Шаговый электродвигатель со стартстопным управлением

(19) (1 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРеспублик Э ГОСУДАРСТВЕЙНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ, СССР) 51 В Н 02 Р 8/О ОПИСАНИЕ К АВТОР. СКОМУ СВИ ЗОБР СТВУ. 1; ; .;:,:. , .;: , . ;.:-:.,.-:,;.: 2 (21) 4892063/07, ..:.,.:ность в. шагдвцй .злектрбдвигатвль.- (22):19,12.90 " ;:.:с ФазаМи 1-4, распределителем им-(46) 07.05.93. Бюл. М 17.: : ": :пульсов. б, многоканальным усилителем (71) Ленинградскйй кораблестроительный мощности 6, истчйикам высбкФгоуровня 7, инсгитут:..:,:.: . ";:":, разделительным диодами 8,"двухканаль- (72) С;М.Дерипаско, В.И,Саввин, А.П.Сень-:. ным "датчиком аавв :9,:,уйраелякицйМ эле-:.1(Овй И.С.Чувиляев, ",:; :.,.:; ментом .10, датчиком тока 11, блокрм18141873Изобретение относится к управлению с входами элемента ИЛИ 24 и с соответствуэлектрическими машинами и может быть ис- ющими входами Я-З триггера 25; Выходы Я-Япользовано для управления шаговыми дви- . триггера 25, соединены с первыми входамигателями, преимущественно волновыми,. элементов И 26, 27, вторые входы которыхЦель изобретения - упрощение устрой соединены с выходом) Я-Я.триггера. 28.ства:и повышение.его. йадежности, Вход Я триггера 28 соединен с выходом элеНа фиг,1:приведена фуйкциональная . мента ИЛИ 24, а вход Й триггера 28 соеди.схема йцедлагаемого устройства; на фиг, 2 нен с выходом компаратора 29; Входы" прийципиальная схема управляющего. компаратора 29 соединены с выходами выЭлемента;нафиг;3-принципиальнаясхема 10 прямителей 22 и 23.8 ыходыэлементовИ 26,дешифратора нафиг; 4 - принципиальная 27 являются выходами управляющего элесхема. блока коррекции; на фиг. 5-диаграм- . ментэ.ма напряжений. и токов,;иллюстрирующая ., Дешифратор (фиг. 3) содержит два инработуустройСтва; на фиг; 6. - . диаграмма. вентйрующих элемента 30, 31; выходы кото-эаектромегнитных моментов иллюстриру рыхявляютсятретьимичетвертымвходамиющая работуустройства.:,: .:;,:. дешифратора и соедийены с вторйми входаУстрофство(фиг, 1) содержит фазы дви-: . ми элементов И 32, 33 Выходы инеертиругателя 1,2,.3,.4, расйределитель импульсов юлих элементов ЗО, 31 соединены с5;: многоканальный усйлитель мощности 6,вторыми входами элементов И 34,35, атак-источник питания высокого уровня 7, разде же с гретьими входами элементов.И 32, 33,лительные.диоды 8, двухканальный датчик, Первые входьгэлементо И 34, 35 объедине агов 9;выходыкоторогосоединены с.соот- ны и являются первЬм входом.дешифрато-,ветствующими входамиуправляющегоэле- ра. Первые входы элементов И 32; 33мента 10; датчики тока,.1% блок коррекции абьединены и являются вторым:еходом де 12;: дешифратор 13-и,форсирующие цепи, 25 шифратора. Выходы элементов И:34, 33 со-кайдая из.которых. состойт из последойа- ., единены с входйми.элемента ИЛИ 36, выходтельно соединенныхдиода 14,и резистора которого соединен.с йервыми нходами,преобразователя код;длительность 17,.Вы-. Соединен с первыми входами второгои чет-ход преобразователя код-длительность 17 вертогО элементов совпадения 19.-,Вторыесоединен свторымвходомдеаифратора 13. ,входы Элементов совпадения 19 соединеныПервый вход дешифратора 13 соедийен,с с сОответствующими выходами:распредели- .,выходомтенератораимпульсов 18,Третийи 35 теля импульсов 5 и явля 1 отся пять м, шес.четвертый.входыдешифретора 13 саедине- . тым; седьмым и . аосьмым входамины с первым:и вторьи 4 входами блока кор- дешифратора 13, Выходыэлементов соепарекции 12 й с соответствующими вьходамидения 19 соединены с управляющимй вхо-,управляющего элемен,-а 10. Пятый; Шестой;дамисоответствующих усилителей, седьмой и восьмой входы дешифрзтора 13 40 мощности 6 и являются выходами дещифрасоединенц с соответствующими выходами тора 13.распределителя импульсов 5; Выходы де- Блок коррекций(фиг. 4) содержитдвашифраторе.13 соединены суправляющимиумножителя 38, 39. Первые:входы умножи входеми многокэнального усилителя мощ- телей 38;39 являются первыми вторым вхо-,ности 6, соединяющего фазы 1,2, 3,4 дви дами блбка коррекций и соответственногателя через разделительные диоды 8 с соединены с выходами упрааляющего элеисточником питания высокогоуровня 7, Фа- мента. Вторые входы умножителей 38 39ай 1,.2, 3, 4 двигателя шунтировайы.форси-являются третьим и четвертым входами бло рукнцими цепями и обьединены в.