Устройство для программного управления -фазным шаговым двигателем

(51) 4 С 05 В 19/4 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ПНТ СССР ПИСАНИЕВТОРСНОМУ СВИ ЕЛЬСТВ Р 46Ш.Арутю я. ан ник 88.8 дв ма ССР982. етельство В 19/40,ельство СС В 19/40, ционнговогдва инего 3,(54) УСТРОЙСТВО РАВЛЕНИЯ ш-ФАЗН (57) Изобретени Я ПРОГРАММНШАГО ВЪМ ОГО У ИГАТЕЛ лексо где 1 носит к автомаано для ке и может быть равления станка спо зменения режим ог м дл 8 ил овыми приводами ения. Изобретение относится к автоматии может быть использовано для упвления станк и, оснащенными шаго-,одач.ения является расшии приводами Целью изобр рение функциотем обеспечен ьных возможнос ительных ре до мов управления шаговыми двигателями овышение качества управлеувеличения результирующего овышения равномерности его ш 5 и я путе момента, распреде ения по и бных шаго точности отр тки др Ьа фиг ема ус плавности хода.функциональная приведенйства для ог раммно ным шаговым двигателем; равления шна фиг.2соответстве влен то же, для о 5-, 6- и 8 иг 5-7-и их моментов п фаэным дв я управлеателем стоков 11=4 елем граммыенительзультирующ(56) Авторское свР 1020800, кл, САвторское свид1 113743 кл. С ми, оснащенными шаюдач. Цель изобреия - обеспечение дополнительн ежимов управления шаговыми двигатеш 5 и повышение качества упавлени Устройство содержит источпит ия блок задания программ, а двоичных счетчика импульсов сумтор, ш мультиплексоров с ш информаыми входами фазные обмотки шао двигателя, два элемента ИЛИнвертора. Для достижения цели вдополнительно введены 1 мультипров с 1 информационными входами,ш/2 при четных ш и ш/2 при нечетных ш, а также доолнительные выходы в блоке задания но к 5-, 6- и 8-фазным двигателям; нафиг .8 - временная диаграмма функционирования устройства применительно к5-фазному двигателю при коэффициентедробления основного шага Р = 8,Предлагаемое устройство содержит( фиг.1 ) источник 1 питания, блок 2задания программ, первый 3 и второй4 двоичные счетчики, сумматор 5, основные мультиплексоры 6.1-6.ш фазныеобмотки 7.1-7,ш двигателя первый 8 ивторой 9 элементы ИЛИ, первый 1 О ивторой 11 инверторы, дополнительныемультиплексоры 12.1 - 12.1, где 1в/2 при четных ш и 1 = ш/2 принечетных в,Устройство, напримердшя пятифазным шаговым дв ислом уровнеи квантови с коэффициентом дробления шага Р =8 работает следующим образом.Тактовая последовательность импульсов с высокой частотой Хы из блока 2 задания программы непрерывно поступает на вход первого двоичного счетчика 3, работающего на суммирование.До поступления из блока 2 во второй счетчик 4 первого низкочастотного импульса тактирования 2устройстно находится в исходном состоянии, при котором на выходах второго счетчика 4, на выходе переноса сумматора 5 и на выходе второго элемента ИЛИ 9 присутствуют нулевые потенциалы, а на выходе первого элемента ИЛИ 8 - единичный потенциал, 11 а все управляющие входы мультиплексоров 6 с ныходов старших разрядов счетчика 4 поступают нулевые потенциалы, следовательно, выбираются их первые информационные входы. В первом режиме работы при по-, даче от блока 2 к .управляющим входам 25 мультиплексорон 12 нулевого потенциала (У = О)у них также выбираются первые информационные входы. В таком состоянии устройства через первую фазу двигателя протекает номинмальный ток 1 я, а во всех остальных фазах 7 ток отсутствует (точка О на фиг.5 а).С поочередным поступлением иэ блока 2 трех низкочастотных импульсов тактиронания н счетчике 4 поочередно записываются числа 1,2,3, в результате чего на выходе переноса сумматора 5 поочередно нозникают широтно- импульсно-модулированные (ШИН) высо-. кочастотные импульсы (с частотой йы /4) со скнажностью 1/4, 2/4, 3/4.40 При этом, так как старшие разряды счетчика 4 (начиная с третьего разряда 1 не меняют свое состояние, на выходе элемента 11 ЛИ 9 и мультиплексора45 12.1 тоже возникают высокочастотные импульсы указанной скнажности, а на выходе элемента 8 поддерживается единичный потенциал, Это приводит к протеканию номинального тока 1 ц через первую фазу 7.1 двигателя и ступенча 50 тому его унеличению 1/41, 2/41 я, 3/41 и через вторую фазу в результате интегрирования выходных ШЫ 1 сигналов мультиплексоров 6. В итоге двигатель отрабатывает три дробных шага 55 (фиг.5 а, точки 1-3), равных:с ос с-осо где Кос - величина основногосшага.