Устройство управления шаговым двигателем с замкнутым контуром регулирования

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИЛЛИС(ИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК сс 6 05 В 19/4 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОПИ 2(54) УСТРОЙСТ ВЫМ ДВИГАТЕ ТУРОМ РЕГУЛИ ни ля блок-схема предвления шаговым контуром регулиипиальная схема ния; на фиг. 3 - ойства; на фиг,4- коммутатора; на ГОСУДЛРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕ(ИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро по криогенной технике с опытным проиэводствол( физико-техниче. ского института низких температур АН УССР(56) Арменский Е.В. и др, Автоматизирован ный электропривод, М,: Высшая школа 1987, с. 127, рис, 140.Дискретный электропривод с шаговыми двигателями./Под ред. М,Г,Чиликина, М,; Энергия, 1971, с, 562, рис. 15-18 УПРАВЛЕНИЯ ШАГОМ С ЗАМКНУТЫМ КОН- ВАНИЯ Изобретение относится к регулирующим и управляющим системам и предназначено для применения в электромеханических системах, в частности в роботизированных комплексах общего и специального назначения.Целью изобретения является повышее стабильности работы шагового двигатеНа фиг. 1 изображена лагаемого устройства упра двигателем с замкнутым рования; на фиг, 2 - принц блока запуска и торможе временная диаграмма устр принципиальная схема 5 Ц 1 б 24407 А 1(57) Изобретение относится к регулирующим и управляющим системам и предназначео для применения в роботизированных комплексах общего и специального назначения, ель изобретения - ул(еньшение времени, необходимого для остановки шагового двигателя, и исклочение выбегов, а следовательно, повышение надежности работы шагового двиателя. Устройство содержит коммутатор, ШД, датчик шагов, усилитель, блок задержки, Новым является введение блока запуска и торможения, представляющего собой соединение триггеров и логических ячеек И и ИЛИ, который запрещает ио сигналу "Выключить" прохождение очередного командного импульса на кол(мутатор, вводя ротор ОД в отрицаельную область моментной характеристики ШД и, следовательно, ускоряя процесс торможе(ия и повышая надежность работы Д. 1 з.п, ф-лы, 5 ил. фиг. 5- диаграмма работы сдвигового регистра коммутатора,Устройство содержит коммутатор 1, шаговый двигатель 2, датчик 3 шагов, усилитель 4, блок 5 задержки и блок 6 запуска и торможения. Блок запуска и торможения содержит формирователь 7 импульсов, первый инвертор 8, элемент И 9, триггеры 10 и 11, элементы И 12-15, второй инвертор 16. Коммутатор содержит распределитель импульсов 17 и усилители 18 - 20 мощности. Распределитель 17 импульсов содержит формирователь 21, резистор 22, конденсатор 23, инверторы 24 и 25, сдвиговый регистр 26, инвертор 27 - 29, резисторы 30 - 32, диод 33, 162440750 Устройство работает следующим образом.В момент времени 11 (фиг. 3) на входблока 6 подается сигнал "Включить", Формирователь 7 (фиг. 2) выдает импульс (фиг, 3б), который череэ элемент И 12 поступает навход коммутатора 1 (фиг. 3 и). Коммутатор,получив командный импульс, переключаетсосТояние на такт вперед и ШД начинаетотрабатывать первый шаг.В момент завершения шага 12 (фиг. 3 е)датчик 3 шагов вырабатывает сигнал, который через усилитель 4 поступает на блок 5,задающий скорость вращения двигателя,Из блока 5 через элементы И 15 и 12 блока6 (фиг. 2) сигнал поступает на коммутатор1 в виде следуощего командного импульса"Включить" второй триггер 11 ,фиг, 2) запрещает прохождение очередного илпульса с датчика 3 шагов на вход комму гатора 1,Задним фронтом этоо импульса (момент тзна фиг. Э е, в, г) сбра ывается в "0" тригер10(фиг,2), а триггер 11 переводится в прежнее состояние, тем самым вновь разрешается дальнейшее грохождение импульсов сдатчика 3 шагов, В устройстве блок б запуска и торможения включен в тракт прохождения управляющих импульсов(колмутатор1,шаговыйдвиатель 2,дат икЭша;ов блок5 задержки и блок б запуска и, ормо; ения)и при снятии сигнала "Включить" запрецвет прохождение одного очередного управляющего импульса.Из-за запрещения прохождения на коммутатор 1 одного импульса ротор шаговогодвигателя по инерции попадает в зону отоицательных значений моментной характеристики шагового двигате 1 яМ = Р,Рэп 0где к - конструктивный параметр;Гр - постоянная по амплитуде МДС рстора;Ест - МДС статора;СЬ - пространственный угол между векторами МДС ротора и статора.Разрешение прохождения следующихкомандных импульсов позволяет ударч ивать ротор в этой зоне. Происходит тормсжение ШД (фиг, 3 и),Блок 6 запуска и торможен, я (фиг. 1)работает следующим образом,В начале работы устройства на вход йтриггера 11 и элемента И 13 подаются соответственно прямой и инверсный сигналыначальной установки НУ и НУ. По этим сигналам блск б приводится в исходное состояние - на выходе триггера 1010 35 40 45 55 15 20 25 30 устанавливается "1" (фиг. 3 в), а на выходетриггера 11 устанавливается "0" (фиг. 3 г).