Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага

Союз СоветскинСоциалистическинРеспублик ВТОРСКО МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 6 ) Дополнительное к авт, свид-ау У 90 22)Заявлено 17.03.81 (21) 3262189/ 51) М. 07 Н 02 Р соеаинением занв еударстеанный коннтет СССР) Прнорнт данаи наобретенн 3) УДК 62131 .58(088.8) 9, 82, Бюллетен публнковано н отары Дата опубликования описания 09,09.82 2) Авторы(51 т) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫ ДВИГАТЕЛЕМ С ДРОБЛЕНИЕМ ШАГАирение функтройстваробления нечетны Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления с щаговыми двигателями, и может быть использовано в дискретных системах автоматического управления.По основному авт, св. Ю 909781 т из-, вестно устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага, содержащее распределитель импульсов, связанный выходами со входами усилителей мощности, коммутирующих фазы двигателя и блок дробления шага, вклю. чающий в себя многопрограммный распределитель импульсов, реверсивный счетчик, одновибратор, триггер управления, реверсивный делитель и две группы двухвходовых элементов И одна из которых подключена первыми входами к выходам распределителя импульсов, вторыми входами элементов, взятых через один - к выходам одного из разрядов кольцевого регистра сдвига и выходами к входам усилителей мощности, а другая группа элементов И соединена выходами с входами каждогоразряда кольцевого регистра сдвига,первыми входами с выходами каждогоразряда реверсивного счетчика, а вторыми входами с выходом одновибратора,связанного своим входом со счетнымвходом реверсивного счетчика и прямымвыходом триггера управления, подключенного инверсным выходом к счетномувходу делителя, соединенного своимвыходом со счетным входом распределителя импульсов (11,Недостатком известного устройстваявляются ограниченные функциональныевозможности, обусловленные тем, чтоонб обеспечивает управление шаговымдвигателем лишь с четным числом фаз(щ=1 т, 6, 8) Цель изобретения - рациональных возможностейпутем обеспечения режимашагов шагового двигателячислом фаз (а=3, 5,. 7.Указанная цель достигается темчто в устройство по авт. св, Р 957404. введены дополнительная группа элементов И, элементы ИЛИ по числу фаздвигателя и кольцевой регистр сдвига, выходы которого подключены кпервым входам дополнительнь 1 х элементов И, связанных вторыми входамис выходами распределителя импульсов,а выходами - с первыми входами элементов ИЛИ, подключенных вторыми вхо.дами к выходам первой группы основ"ных элементов И, а выходами - к входам усилителей мощности,Такое выполнение устройства обеспечивает возможность дробления шага шагового двигателя с любым нечетным числом Фаз (в=3, 5 6 )На фиг. 1 приведена Функциональная схема устройства применительно кпятифазному шаговому двигателю; нафиг, 2 - временные диаграммы сигналов, соответствующие кратностидробления шага И=4,Предлагаемое устройство (Фиг, 1) содержит распределитель 1 импульсов, усилитель 2 мощности, коммутирующие Фазы 3 шагового двигателя, связанные входами с выходами логических элементов ИЛИ 4, Первые входы элементов ИЛИ 4 подключены к выходам соответствующих элементов И 5 первой группы, а вторые входы - к выходам соответствующих элементов И б третьей группы. Первые входы элементов И 5 объединены и подключены к прямому выходу одного из разрядов кольцевого регистра 7 сдвига, а первые входы элементов И б объединены и подключены к инверсному выходу этого же разряда. Вторые входы элементов И 5 и 6 подключены к соответ ствующим выходам распределителя 1 импульсов. Входы каждого разряда кольцевого регистра 7 сдвига подключены к выходам второй группы двухвходовых логических элементов И 8. Первые входы элементов И 8 подключены к выходам соответствующих разрядо реверсивного счетчика 9, а вторые входы объединены и подключены к выходу одновибратора 10. Вход одновибратора 10 и счетный вход реверсивного счетчика 9 соединены с прямым выходом триггера 11 управления, инверсный выход которого подключен к счетному входу реверсивного делителя 12, представляющего собой реверсивное пересчетное устройство. Установочные входы всех счетных элементов устройства подключены к шинеУ установки исходного состояния.Входы выбора направления движенияраспределителя 1 счетчика 9 и делителя 12 подключены к шине У 2. Счетныевходы триггера 11 и кольцевого регистра 7 сдвига подключены соответственно к тактовым шинам Т 1 и Т 2.Устройство работает следующим образом,Подготовка устройства к работеосуществляется путем подачи на шинуУ 1 сигнала установки в исходное состояние. При этом регистр 7, счетчик9, триггер 11 и делитель 12 устанавливаются в нулевые исходные состояния, а распределитель- в положение, при котором в единичном логическом состоянии находятся первыедва из его выходов, например, дляпятифазного двигателя выходы Вых. 1и Вых. 2 (Фиг, 1). В соответствиис требуемым направлением вращенияк шине У 2 прикладывается единичныйили нулевой сигнал.Первоначальное нулевое состояниекольцевого регистра 7 сдвига обеспечивает на нулевом выходе триггераего первого разряда единичный потенциал, а на его единичном выходенулевой потенциал. Это состояние ненарушается и после подачи на шинуТ 2 импульсов высокой частоты. Этипотенциалы первого разряда регистра7, взаимодействуя с единичными потенциалами Вых, 1 и Вых, 2, вырабатываемыми распределителем 1 (фиг. 2),создают на выходе соответствующегоэлемента ИЛИ 4 единичный потенциал.Усилитель мощности 2 данной Фазыобеспечивает при этом протеканиев ней максимального значения тока 1.