Четвертый ниэкочаатотный импульс устанавливает единичный потенциал на выходе третьего разряда счетчика 4 (при нулевых потенциалах на выходах остальных разрядов). Это приводит к установлению единичных потенциалов на выходах элементов ИЛИ 8 и 9 и и мультиплексоров 12.1, В результате обеспечивается однонременное протекание номинальных токов через первую и вторую фазы двигателя.,Его ротор устанавливается н новое положение, соответствующее точке 4 на фиг.5 а, в которой вектор момента обладает максимальной величиной. С пятого по седьмой такты поступления низкочастотных импульсов к счетчику 4 на выход элемента ИЛИ 8 ныдаются от сумматора 5 высокочастотные ШЖ 1-сигналы со скважностью 3/4, 2/4, 1/4Благодаря этому через вторую фазу протекает номинальных ток а н первой фазе ток ступенчато уменьшается (3/41 н, 2/41 к, 1/41) . Двигатель отрабатывает очередных три дробных шага (точки 5-7 на фиг.5 а).После восьмого низкочастотного импульса на выходе четвертого разряда счетчика 4 устанавливается единичный потенциал, а на выходах остальных разрядов - нулевые потенциалы. Выбираются вторые информационные входы основных мультиплексоров 6, На выхо.; дах элемента ИЛИ 9 и дополнительного мультиплексора 12.1 устанавливаются нулевые потенциалы, а на выходе эле - мента ИЛИ 8 - единичный потенциал. Это приводит к протеканию номинального тока 1 н через вторую обмотку двигателя (при нулевых токах всех остальных обмоток) . Ротор двигателя устанавливается в положение, соответствующее точке 8 на фиг.5 а, в котором вектор момента имеет минимальную величину. Это положение аналогично описанному исходному положению двигателя (точка О на фиг5 а),Этим завершается первая 1/5 часть полного цикла формирования фазных тоЪков в первом режиме дробления пятифазного шагового двигателя, за которую двигатель совершает 8 дробных вагон (точки 0-8 на фиг.5 а) .Остальные четыре части аналогичны описанной первой. Отличие заключается в том, что н каждой последующей частицикла управления двигателем в счетчике 4 поочередно увеличиваются записываемые числа фиг.8 а), в результате чего поочередно выбираются 2-4,5-й информационные входы мультиплексоров Ь, Благодаря этому вектор момента делает полный оборот вокруг своейоси, а ротор поочередно проходитдробные положения, соответствующиеточкам 9,..39 на фиг,5 а, Этим завершается один полный цикл работы устройства в первом режиме,Поскольку коэффициент пересчетасчетчика 4 выбирается равным. К= шфР2 ш Б, то при конкретном рассматриваемом случае (ш = 5; Б = 4;К = 40) в сороковом такте функционирования устройства его счетчик 4 автоматически переходит в нулевое исходное состояние 1,фиг.8 а .Описанный первый режим дробленияшага полностью аналогичен режиму устройства-прототипа. Как видно иэфиг.5 а, в этом режиме вектор моментапо величине имеет значительную неравномерность распределейия по полю, аотрабатываемые дробные шаги элементарные углы поворота) имеют достаточную неравномерность.Второй режим работы устройствасоздается путем установки на выходной шине У блока 2 задания программединичного логического потенциала(фиг .2, 56, 86) . При этом выбираютсявторые информационные входы мультиплексоров 12. Все остальные процессыфункционирования отдельных элементови всего устройства в целом во второмрежиме происходит аналогично описанному первому режиму. Отличие заключается лишь в том, что, благодаря наличию на втором ийформационном входемультиплексора 12.1 единичного потенциала и на втором информационном входе мультиплексора 12.2 сигналов элемента ИП 11 9, через фаэнце обмотки 7шагового двигателя протекают токи,показанные на фиг,86. В результатеротор шагового двигателя поочереднопереходит дробные положения, обозначенные точками 039 на номограмме фиг,56.