В момент времени 11 (фиг. 3) на входблока 6 подается сигнал "Включить". Формирователь 7 (фиг. 2) выдает импульс (фиг, Э б), который через элемент И 12 поступает на вход коммутатора 1 (фиг. 3 и), Одновре янно сигнал "Включить" через элемент ,1 9 поступает нз Б-вход триггера 11 ь,;, знавливает на его выходе "1" (фиг, 3 г), Эта "1 разрешаетрохождение через элемент И 15 импульсов из блока 5 задеркк, которые через элемент И 12 такжз поступают на 1 ход коммутатора 1.Прг снятии с входа блока 6 сигнэлэ "Включит.," (фиг. 3 а сигнал 02 (фиг, 3 д) на Я-входе триггера 1 разрешает работу этогс триггера по тактовому С-входу. При этом очередной импульс из блока 5 задержки проходит на вход комм-атора 1 и одновременно заднйм фронтом устанавливает триггер 11 в "0" (фиг. 3 г), При этом запрещается прохождение импульсов из блока 5 задержки через элемент И 15 на вход коммутатора 1 и разрешается пр .хождение этик ипульсов через элемент И 14 на тактовый С-вход триггера 10 (фиг. 3 з).Очередной импульс из блока 5 задержки задни 1 фронтом,станавливает на выходе тригге:а 10 нулевой сигнал (фиг. 3 в). При этом нэ 5-вход триггера ,1 поступает "1" (фиг. 3 д) и устанавливает нэ ео выходе сиг;. л "1", которая разрешает дальнейшее прохождение импульсов из блока 5 задержки через элемент И 15 на вход коммутатора 1. Таким образом при снятии сигнала "Включить" происходит гропуск одного из импульсов, поступающих из блока 5 задержки на вход коммутатора 1 (фиг, 3 и).Сигнал "0", поступающий на О-вход три геров 10 и 11, является общим (источник питания) (фиг, 2).Коммутатор работа"-т следующим обр- зом.При подаче питания на коммутатор 1 схема начальной установки, состоящая из конденсатора 23, резистора 22 и двух инвер. торов 24 и 25 (фиг, 4), вырабатывает прямой и инверсный импульсы начальной установки НУ и НУ, Импульс НУ по Б-входу обнуляет сдвиговый регистр 26, а импульс НУ посту. пает на формирователь 21 (фиг. 4), оторый выра-,тывает импульс предварительной установки сдвиговогэ регистра 26. По этом импульсу в сдвиговый регистр записывается информация, находящаяся на входах предварительной, станов: и (фиг, 5, 1), Прн приходе управляющих импульсов на С-вход сдвигового регстра о (фиг. 4) информацияна вь.ходе сдви ового,мгистра 26 сдвигает 1624407ся(фиг,5, 1 г, з). Импульсы с выхода регистра 26 через инверторы 27-29 поступают на усилители 18 - 20 мощности, которые в зависимости от управляющего импульса подключают к источнику питания ту или иную обмотку двигателя.Введение в устройство блока торможения и задержки позволяет при снятии сигнала "Включить" задержать очередной управляющий импульс, переводящий коммутатор на шаг вперед, При этом ротор, опережая по инерции вектор поля, попадает в область отрицательных моментов и тормозится. Это дает воэможность уменьшить выбег ротора и потерю информации, что в конечном итоге делает работу шагового двигателя более надежной,Формула изобретения 1, Устройство управления шаговым двигателем с замкнутым контуром регулирования, содержащее шаговый двигатель, обмотки которого соединены с выходами коммутатора, а вал - с датчиком шагов, и блок задержки, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения стабильности работы, оно содержит блок запуска и торможения и усилитель, вход которого соединен с выходом датчика шагов, а выход - с входом блока задержки, выход которого подключен к первому входу блока запуска и торможения, второй вход которого является входом "Включить" устройства, а выход блока запуска и торможения соединен с входом коммутатора,2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок запуска и торможения5 содержит два триггера, формирователь импульсов, пять элементов И и два инвертора,причем входы формирователя импульсов ипервого инвертора подключены к второмувходу блока, выход первого инвертора сое 10 динен с первым входом первого элемента И,второй вход которого подключен к прямомувыходу первого триггера, выход формирователя соединен с первыми входами второго итретьего элементов И,инверсный выход вто 15 рого элемента И являетСя выходом блока,инверсный выход третьего элемента И подключен к Я-входу первого триггера, С-входкоторого соединен с инверсным выходомчетвертого элемента И, первый вход которо 20 го подключен к инверсному выходу второготриггера, прямой выход которого соединенс первым входом пятого элемента И, инверсный выход которого подключен к второмувходу второго элемента И, вторые входы25 четвертого и пятого элементов И и вход второго инвертора соединены с первым входомблока, выход второго инвертора подключенк С-входу второго триггера, В-вход второготриггера и второй вход третьего элемента И30 соединены соответственно с выходами прямого и инверсного сигнала начальной установки, О-входы триггеров подключены кобщей шине источника питания.1624407 13 Т.П Реда кт акэз 18ВНИИ И Гагарина. 1 зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгор 46 07 Составитель А, Исправникованова Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревск Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5