Устройство для управления -фазным шаговым двигателем

)5 Н 02 Р 8/00 ТЕНИ ЕЛЬСТВУ лестроительГуськов,ство ССС /00, 1%8 во СССР О, 1976. АЗ(54) УСТРОЙСТВО НЫМ ШАГОВЫМ ДВИ (57) Иэобретени нию шаговым или ктродвигателям ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯАТЕЛЕМ леотносится к упр волновым шаговым е системе автомат ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ Св(71) Ленинградский кораный институт(56) Авторское свидетелВ 1061230, кл, Н 02. РАвторское свидетельсУ 610281, кл. Н 02 Р 8/ 2 ческого управления, Цель изобретения - повышение точности отработки заданного перемещения, Устройство, содержащее распределитель 1 импульсов, усилители 2 мощности, элементы 3 совпадения, снабжено первым 12 и вторым 13 дешифраторами и узлом формирования импульсов, который содержит генератор 10 треугольных импульсов, первый 7 и второй 8 пороговые элементы, инвертор 9 и генератор 6 синусоидапьных затухающих колебаний. После совершения шага происходят колебания тока во включенных обмотках, приводящие к уменьшению остаточной намагниченности, чем снижается тор- аЩ мозящее усилие, Кроме того, колебание подвижного элемента снижает воздействие сухого трения, 4 ил,Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводу, и может быть использовано дляуправления шаговыми или волновыми шаговыми электродвигателями в системах,автоматического регулированияЦель изобретения - повышение точности отработки заданного перемещения10На фиг,1 приведена функциональнаяблок-схема устройства управления приенительно к четырехфазному шаговомуэлектродвигателю; на фиг,2 и 3 - временные диаграммы напряжений и токовОа основных элементах устройства;нафиг.4 - временные диаграммы, поясняюцие работу узла формирования импульсов.Устройство для управления содер 1 кит распределитель 1 импульсов,подключенный к усилителю 2 мощности через элементы 3 совпадения, Выходыусилителя 2 мощности подключены ксоответствующим фазам шагового электродвигателя 4Узел 5 формирования содержит ге 1 ератор 6 синусоидальных затухающихКолебаний (например, КС-цепочка сКоммутирующим ключом), два пороговыхэлемента 7 и 8, инвертор 9, генератор 10 треугольных импульсов и задатчик 11 уровня напряженияВыходгенератора 6 синусоидальных затухающих колебаний соединен с выходами пер 35вого 7 и второго 8 пороговых элементов, причем с вторым пороговым элементом 8 соединен через инвертор 9 .Вторые входы пороговых элементов 7и 8 соединены с генератором 10 треугольных импульсовТретьи входы элементов 7 и 8 соединены с задатчиком 11 уровня напряженияВыход порогового элемента 7 соединен с управляющим входом С первого дешифратора 12, синхронизирующие входы которого соединены с соответствующими выходами распределителя 1 импульсов, Выход порогового элемента 8 соединен суправляющим входом С дешифратора 13,синхрониэирующие входы последнегосоединены с соответствующими выходамираспределителя 1 импульсов, Выходы дешифратора 12 соединены с вторымивходами элементов 3 совпадения, тре,55тьи входы которых соединены с соответ-ствующими выходами элемента 13.Устройство работает следующим образом,Импульсы управления Й(фиг, 2) поступают на вход распределителя 1 импульсов и на вход узла 5 формированияимпульсов, На выходе распределителяимпульсов при поступлении управляющих импульсов вырабатывается четырехтактная система прямоугольных импульсов 11 1.1, Ц 12, 11 1.3 и Ц 1.4(фиг.2).