 35 40 45 59 55 входом со счетным входом реверсивного счетчика и прямым выходом триггера управления, подключенного инверсным выходом к счетному входу делителя, соединенного своим выходом со счетным входом распределителя импульсов.Такое выполнение устройства позволяет повысить надежность работы за счет использования дискретных элементов,На Фиг. 1 приведена функциональная схема устройства применительнок четырехфазному шаговому двигателю,на фиг, 2 - временные диаграммы сигналов, соответствующие кратностидробления шага Мо 8,Устройство содержит распределитель 1 импульсов, усилитель 2 мощности, коммутирующие Фазы 3 шаговогодвигателя и связанные входами с выходами первой группы двухвходовыхлогических элементов И 4. Первыевходы логических элементов И 4 подключены к соответствующим выходамраспределителя 1, а вторые входыэлементов 4, взятых через один,подключены к выходам первого разрядамногорежимного распределителя 5,число разрядоа которого равно коэффи"циенту дробления шага й. Входы каждого разряда распределителя 5 подключены к Выходам второй Группы двухвходовых логических элементов и 6. первые входы логических элементов И 6подключены к выходам соответствующих разрядов реверсивного счетчика7, а вторые входы объединены и подключены к выходу одновибратора 8,Вход одновибратора 8 и счетный входреверсивного счетчика 7 соединеныс прямым выходом триггера 9 управления, инверсный выход которого подключен к счетному входу реверсивногоделителя 10, представляющего собойреверсивное пересчетное устройство.Установочные входы всех счетных элементов подключены к шине У 1 установкиисходного состояния, Входы выборанаправления движения распределителей1 и 5, счетчика 7 и делителя 1 О подключены к шине У 2, Счетные входытриггера 9 и многорежимного распределителя 5 подключены соответственнок тактовым шинам Т 1 и Т 2ЮУстройство работает следующим образом,5 Щ 15 юо 25 зо 4Подготовка устроиства к работе осуществляется путем подачи на шину У 1 сигнала установки в исходное состояние, При этом распределитель 5, счетчик 7, триггер 9 и делитель 10 устанавливаются а нулевые исходные состояния, а распределитель 1 - в положение, при котором в единичном логическом состоянии находится первая половина его выходов, например, для четырехфазного двигателя выходы Выход и Вых 2, (фиг. 1) . В соответствии с требуемым направлением вращения к шине У 2, прикладывается единичный или нулевой сигналы.Первоначальное нулевое состояние многорежимного распределителя 5 обеспечивает на нулевом выходе триггера его первого разряда единичный, а на. его единичном выходе нулевой потенциалы. Благодаря внутренней структуре распределителя это состояние не нарушается и после подачи на шину ТА импульсов высокой частоты. Зти потенциалы первого разряда распределителя 5, взаимодействуя с единичными потенциалами Вых 1 и Вых., вырабатываемыми распределителем 1 (фиг,2), создают на выходе соответствующего элемента И 4 единичный потенциал. Усилитель мощности 2 данной фазыобеспечивает при этом протекание вней максимального значения тока 1;фиг, 2)При поступлении на шину Т, первого тактирующего импульса низкой частоты (фиг. 2 ) триггер управления 9 переходит в единичное состояние. От положительного перепада напряжения на его прямом выходе запускается реверсивный счетчик 7 и в его первом разряде записывается единица, т.е. устанавливается код 1000060. От этого же перепада напряжения запускается одновибратор 8 и через определенную задержку, превышающую время переходных процессов триггеров, вырабатывает на своем выходе единичный импульс и,тем самым, обеслечивает передачу первого кодового набора счетчика 7 через элементы И 6 в распределитель 5. Зто приводит к созданию в распределителе 5 режима высокочастотной (с частотой Т) циркуляции по разрядам укаэанного кода и, стало быть, генерации импульсов со скважностью 8 на прямом выходе первого разряда и 8/7 на его инверсном выходе, Эти им5 9097пульсы, проходя через элементы И 1к усилителям мощности 3, создает токи величиной 7/81 Н в первой Фазеи 1/81 Н во второй Фазе(11 и 1).(фиг. 2), где 1 Н - максимальное значение тока в фазе.