две какоррекцииисоедйненысвыходамисоот"группы йеодновременно включаемыхфаз, в 50 ветствующих датчиков тока, Выходыкаждую из которых. вклачей соответствую- умножителей 38; 39. соединены с входами" щийдатчиктока 11, Выходдатчиковтока 11 сумматора 40, выход. которого Соединен ссоединены с третьим и четвертым входами входом аналого-цифрового преобразоватебйока коррекции 12, - ля (АЦП) 41. Выход АЦП 41 является выхоУправляющийэлемент(фиг,2) содержит 55 дом блока коррекции и соединен с входомэлементы фиксации нулевого уровня 20, 21, преобразователя код-длительностьвходы; которых являются входами управля- Устройство работает следующим обрающего элемейта и объединены с входами зом,выпрямителей 22, 23, Выходы элементовРассмотримработуустройстваприсимфиксации нулевого уровня 20,21 соединены метричной парной системе коммутации фаз,1814187 5 6До поступления управляющего импульса ра 25 и через элемент ИЛИ 24 на установочротор двигателя занимает фиксированное - ный вход йтриггера 28. На фиг. 5.привеположение с угловой координатой р 1 (фиг. . дены диаграммы напряжений: О 2 в6), соответствующее предыдущему такту -накпряжение, Формируемое на:прярмом:выхокоммутации фаз. К источнику питания вйсо де 8-3 триггера 28;:0251 - напряжение, фор. когоуровня 7 подключены фазы 1 и 2 двига-: .:мируемое на "прятмом еыхбде Йтриггерателя. На включенные фазы поступает" 25,Огр-напряжение; формируемое наийимпульсное напряжение питания, частогаи: ,вреррсном выходе:8-8 триггерач 25, Указанныетскважность которого формируются генера-напряжения йоступаиат на: входы элеиентовтором импульсов 18. Скважность импульсовт 10 И 28, 27, На. выходе которйх, а следовательнапряжения подобрана таким образом, что- .но,.и на: вйходетуправляющего элемента 10бы на включенных фазах двигателя обеспе " (Фиг, 1) формируются сигналы Оз и О 4(фиг,чивался нормальный уровень тока. В .Б,моментвремемиц).. моментпоступленияуправляющегоимпуль-. Напряжения Оз и 04, формируемые йаса фаза 1 отключается; а фаза.3 подключа восходах: управляющего элемента 10, посту- ется к источнику питания 7. Ротор двигателя пайрт навходЬИ блока коррекции 12, на выначинает перемещаться в новое фиктсирто- . ходекоторего: формируется код,ванное положение, Перемещение ротораявляющийся, Фуйкцией сйгналотв датчиковосуществляется по моментной характери- тока 11, поступаощий нааДреснйевходкыстике а, в (фиг. 6), которая является суммой 20 постоянногб эвпоминеющего устройстваследующих моментных характеристик. а -16, на айходекоторого форФеируется код,характеристика электромагнитного мачен-:. закон изменентия:котчорого.:выражается зата, создаваемого током фазы 2 (ток, проте- висимостьекающий в данной фазе, имеет номинальноезначение); а - карактеристика ааектррмат. 2 е " 4 Г 1 13+А,нитного момента, создаваемого током фазы3 (в данной Фазе осуществляется переход-где 12- тт включенной фазы,.А;ных процесс нарастанйя тока от нулевого; : К 1 -Фстоянтнытйт коэффицйент, учитывазначения до минимального); .,. ;ющий ктонрстркутктивныв Ос 6 бенности шаговО-При движении ротора двигателя на ин- ЗО го двигателя;тервале, ограниченном угловыми коордийа-:.:А - постоянная велцЧина, учитываащатятами ф 1 ифз, ротор накапливает . количество запасенной. рбторой кинетичекинетическую энергию И (фиг. 6). В точке с: ской энергйи во время 6 редычдущего рвзгоугловой координатой Р 2, соответствующей, на:и значейие мехвнйческогто мотмейтаполовине шага, ротор двигателя пересекает Зб нагрузки, йриложенного к валу двигателя.ось фазы 2,Электромагнитный момент фазы.: Импульсй с еыхотда ОЗУ 16 поступают2 изменяет знак на противоположный, С на входпреобразоватеаякод-длительностьэтого момента электромагнитный момент . 17, с выхода которого - йа второй аход дефазы 2 способствует торможению ротора , щифратора 13двигателя, тогда как электромагнитныймомент фазы 3 способствует дальнейшему его.:, . В зависимости от котмбинации сигналовразгону : , . ". на третьем йчетвертомвходтах (на которыеПри пересечейии ротором двигателя ,постУпавт напРяжения Оз и Ц 4, Формируе-оси фазы 2 (т.е. точки с угловой координатой . мые на выходакхуйравляющегО элемент 10)фг, фиг. 6) напряжение, формируемое на вы дешиФРатотра 13 на первйх входах егкоЭлеходе первого канала датчика шагов 9, при- .:ментовсовпадейия 19 повторяются Сигнанимает нулевое значение, На фиг. 5 лы,.приведеннце.