При поступлении на шину Т 1 первоготактирующего импульса низкой частоты(фиг. 2) триггер 11 управления переходит в единичное состояние. От положительного перепада напряжения наего прямом выходе запускается ревер,сивный счетчик 9 и в его первомразряде записывается единица, т,е.устанавливается код 1000.,От этого же перепада напряжениязапускается одновибратор 10 и черезопределенную задержку, превышающую,время переходных процессов триггеров,вырабатывает на своем выходе единицф ос 0 осАР й 4 где с - величина основного шага.осВторой полуцикл функционированияустройства аналогичен рассмотренному,первому, с той лишь разницей, чтопроисходит потактное изменение числа единиц в счетчике 9: 1110, 1100;1000; 0000. Это приводит к линейноступенчатому уменьшению тока во второй Фазе и его линейно-ступенчатомуувеличению в третьей фазе.Последующие циклы работы рредлагаемого устройства происходят аналогично описанному первому циклу.На фиг. 2 графики 1 и 1 условно иллюстрируют процессы ступенчатогоизменения токов в соответствующихфазах (в результате потактного Формирования широтно-модулированных сигналов на инверсном и прямом выходахпервого разряда кольцевого регистра7 сдвига), которые имели бы местов том случае, если бы на всех выходах (Вых. 1 - Вых. 10) распределителя 1 одновременно присутствовалиединичные потенциалы, Графйки "0"Ту и "1" на (фиг. 2) иллюстрируютизменение сигналов соответственно напрямом и инверсном выходах триггера11 управления. Кривые 1 1,1 и 1 отображают действительныйход ступенчатого изменения токов всоответствующих фазах. двигателя приреальной циклограмме парного переключения выходов распределителя 1.Реверсирование предлагаемого устройства осуществляется путем. измене-.ния ранее приложенного на шине У 2логического потенциала на обратное.При этом изменяется на обратный опи"санные выше процессы изменения кодовв распределителе 1 счетчике 9 и делителе 12 (фиг. 2),Частота тактирующих импульсов нашине Т 1 устанавливается в два разавыше требуемой рабочей частоты, а 5 9574 ный импульс и тем самым обеспечивает передачу первого кодового набора. счетчика 9 через элементы И 8 и регистр 7. Это приводит к созданию в регистре 7 режима высокочастотной % циркуляции по разрядам указанного кода и, стало быть, генерации импульсов со скважностью 4 на прямом выходе первого разряда и со скважностью 4/3 на его инверсном выходе, 1 О Эти импульсы, проходя через элементы И б, и ИЛИ 4, И 5 и ИЛИ 4 к усили телям 2 мощности создают токи величиной 3/4 1 к - в первой Фазе и 1/4 1 - во второй Фазе (1 я и ,2 на 5 фиг, 2).Во втором такте работы устройства триггер 11 переходит в нулевое состояние. От положительного перепада напряжения на его инверсном вы О ходе запускается делитель 12, и в нем записывается число один.В последующих нечетных тактах поступления импульсов на шину Т аналогично описанному первому такту 2% происходит потактное изменение (и одновременная передача в регистр 7) кода счетчика 9: 1100; 110; 1111 Зто приводит к потактному уменьшению тока в первой фазе (и)3 н 36 0) и его одновременному увеличению во второй Фазе ( у 3 к ,3 и к )2В течение всего последнего (из этого полуцикла) нечетного такта все триг. геры регистра 7 находятся в единиц- ных состояниях, несмотря на непрерывное поступление на шику Т 2 высокочастотных импульсов.В последующих четных тактах поступления импульсов на шину Т 1, аналогично описанному второму такту, происходит подсчет импульсов в делителе 12 до К=4. Одновременно с поступлением последнего импульса на выходе переноса делителя 12 формируется еди.4 ничный импульс, который поступает на тактовый вход распределителя 1 и изменяет его состояние. Начиная с этого момента, единичные потенциалы оказываются на Вых. 2 и Вых. 3 распреЮ делителя 1.Одновременно с этим в делителе 12 восстанавливается первоначальное нулевое состояние, поскольку он осуществляет .деление на И=4.Этим завершается первый полуцикл ф функционирования устройства, при котором за четыре такта поступления импульсов на шину Т 1 в первых двух фа 04 6зах двигателя осуществляется четырех "ступенчатое изменение тока (уменьшение в первой фазе и одновременное увеличение во второйфазе), Ступенчатоеизменение тока в смежных фазах двигателя приводит к ступенчатому повороту суммарного вектора электромагнитного момента и соответственно ротора. В результате ротор отрабатываетчетыре дробных шагов, величиной957404 частота тактирующих импульсовна шине Т 2 выбирается, исходя из величиныэлектромагнитной постоянной времениданного двигателя, чтобы обеспечитьдопустимые пульсации тока при осуществляемои широтно-импульсной модуляции фазных напряжений,В общем случае коэффициент дробления шага и число разрядов регистра 7и счетчика 9 может быть равно М 2,Предлагаемое устройство пригоднодля управления шаговым двигателемс любым нечетным числом фаз в)3. формула изобретения Устройство для управления шаговым двигателем с дроблением шага по авт. св. Ю 909784, о т л и ч а ю щ е е"с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены дополнительная группа элементов И, элементы ИЛИ по числу фаз двигателя и кольцевой регистр сдвига, выходы которого подключены к первым входам дополнительных элементов И, связанных вторыми входами с выходами распределителя импульсов, а выходами 10 с первыми входами элементов ИЛИ,подключенных вторыми входами к выхо" дам первой группы основных элементов И, а выходами - к входам усилителей мощности. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР по заявке й 2956970/24-07,а к . Н 02 Р 8/00, 1980.Сч ч с. Сц и нии раж 721 Подпис юлиал ППП "Патент", г. Ужгород, уд, Проектная, 4 Заказ 6 Ь 20/47 957404 Ь 1 ею Ф Зюгач .д ч ч