Как видно из фиг.56, во втором режиме работы устройства обеспечивается более равномерное по величине распределение вектора момента по полюи болеевысокая точность отработкидробных шагов, Кроме того, во второмрежиме векторы моментов значительнобольше номинального во всех точках 1 О 15 20 25 30 35 лу в,Частота импульсов, подаваемых на вход счетчика 3, выбирается исходя из величины электромагнитной постоянной времени данного двигателя, а частота импульсов, подаваемых на вход счетчика 4, - в соответствии с требуемой скоростью вращения ротора двигателя.Таким образом, предлагаемое усз- ройство позволяет обеспечить ряд режимов дробления шага, повысить равномерность распределения момента и его величину, а также точность отработки дробных шагов. 40 45 50 Формула изобретения 55 Устройство для программного управления щ-фазным шаговым двигателем, содержащее источник питания, блок задания программ, подключенный первым выходом к входу первого счетчика, вторыми выходами - к соответствующим входам второго счетчика, выходы перномограммы.В обоих режимах работы устройства реверс производится путем изменения на обратное логического, потенциала ца соответствующем выходе блока 2.Функ циоц иров ан ие п редл аг ае мо го устройства для управления шаговыми двигателями с числом фаэ и ) 5 и с другим коэффициентом дробления происходит аналогично описанному (фиг.3, 4 и 6,7).1 а фиг.Ьа, 7 а представлены первые режимы дробления шага соответственно 6- и 8-фазных шаговых двигателей, которые совпадают с режимами прототипа, а на фиг.66, 76, 7 в - создаваемые новые режимы.Важной особенностью дополнительных режимов д робле н ия шаг а п редлагаемо го устройства является увеличение по модулю вектора результирующего момента двигателя при увеличении числа его фаз ш (фиг.56, 66, 76, 7 в).Коэффициент дробления основного шага двигателя можно аналогично прототипу изменить в пределах от 2 до Р путем одновременного изменения коэффициентов пересчета первого счетчика 3 и младших разрядов второго счетчика 4. При этом коэффициент пересчета старших разрядов второго счетчика 4 необходимо поддерживать равным чис -ного счетчика и выходы младших разрядов из группы младших разрядов второго счетчика подключены к входам сумматора, ш основных мультиплексоров с в информационными входами, выходы ко"5 торых подключены к фазным обмоткам двигателя, управляющие входы соединены между собой и с выходами старших разрядов второго счетчика, первый элемент ИЛИ, соединенный выходом с 1,2,3,.ш информационным входом соответственно (1, 2,3ш) -го мультиплексоров,2 - (тл-),3 - (тп+1), 4 - (га+2).1 - (тп-.1)-е информационные входы которых соединены с нулевой шиной источника питания, гдеш/2 при четных ш и 1.ш/2 при нечетных а, первый и второй ин- . верторы, соединенные выходами с входами первого элемента ИЛИ, а входами - соответственно с выходом переноса сумматора и со старшим разрядом из группы младших разрядов второго счетчика, второй элемент ИЛИ, соединенный 25 выходами с входами первого и второго инверторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения дополнительных режимов управления шаговым двигателем с ш Ъ 5 и повышения качества управления, дополнительно содержит 1 мультиплексоров с 1 информационными входами, управляющие входы которых соединены между собой и подключены соответственно к дополнитель" ным управляющим режимам выхода блока задания программ, (1,2,3)-е информационные входы соответственно (1,2,3. )-ых дополнительных муль" типлексоров соединены с выходом второго элемента ИЛИ, (2-1, 3-1, 4-1, ) -е информационные входы соответственно 1, 2, 3..,(-1) -го дополнительных мультиплексоров соединены с шиной. питания источника питания, .1 -2 .1 -3, ,1-(ь"1) -е информационные входы соответственно (2,3,4 д) -ых дополнительных мультиплексоров соединены с нулевой шиной источника питания, а выход каждого 1 -го дополнительного мультиплексора, где 31-д, соединен с ш+1, ш+2 ш-,11 ш,1,2(ш-)-м информационным входом соответственно (1,2,3ш)- го основного мультиплексора.1529179 2 4 Ьг Ю Составитель И.СлиньРедактор А.Лежнина Тех ред Л. Сердюкова Коррек тор Л . Б аж 78 Заказ 7640 4 ри ГКНТ ССС И Государственно 1 1303комит осква,иэводстве Т 1 Р 2 р Подписное по изобретениям и открытия -35, Раущская наб., д, 4/5 издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10