Устройство для управления шаговым двигателем

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 179 94 С 05 В 1902 ВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ГОСУД АРСПО ДЕЛ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) В.Ш.Арутюнян, А.З.Мурадян, Г.Б.Мнацаканян и А,А.Абрамян (53) 621,313,13-133,3-525(088,8) (56) Куракин А,С., Лившин Г.Д. Агеев В.Е. Вопросы проектирования блоков управления шаговыми двигателями. Сб. Электрические машины, Науч ные труды Воронежского механического института, г. Воронеж, 1972, с. 211-219.Авторское свидетельство СССР1083321, кл. Н 02 Р 8/00, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к областисистем дискретного привода станковс числовым программным управлением.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейустройства путем обеспечения всехвозможных симметричных и несимметричных режимов одно- и разнополярных коммутаций фаз трехфазного шаговогодвигателя. Устройство для управленияшаговым двигателем содержит распределитель импульсов, две группы усилителей мощности, по три усипителяв каждой группе, два разнополярныхисточника питания, общую шину всехисточников питания, шины "Строб ","Строб 2 ", две группы мультиплексоров, по три в каждом, элементы И-НЕ,ИЛИ-НЕ, два трехпозиционных переключателя, счетчик импульсов с входнымишинами тактирования, реверса и установки в начальное состояние, двоичный счетчик в своем составе содержитчетырехразрядный счетчик, четырехвходовый элемент И-НЕ, два двухвходовых элемента И-НЕ, три одновходовыхинвертора, КЯ-триггер. Преимуществоизобретения состоит в возможностиоперативно изменять (в определенномдиапазоне) величину шага и результирующего момента на валу шагового двигателя, а также энергетические и динамические характеристики привода вцелом. 7 ип.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для многорежимного однополярного и раэнополярного управ ления трехфазным шаговым двигателем в системах дискретного привода станков с числовым программным управлением.Целью изобретения является расши О рение функциональных возможностей устройства путем обеспечения всех возможных симметричных и несимметричных режимов одно- и разнополярной коммутаций фаз трехфазного шагового двигателя.На фиг.1 представлена структурная схема устройства для управления шаговым двигателем; на фиг.2 - временные диаграммы функционирования 20 его отдельных узлов при одном из разнополярных режимов управления; на фиг,3 - номограммы электрических положений векторов электромагнитных моментов шагового двигателя при од нополярных режимах коммутации фаэ; на фиг.4 - то же, при разнополярных режимах коммутации фаэ; на фиг.5- таблица 1 управления и режимов переключения фаз; на фиг.6 - таблица 2 30 управления и режимов переключения фаз; на фиг.7 - функциональная схема счетчика; на фиг.8 - временная диа грамма функционирования счетчика 8.Устройство содержит (фиг.1) пер вый Е, и второй Е источники пита-. ния силовой части с противоположной полярностью, источник питания логической части Е, распределитель 1 импульсов и две группы ключевых уси лителей мощности 2.1-2.3 и 3.1-3.3, средние точки 4.1-4.3, первые выходы фазных обмоток 5,1-5.3 шагового двигателя, первую общую шину 6.1 усилителей мощности, вторую общую шину 6.1, вторые выводы фазных обмоток 5.1-5.3 двигателя, общую шийуустройства, распределитель импульсов содержит четырехзарядный счетчик 8 импульсов с шинами установки в ис 50 ходное состояние "Уст.О", тактирования "Т" и реверса "Рев.", первый 9 и второй 10 трехпозиционные переключателя режима коммутации фаз, логические элементы И-НЕ 11, ИЛИ-НЕ 12, первую 13.1-13.3 и вторую 14.1-14.3 группу мультиплексоров, четыре канала на один с соответствующими шинами стробирования "Строб 1" и "Строб 2". Реверсивный счетчик 8 с модулем пересчет а К=12 содержит (фиг. 5) базовый ,реверсивный счетчик 15 с модулем пересчета К=16, логические элементы И-НЕ 16 и 17, инвертор 18, 0-триггер 19 и элемент ИЛИ-НЕ 20, инверторы 21 и 22.