Во втором такте работы устройстватриггер 9 переходит в нулевое состояние. От положительного перепаданапряжения на его инверсном выходезапускается делитель 10 и в нем записывается число один,В последующих нечетных тактах поступления импульсов на шину Т,1, аналогично описанному первому такту,происходит потактное изменение (и одновременная передача в распределитель 5) кода в счетчике 7: 11000000;11100000, 1111 ОООО, 11111000;11111100; 11111110; 11111111. Это 20приводит к потактному уменьшению токав первой Фазе ( 6/8 1 у 15/81 у,4/8111;3/8 1,;2/8 11/811,0 и его одновременному увеличению во второй Фазе(2/8" 11, 3/8 1 и; М 8 1 у 5/81,6/8 11, 7/8 11 я, 1 и). В течение всегопоследнего (из этого цикла) нечетного такта все триггеры распределителя5, благодаря его внутренней структуре, находятся в единичных состояниях 5 О,несмотря на непрерывное поступлениена шину Т высокочастотных импульсов. В последующих четных тактах пос 35 тупления импульсов на шину Т,аналогично описанному второму такту, происходит подсчет импульсов в делителе 10 до М8. Одновременно с поступлением последнего импульса на выходе переноса делителя 10 Формируется единичный импульс, который поступает на тактовый вход распределителя 1 и изменяет его состояние, Начиная с этого момента, единичные потенциа 45 лы оказывается на Зых, и Вых,З распределителя 1, Одновременно с этим в делителе 10 восстанавливается первоначальное нулевое состояние,поскольку он осуществляет деление на 11.50Этим завершается первый полуцикл функционирования устроиства, при котором за 16 тактов поступления им" пульсов на шину Т,1 в первых двух Фазах 3 двигателя осуществляется 8"сту" пенчатое изменение тока ( уменьшение в первой Фазе и одновременное увеличение во второй фазе ). Ступенчатое изменение тока в смежных Фазах двигателя приводит к ступенчатому поворотусуммарного вектора электромагнитногомомента и, соответственно, ротора.3 результате ротор отрабатывает восемь дробных шагов, величинойЫос. с49 В=Вгде до- величина основного шага.Второй полуцикл функционированияустройства аналогичен рассмотренному первому, с той лишь разницей,что происходит потактное изменениечисла единиц в счетчике 7, 11111110,11111100, 11111000, 11110000,11100000, 11000000, 10000000,00000000,Это приводит к линейно-ступенчатомууменьшению тока во второй фазе и еголинейно"ступенчатому увеличение втретьей Фазе.Последующие циклы работы предлагаемого устройства происходят аналогично описанному первому циклу, Нафиг. 2 графики 1 1, 1 и 1, 1 условно иллюстрируют процессы ступенчатого изменения токов в соответствующих Фазах (в результате пбтактногоформирования широтно-модулированныхсигналов на прямом и инверсном выходах первого разряда многорежимногораспределителя ), которые имелибы место в том слуцае, если бы навсех выходах ,Вых,1 Вых 1,) распределителя 1 одновременно присутствовалиединичные потенциалы. ГраФики "0"ТУи фф 1 нТУ (Фиг,21 иллюстрируют измене-ние сигналов соответственно напрямом и инверсном выходахтриггера управления 9. Кривые1,1, 1, 1 и 1, отображают действительный ход ступенчатого изменениятоков в соответствующих Фазах двигателя при реальной циклограмме парного переключения выходов распределите"ля 1.Реверсирование предлагаемого устройства осуществляется путем измене"ния ранее поиложенного на шине У ло"гического потенциала на обратное,Приэтом изменяются на обратные описанные выше процессы изменения кодов нараспределителе 1, счетчике 7 и делителе 10 (фиг. 2),Частота тактирующих импульсов нашине Т 1 устанавливается в 2 раза выше требуемой рабочей частоты, ачастота тактирующих импульсов на шине Т выбирается исходя из величиныэлектромагнитной постоянной времениданного двигателя, чтобы обеспечитьдопустимые пульсации тока при осуществляемой широтно-импульсной модуляции фазных. напряжений.Предлагаемое устройство пригодно для управления шаговым двигателем с любым числом фаз при коэффициенте дробления шага 1 Ъ 2. формула изобретения1 ОУстройство для управления шаговымдвигателем с дроблением шага, содержащее распределитель импульсов,связанный выходами с входами усилителей мощности, коммутирующих фазыдвигателя, и блок дробления шага,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,сцелью повышения надежности, блокдробления шага содержит многопрограммный распределитель импульсов, ревер" 20сивный счетчик, одновибратор, триггеруправления, реверсивный делитель идве группы двухвходовых элементов И,одна из которых подключена первымивходами к выходам распределителя 25импульсов, вторыми входами элементов/взятых через один, к выходам одного разряда многопрограммного распределителя импульсов, и выходами - к входамусилителей мощности/ а другая группаэлементов И соединена выходами свходами каждого разряда многопрограм.много распределителя импульсов первыми входами - с выходами каждогоразряда реверсивного счетчика а вторыми входами - с выходом одновибратора, связанногб своим входом со счетным входом реверсивного, счетчика ипрямым выходом триггера управления,подключенного инверсным выходом ксчетному входу делителя, соединенного своим выходом. со счетным входомраспределителя импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ивторское свидетельство СССРИ 602666, кл. С 05 В 19/40, 1978,2, Чиликин М.Г./ Жильцов Л,В.Прыткое В.Г. и др, Унифицированнаяструктура разомкнутого шаговогоэлектропривода. Труды Иосковскогоэнергетического института, 1975вып. 202, с. 3-9.