Устройство для программного управления четырехфазным шаговым двигателем

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для управления станками, оснащенными щаговыми двигателями.Цель изобретения - повышение равномерности движенйя, точности отработки дробных шагов и равномерности распределения момента по полю четырехфазного шагового двигателя с ненасыщенной магнитной системой.На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для общего случая, когда коэффициент дробления равен К РЗп, где п ,2,3,на фиг.2-4 - то же, для случаев соответственно К Р3(п=1),К рР = 6(п 2), К д 9(АЗ); на фиг. 5-7 - временРРные диаграммы Формируемых Фазных 20 токов и номограюви результирующих моментов для случаев соответственно К 9 Р" 3(п=1), К Р 6(п=2), КР 9(п 3)Устройство (фиг.1-4) содержит мультиплексоры 1. 1-14 первой группы, 25 выходы которых подключены (непосредственно или через соответствующие усилители мощности) к соответствующим фазным обмоткам 2.1-2.4 двигателя, счетчик 3, тактовый вход которо" го соединен с входом высокочастотных импульсов тактирования Йв, реверсивный счетчик 4, выходы двух старших разрядов которого подключены соответственно к управляющим входам всех мультиплексоров 1.1-1.4, а входы35 тактирования и реверса - соответственно к входам низкочастотных импульсов тактнрования Гн и реверса "Рев,", мультиплексоры 5, 1-5.3 второй группы, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам младших разрядов реверсивного счетчика 4, дешифратор 6, входы которого подключены к выходам нереверсивного двоичного счетчика 3, и логические элементы И 7.1-7.(4 п), первый вход первого из которых соединен с первым выходом дешифратора 6, первый вход каждого последующего элемента И 7 соединен с выходом преды 50 .дущего элемента И 7, вторые входы с первого 7. 1 по 7,(4 п)-й, 7,(4 п"2) элементов И соединены с выходами дешифратора 6 с второго по (4 п)-й соответственно, первый, второй (Зп)-й, Зп-й информационные входы мультиплексора 5.1 соединены соответственно с выходами элементов И 7,(п - 1), 7.п7.(4 п-З), 7.(4 п), а выход - с четвертым, первым, вторым, третьим информационными входами соответственно мультиплексоров 1.1- 1.4, первый, второй, ,(п)-й, (и)-й информационные входы мультиплексора 5.2 соединены соответственно с выходами элементов И 7.(п), 7.(п) 7,2, 7.1, и-й информационный вход - с первым выходом дешифратора, (и+1)-й, (и+2)-й (2 п+1)-й информационные входы с шиной 8 единичного логического потенциала 8, (2 п+2)-й информационный вход - с первым выходом дешифратора, (2 п+З)-й, (2 п+4)-й, ,Зп-й информационные входы - соответственно с выходами элементов И 7.1,7.2 7.(п=2), а выход - с гретьим, четвертым, первым, вторым информационными входами соответственно мульти-, плексоров 1.1"1,4, Первый вход мультиплексора 5,3 соединен с первым, вторым, третьим, четвертым информационными входами соответственно мультиплексоров 1.1-1.4 и подключен к шине 9 нулевого логического потенциала, второй, третийЗп-й информационные входы мультиплексора 5.3 соединены соответственно с выходами элементов И 7.(4 п),7.(4 п-З), ,7.п, а выход - с вторым, третьим, четвертым, первым информационными входами соответственно мультиплексоров 1.1-1.4Устройство работает следующим образом.Высокочастотная тактовая последовательность Г непрерывно постувпает на вход нереверсивного двоичного счетчика 3, В результате этого на выходах дешифратора 6 Формируются периодические кодовые комбинации с одним нулем и 4 пединицами, а на выходах элементов И 7.1-7.(4 п) прямоугольные высокочастотные широтно-модулированные сигналы (СИИ-сигналы) со скважностью соответственно 4 п4 п2 14 п 4 п4 п 4 п,- в -Эти ИП 1-сигналы и сигналы с первого выхода де 4 пшифратора со скважностьюпосту 4 п пают к соответствующим информационным входам мультиплексоров 5.1-5.3.Исходным является состояние, при котором реверсивный счетчик 4 находится в нулевом состоянии. Па все15310 управляющие входы муль гиплексоров11-1,4 и 5.1-5.3 со всех выходовстарших и младших разрядов реверсивного счетчика 4 поступают нулевыепотенциалы и, следовательно, выбираются их первые каналы, Присутствующие на первых информационных входахмультиплексоров 5,1 и 5.2 ЫИМ-сигнаЗплы со скважностью - и нулевой по 4 птенциал на первом информационномвходе мультиплексора 5.3 через ихвыходы и первые входы определенныхмультиплексоров 1.1-1.4 поступают к 15Фаэным обмоткам 21-2.4. В результате этого через вторую 2.2 и третью23 фазы двигателя протекают токи3- /н, а в остальных двух фазах 2.1и 2.4 ток отсутствует. Этому состоянию соответствует точка О на фиг. 56,бб, 76,С поступлением первых Зпнизкочастотных импульсов на вход счетчика 254 в него поочередно записываютсяцифры 1,23 п. В результатеэтого поочередно выбираются с второго по Зп-й информационные входы мультиплексоров 5.1-5.3. При этом в 30мультиплексорах 1.1-1.4 остаютсявыбранными первые информационныевходы, В силу этого к фазам 2. 1-2,4двигателя поочередно поступают определенные ЫИИ-сигналы, приводящие35к протеканию через них соответствующих токов, Этим состояниям соответствуют точки 1-Зпна фиг. 56,бб, 76.