Устройство работает следующим образом.Перед созданием каждого из возможных режимов коммутации фаз трехфазного шагового двигателя двоичный счетчик 8 по команде "Уст, 0" устанавливается в нулевое исходное состояние. В зависимости от требуемого направления вращения двигателя к шине "Реверс" счетчика 8 прикладывается нулевой или единичный логический уровень потенциала. В зависимости от требуемого режима коммутации фаз трехпозиционные переключатели 9 и 10 устанавливаются в соответствующие положения, а к стробирующим входам "Строб 1" и "Строб 2" соответственно мультиплексоров 13 и 14 прикладываются единичные ипи нулевые логические уровни потенциалов (см. табл. и табл.2 соответственно на фиг.5 и 6). Режимы однополярной коммутации фаз создаются при приложении единичного ("1") уровня потенциала (равного напряжения источника питания логической части Е ) к шине стробирования одной из групп мультиплексоров и нулевого ("0") уровня потенциала к шине стробирования другой группымультиплексоров (фиг.3 и 5). При этом на выходах тех мультиплексоров, к входам стробирования которых приложены единичные потенциалы, возникают нулевые потенциалы, которые поддерживают соответствующие три ключа усилителя мощности в постоянно запертых состояниях. Это приводит к работе остальных трех ключей усилителя только от одного иэ источников питания силовой части и в результатек протеканию фазных токов через обмотки управления двигателя только в одном направлении. Режим и поочередность переключения фаз при однополярном управлении создается, как видно из табл.1, в зависимости от порядка приложения логических потенциапов к шинам стробирования "Строб 1" и "Строб 2" мультиплексоров.45 Режимы разнополярной коммутации фаз обеспечиваются при нулевых потен" циалах на стробирующих шинах обеих групп мультиплексоров (фиг.4 и 6). При этом в процессе функционирования устройства участвуют оба источника питания, и благодаря этому в обмотках управления двигателя в определенной последовательности протекают фазные токи как в одном, так и в другом направлениях. На фиг.2 представлены в качестве примера временные диаграммы функционирования отдельных элементов и узлов устройства в одном из разнополярных режимов, указанном на первой строке табл.2 (фиг.б).В связи стем, что мультиплексоры 13 и 14 управляются от 3-го и 4-го разрядов счетчика 8, а их определенные информационные входы через переключатели 9 и 10 подключаются к постоянным (нулевым или единичным) уровням потенциалов или же к выходам 1-го и 2-го разрядов этого же. счет чика 8, то смена их выходных потенциалов и, следовательно, соответствующие переключения ключей 2 и 3 усилителя мощности и управляющих фаз двигателя в 12-тактных режимах коммутации (первая строка в табл.2) происходят при поступлении каждоготактирующего импульса на вход Т счетчика 8, в б-тактных режимах (третья строка табл.1, вторая и третья строки табл.2) - через один импульс, а35 в 3-тактных режимах (первая и вторая строки табл.1, с четвертой по седьмой строки табл.2) - через три импульса.В каждом иэ этих режимов работы после двенадцати тактов работы счетчик 8 благодаря своей внутренней логической структуре автоматически обнуляется,Обратные порядки переключения фаз шагового двигателя обеспечивают 1 ся аналогично. Реверс производится изменением направления пересчета счетчика 8 (при изменении потенциала на его шине "Реверс" ).Реверсивный счетчик 8 (фиг.7) с модулем "12" строится по известным обобщенным принципам построения счетчиков с произвольным модулем счета. Здесь отличие заключается лишь в там, что в качестве базового использован реверсивный двоичный счетчик 15 с модулем пересчета 16, а для обеспечения реверсивного режима пересчета дополнительно содержит эле.менты 16-22,Двоичный реверсивный счетчик 8по модулю М=12 работает следующимобразом.