При поступлении управляющего импульса на вход генератора 6, узла 5формирования импульсов, на выходе возникают затухающиЕ синусоидальные колебания Б 6 (фиг.4). С выхода генератора 6 импульсы Ц 6 поступают напервый вход порогового элемента 7,а также на вход инвертора 9,На второй вход порогового элемента,7 поступают треугольные импульсы10(фиг,4) с выхода генератора 10,На третий вход пороГового элемента 7с задатчика 11 уровня поступает постоянное напряжение Я. На входе порогового элемента 7 происходит суммирование затухающего синусоидальногосигнала Б 6 и постоянного напряжения Б, а также сравнение суммарногоимпульса 11 6 + 11 с импульсами тре-,угольной формы П 10,Если импульсы Б 10 больше по амплитуде, чем сумма 11 6 + Б, на выходепорогового элемента 7 появляется нулевой уровень, Если амплитуда импульсов Б 10 меньше (11 6 + 11), тогда навыходе элемента 7 - единичный уровень,В результате на выходе элемента 7вырабатываются широтно-модулированные импульсы Б 5,1 (фиг.4), среднееУнапряжение которых изменя ется т ак жекак сигнал (Б 6 + ц). По завершенииколебательного процесса длительностьимпульсов на выходе элемента 7 постоянна и равна времени й (фиг.4),причем длительность импульсов определяется уровнем напряжения Б с задатчиком 11 уровня,С выхода инвертора 9 затухающиесинусоидальные колебания 11 9 (фиг.4)поступают на первый вход пороговогоэлемента 8, на второй вход которогопоступают импульсы 11 10, На третийвход элемента 8 поступает постоянноенапряжение Ц с задатчика 11 уровня,На выходе элемента 8 вырабатываютсяширотно-модулированные импульсыБ 5.2 (фиг.4).30 40 5 1534С выхода распределителя 1 импульсов.импульсы Б 1.1, Б 1.2, Б 1.3 и Б,1.4 поступают на, первые входы элементов 3 совпадения а также на5 соответствующие синхронизирующие входы дешифраторов 12 и 13,Дешифраторы 12 и 13 могут быть выполнены на основе дешифратора-демультиплексора,который выполняет Функцию Е= С; (Х 1 Х 2, ХЗ, Х 4). Данный дешифратор представляет собой коммутатор, который передает сигнал С(С) на один из выходов в зависимости от значений сигналов на четырех адресных 15 входах 1-4. Возможно выполнение дешифратора нажесткой логике с подключением управляющего входа С. 20На управляющий вход С дешифратора 12 поступают импульсы Б 5.1 спервого выхода узла 5 формированияимпульсов, С второго выхода узла 5формирования импульсы Б 5.2 поступают на управляющий вход дешифратора 13,С приходом на синхронизирующиевходы импульсов П 1.1, Б 1.2, Б 1.3.Б 1.4, а также импульсов Б 5 1 науправляющий вход С дешифратора 12на выходе вырабатывается последовательность импульсов П 12.1, Б 12.2,11 12.3 и 11 12.4 (фиг.4), Длительность импульсов с дешифратора 12 равна длительности первого такта коммутации, т.е, импульсы П 12,1 соответствуют первому такту коммутацииимпульсов Б 11, импульсы Б 12,2соответствуют лервому такту коммутации импульсов Б 1.2 и т.д,При нулевом уровне сигнала науправляющем входе С формируются импульсы длительностью, равной одномутакту коммутации (фиг,2,пунктир),С приходом импульсов Б 5.2 на . 45управляющий вход С и импульсовУ 1.1, 11 1.2, У 1.3 и П 1.4 насинхронизирующие входы дешифратора 13 на выходе вырабатывается последовательность импульсов П 13.1,Ю 13,2 Б 13.3 и У 13.4, которыесмещены по сравнению с соответствую"щими импульсами на выходах дешифратора 12 на время ,и т,д,Длительность импульсов У 13 е 1 соот 55ветствует второму такту коммутацииимпульса Б 1.1, импульсы Б 13,2соответствуют второму такту коммутации импульсов Б 1.2 и т.д,741 6 С выхода дешифраторов 12 и 13 им" пульсы поступают на вторые и третьи входы элементов 3 совпадения,на первые входы которого поступают импульсы с выхода распределителя 1 импульсовВ любой момент времени на первый элемент 3 совпадения поступают импульсы Б 1.1, Ю 12.1 и, Б 13,1, на второй элемент 3 совпадения поступают импульсы П 1,2, Б 12.2 и П 13.2, на третий - У 1.3, Б 12.3 и 11 13,3 и на четвертый - П 1.4, У 12.4 и Б 13,4. С выходов элементов 3 совпадения импульсы переменной длительности У 3.1, У 3,2, У 3.3 и 11 3.4 (фиг.3) поступают на усилители 2 мощности, которые переключают фазы двигателя 4 в последовательности, задаваемой распределителем 1 импульсовСледовательно, на включаемую Фазу двигателя в первый такт