в таблице 1. Напряженияприведены диаграммы напряжений 091 и: с выходов деаиФратора 13 постуйают на092, которые Формируются на выходе перво- уприавляющие входы усилителей мощности вго и второго каналов датчика шагов 9 соот.- 50 зависимости оттекущегосостояния на выветственно. Напряженйя на выходахходахчрасйределителкяк ймпульсов 5. В модатчика шагов изменяются по синусоидаль-. " мент .времени Ц на фазу 3 двигателяному закону (так как по синусоидальному .поступают импульсы, Формйруемые генерра,закону изменяется волна деформации гиб- торомимпульсов 18. На фазу 2 двигателя.кого ротора) и имеют соответствующий 55 поступают ймпульсы, Формируемые преобсдвиг начальной фазы; .: .разователем код-длительность 17. РоторВ момент времени 11 на выходе злемен- . двигателя совершает движение на второмта фиксации нулевого уровня 20(фиг. 2) фор- полушаге, ограниченнтом угловыми коордимируется импульс напряжения О 2 о, который натами % и Р 2 (фиг, 6),поступает на установочный вход Втригге. Выходы В момент времени т 2 ротор двигателя фазы которой попарно объединены однимивыходит в точку сугловой координатой Рз, выводами и через разделительные диоды которая соответствует новому фиксирован- подсоединены к источнику питания, каждая ному положению. При этом напряжения,. фаэаобмоткизэшунтированафорсирующей формируемые на выходах датчика шагов 9, 5 цепью, составленной иэ последовательно равны по амплитуде.(напряжения 022 и 02 з, соединенных резистора и диода, усилители фиг;5).:.. "мощности по числу фаз, выходами подклю:При изменении напряжений (напряже- ценные к фазным обмоткам, датчики. тока, .Ния Оз и Оа, время 12, фиг. 5) дешифратор 13 выходами подключенйые к третьему и чет-повторитна выходах импульсы, формируе вертому входам блока коррекции, дешифраМые генератором импульсов 18(в соответст- тор выхода ми и од кл юче н н ы й к вии с диаграммой состояния, приведенной управляющим входам усилителей мощно- Ь таблице ). Таким образом;с момента вре- сти, распределитель импульсов; четырьмя : меира т 2, т,е, с момента вцхода ротора двига- выходами подключенный к пятому, шесто-теляв.новое фиксированное положение, на 15 му, седьмому и восьмому входам дешифравключенные. фазы поступает широтно-им-. тора, двухканальный датчик щагов, пульсноенапряжение, частота и скважность механически связанный с двигателем,.подкоторого формируемая генератором им- ключенный к входам управляющего элеменпульсов 18 и при которых обеспечиваетсята, выход которого подключен к первому . номинальный уровень напряжения пита входудешифрэтоРа, о т л и ч а ю щ.и й ся .ния,.. -: тем, что, с цельюупрощения йповыщенияПрипоступлении следующего импульсанадежности, в него введены генератор им управления работа устройства повторяется, . пульсов, преобразователь код-длительПри реверсе двигателя изменяется оче- ность и постоянное запоминающеередность пересеченияосей,фаз ротором 25 устройство, адресные входы которого:сое-.двигатоля; следовательно изменяется оче- диненц с выходами блока. коррекции, а выредностьфорсированиячетйыхи нечетных ходы - с входами преобразователя групй фаз двигателя.: код-длительность, выход которого соединенПри таком вййолнейии устройства до- с вторым входом дешифраторэ, третий. входстигается повышение его надежности, так 30 которого подключен к выходу генератора как при введении ПЗУ, 1 аспользующвго для . ймпульсов, первый вход дешифратора еоеопределения регулирующего воздействия, динен с первым входом блока коррекции, исключается возможнОсть расстроек вслед- дополнительный выход управляющего элествие влияния дрейфа нуля или изменения . мента подключен к четвертому входу деустэвбк, 35 шифратора и второму. входу блокаФ о р и у л а и 3 о б р е т е н и я коррекции, входы усилителей мощности Шаговйй электродвигатель со старт- четныхинечетныхфазпопэрнообъединеныстОпным управлением, содержащий четы-и через датчики тока подключены к общейрехфазную обмОтку, четные и нечетные шинеисточника питания.1814187 . ииионФИОИиаиашМЮЯ иор аи 4 поюВирк 108 ОН фоюиоию ццоомюашищ ьдоа очаг ьмаьороСьфЯОфф Ф окЯ шнаиаьЕйопьиоЫ оробейМ1814187. г щ У у 2 Составитель: С.Дерипас орректор КМаксимйшин Про игзводстгвенно-издательские комбинат "Патент", г. Ужгород, ул Гагарина, 1 Редактор Г.БельскьаяТехред У,Моргентал К еЦЭЗаказ 1832 : .: , Тираж ,. ПодпйсноеВЙЙЙПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР1130351 Москва, Ж, Рауйская наб., 4 Рб01