Этим завершается первая че гверть 40цикла управления четырехфазным двигателем, в результате которой отрабатываются Зпдробных шагов велио осчиной М = ., гдеос- основной45(конструктивный) шаг двигателя, аи 1 у 2 рЗуПоследующий (Зп-й) низкочастотный импульс устанавливает в нулевые состояния младшие разряды счетчика 4, коэффициент пересчета которых равен Зп, и формирует импульспереноса для записи в старших разрядах этого счетчика, коэффициент пересчета которых равен 4, цифры 1,Благодаря этому выбираются в горые55информационные входы мультиплексоров 1.1-1.4. В такт поступленияЗпнизкочастотных импульсов Гн на 72 6вход счегчика 4 на и+1 выходах егомладших разрядов формируются коды,позволяющие поочередно выбрать информационные входы мультиплексоров5,1-5,3, В результате этого к фазам2.1-2.4 двигателя поочередно поступают определенные ШИМ-сигналы,приводящие к протеканию через них соответствующих токов. Этим состояниямсоответствуют точки Зп-бпнаФиг, 56, бб, 76. Этим завершаетсявторая четверть цикла управлениядвигателей, в итоге которой отрабатываются последующие Зпдробных шагов.Последующие третья и четвертаячетверти цикла работы устройствааналогичны описанным первым двумчетвертям цикла, Отличия заключаются только в том, что по старшимразрядам счетчика 4 выбираются третьии четвертые информационные входымультиплексоров 1.1-1.4,После завершения полного циклауправления счетчик 4 обнуливается ився система устанавливается в нулевое исходное состояние.Для обеспечения обратного направления вращения двигателя (реверсирования) меняется на обратный логический потенциал на входе Реверс"счетчика 4. Частота импульсов, подаваемых на вход Г высокочасготного тактировавния, выбирается исходя из величины электромагнитной постоянной времени данного двигателя, а частота импульсов, подаваемых на шину низкочастотных управляющих импульсов, выбирается в соответствии с требуемой скоростью вращения ротора двигателя. Ф о р м у л а изобретения Устройство для программного управления четырехфаэным шаговым двигателем, содержащее первый, второй, третий и четвертый мультиплексоры первой группы, выходы которых подключены к соответствующим фазным обмоткам двигателя, нереверсивный счетчик, тактовый вход которого соединен с входом высокочастотных импульсов тактирования устройства, и реверсивный счетчик, выходы двух старших разрядов которого годключены соответственно к управляющим входампервого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров первой группы,а входы тактиронания и реверса подключены соответственно к входам низ 5кочастотных импульсов тактиронания иреверса устройства, о т л и ч а ю щ е.е с я тем, что, с целью повышенияравномерности движения, точности от,работки дробных шагов и равномерности распределения момента по полю четырехфазного шагового движителя с ненасыщенной магнитной системой, дополнительно содержит три мультиплексоравторой группы, управляющие входы которых подключены соответственно квыходам младших разрядов реверсивного счетчика, дешиФратор, входы которого подключены к выходам счетчика,4 иэлементов И, где и=-1,2,3.первый вход первого из которых соединен с Верным вьгходом дешифратора,первый вход каждого последующего элемента И соединен с выходом предыдущего элемента И, вторые входы с первого 25по (4 п)-й элементов И соединены свыходами дешифратора с второго по(4 и)-й соответственно, первый,второй(Зи)-й, Зи-й информационные входы первого мультиплексора ЗОвторой группы соединены соответственно с выходами (и)-го, и-го,(4 п-З), (4 и)-го элементов И, авыход - с четвертым, первым, вторым,третьим информационными входами соот 35ветственно первого, второго, третьего,четвертого мультиплексоров первой группы, первый, второй (П)-й, (и)-и информационные входы второго мультиплексора второй группы соединены соответственно с выходами (и)-го, (и)-го второго, первого элементов И, и-й информационный вход - с первым выходом дешифратора, (и+1)-й, (и+2)-й, , (2 и+1)-й информационные входы - с шиной единичного логического потенциала, (2 и+2)-й информационный вход - с первым вьгходом дешифратора, (2 п+З)-й, (2 и+4)-й Зи-й информационные входы - соогнетственно с выходами первого, второго,(и)-го элементов И, а выходс третьим, четвертым, первым, вторыминформациоными нхолами соответстненни первого, второго, третьего, че гнертого муль гиплексорон первой группы, первый вход третьего мультиплексораа и горой группы соединен спервым, вторым, третьим, четвертым информационными входами соответственно первого, второго, третьего, четвертог; мультиплексоров первой гругтпы и подключен к шине нулевого логического потенциала, второй, третий, ,Зи-й информационные входы трет его нуль гиплексора второй группы соединены соответственно с выходами (4 и - 2) - го, (4 и)-го, ,и-го элементов И, а выход - с вторым, третьим. четнертьн 1, первым информационными входами соответственно первого, второго, трегьего,четвертого мультиплексоров первой группы.1531072 Составитель И. СлинТупица Техред Л.Олийнык Редакто орректор одписное и открытиямб д, 4/5 изводствеино-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул. Гагарина, 1 О Заказ 7955/49 Тираж 7 ВНИИПИ Государственного комите 113035, Москва