коммутации поступают импульсы переменной длительности, сформированные на первом выходе элемента 5, причем импульсы в моменг времени прихода управляю" щего импульса Г имеют относительно большую длительность (Фиг.4, Б 5,1), после чего длительность импульсов плавно уменьшается (интервал С ), затем снова возрастает (интервал Т з ) и т,д. до завершения колебательного процесса, после чего на фазу поступают импульсы постоянной дчительностиС приходом следующего импульса управления, во втором такте коммутации, на включенную фазу поступают импульсы П 5.2 переменной длительности, сформированные на втором выходе элемента 5, Импульсы Б 5.2 в начале второго такта коммутации имеют относительно малую длительность, после чего длительность плавно растет и т,д, По завершении колебательного процесса длительность импульсов, поступающих на фазу двигателя, является постоянной и равной Т. Длительность определяется уровнем напряжения У с задатчика уровняСледовательно, устройство позволяет обеспечить синусоицапьно затухающие колебания напряжений, соответственно и токов в фазах 1, 1, 1 З иотносительно уст;шовившегося зна- Фчения тока 1 (фи г, 3), Обеспечение синусоидально затухающих колебаний токов в фазах двигателя относительно установившегося значения позволяет перевести намагничивание зубцовстатора из частного цикла намагничивания на безгистерезисную кривую,тем самым обеспечить постоянное знаЧеиие магнитных потоков зубцов статора. в установившемся режимеАмплитуда колебаний тока д(фиг.З) относительно установившегося значения тока 1 выбирается экспериментально в зависимости от конкУретного типа двигателяДля щаговыхдвигателей амплитуда тока В состав 1 яет 10-207. относительно установивпегося тока в фазе, Частота колебаний должна быть выше частоты собственых механических колебаний ротора,т.е, не вызывать колебаний ротора,Для волновых шаговых двигателейколебание тока Ьсоставляет 10-207.,Й частота колебаний тока соизмеримасобственной механической частотойротора, что позволяет устранить влияНие неравномерности отработки заданрого перемещения, вызванное силамитрения .в зубчатом зацеплении гибкогой жесткого колес,Формула изобретения 30Устройство для управления ш-фазным шаговым двигателем, содержащее р аспр еделит ель импульсов, усилитель мощности, элементы совпадения, первые входы которых соответственно соединены с выходами распределителяимпульсов, а выходы - с входамиусилителя мощности, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения точности отработки заданного перемещения, устройство снабжено. первыми вторым дешифраторами и узлом формирования импульсов, включающим в себягенератор треугольных импульсов,первый.и второй пороговые элементы, инвертор и генератор синусоидальныхзатухающих колебаний, вход которогосоединен с тактовым входом распределителя импульсов, выход - с первымвходом первого порогового элемента ичерез инвертор - с первым входом второго порогового элемента, вторыевходы пороговых элементов соединеныс выходом генератора треугольных импульсов, а третьи - с задатчикомуровня напряжения, выход первогопорогового элемента соединен с управляющим входом первого дешифратора,ш выходов которого соединены с вторыми входами соответствующих элементов совпадения, третьи входы которыхсоединены с соответствующими выходами второго дешифратора, управляющийвход которого соединен с выходом второго порогового элемента, причемсинхронизирующие входы первого ивторого дешифраторов соединены с ссответствующими выходами распределите-,ля импульсов,1534741 ОБ дактор А,Шанд р Л,Пат; Тираж 447 Подписн комитета по изобретениям Москва, Ж, Раушская на оизводстненно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. 1 аглрица, 101 Заказ 56ВВПП 1 И Государствен1130 ставитель В хред И,Диды фимовКоррек ткрытиям нри ГК 11 Т СГ д. 4/5