При прямом счете, когда счетчик15 работает на суммирование (к шине"Реверс" приложена логическая "1",временная диаграмма на фиг.б) ковсем его информационным входам Р 1 Р 4 приложено напряжение логическогоиО фПри достижении счетчиком 15 состояния 1011, фиксируемого элементомИ 16, с задержкой на один периодследования счетных импульсов Т (осуществляемой триггером 19) производится установка счетчика 15 в состояние"0" путем параплельной записи черезвходы Р 1-Р 4.При обратном порядке счета к шинереверса приложено напряжение лог."0",счетчик 15 работает на вычитание, ана входах Р 1-Р 4 приложен двоичныйкод 1011. В этом случае при достижении счетчиком 15 состояния 0000, фиксируемого выходом переноса "СО", сзадержкой на один такт (с помощьютриггера 19) производится установкасчетчика 15 в состояние 1011 путемзаписи кода через входы Р 1-Р 4 вовнутренние триггеры счетчика 15,Формула изобретения Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее первый источник питания силовой части, распределитель импульсов, состоящий из счетчика импульсов, имеющего входные шины тактирования, реверса и установ-ки в исходное состояние, первую группу из трех мультиплексоров, соединенных своими выходами с управляющими входами усилителей мощности первой группы, коммутирующих фазовые обмотки шагового двигателя, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения всех возможных режимов симметричной и несимметричной, одно- и разнополярной коммутаций обмоток трехфазного шагового двигателя, дополнительно содержит второй источник питания силовой части противоположной полярности по отношению к первому, вторую группу иэ трех муль 37479тивпексоров, элементы ИЛИ-НЕ и И-НЕ, два трехпозиционных переключателя режимов коммутации фаз, шины "Строб"Строб 2" и общую шину, вторая группа усилителей подкпючена к второму источнику питания силовой части, выходы которых подключены к точкам соединения фаэных обмоток шагового двигателя и выходов соответствующих 1 О усилителей мощности первой группы, выход каждого из мультиплексоров второй группы соединен с управляющим входом соответствующего усилителя мощности второй группы, первые управ ляющие входы мультиплексоров первой группы соединены с шиной "Строб 1", первые управляющие входы мультиплексоров второй группы соединены с шиной "Строб 2", вторые и третьи управляющие входы мультиплексоров обеих групп объединены и подключены соответственно к выходам третьего и четвертого разрядов двоичного счетчика, первые информационные входы соответ ственно первых, вторых и третьих мультиплексоров обеих групп соединены с общей шиной и с первыми выводами обоих трехпозиционных переключателей, вторые информационные входы соответственно первого, второго и третьего мультиплексоров первой груп-. пы соединены с выходом элемента И-НЕ, третьи информационные входы соответственно первого, второго и третьего мультиплексоров первой группы соединены с первыми входами элементов И-НЕ и ИЛИ-НЕ и с общим выводом пер ваго трехпозиционного переключателя, вторые информационные входы соответ ственно первого, второго и третьего мультиплексоров второй группы соединены с источником питания элементов И-НЕ, ИЛИ-НЕ и с вторыми выводами обоих трехпозиционных переключателей третьи информационные входы соответ-, ственно первого, второго и третьего мультиплексоров второй группы соеди иены с выходом элемента ИЛИ-НЕ, третьи выводы обоих трехпозиционных переключателей соединены с выходами соответственно первого и второго вы-. ходных разрядов счетчика импульсов вторые входы элементов И-НЕ, ИЛИ - НЕ соединены с общим выводом второго трехпозиционного переключателя.1374179 Т Р Со ов Корректор 0 ор Н.Швыдкая е ова Заказ 601/43 ПодпСССР н крытий ая наб. 4/5 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектн бва. 16 даю. М дои О два.РО и, и. п. г, у.1. и, т У редера Фиг 8 авитель А. Прусковц ед И.ПоповичТираж 866 НИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 3035, Москва, Ж, Раушс