CS204604B1

CS204604B1 - Connection for stepper motor supply voltage control

Info

Publication number: CS204604B1
Application number: CS189279A
Authority: CS
Inventors: Jaksa Reljic; Alen Krcma
Original assignee: Jaksa Reljic; Alen Krcma
Priority date: 1979-03-22
Filing date: 1979-03-22
Publication date: 1981-04-30

Abstract

Zapojení pro regulaci napájecího napětí krokového motoru. Zdroj napájecího napětí je rozdělen na napěťové úseky připojované k napájení krokového motoru spínačími prvky, např.. tyristory, zapojenými na výstupech čítače, spojeného se vzorkovacím obvodem a zapojeného na výstup čidla frekvence otáček krokového motoru. Skokového přepínání napájecího napětí se užívá jak v urychlovacím, tak brzdícím procesu pohybu krokového motoru.Connection for stepper motor supply voltage control. The power supply source is divided into voltage sections connected to the stepper motor by means of switch elements, e.g. thyristors, connected to the counter outputs connected to the sampling circuit and connected to the stepper motor speed sensor output. Jump switching of the supply voltage is used in both the acceleration and braking process of the stepper motor.

Description

Vynález se týká zapojení pro regulaci napájecího napětí krokových motorů.The invention relates to a circuit for regulating the supply voltage of stepper motors.

Krokový motor vyžaduje pro svou činnost tj. rozběh, uchování dostatečného momentu, brzdění a ohod při vyšším kmitočtu, velký rozsah změny napájecího napětí.The stepper motor requires a large range of supply voltage change for its operation ie starting, storing sufficient torque, braking and throwing at higher frequency.

Dosud známá zapojení jsou založena na principu plynulé regulace střední hodnoty napětí odvozené od požadované konstantní hodnoty proudu. Při maximálním kmitočtu krokového motoru je spínací transistor, zapojený jako regulační prvek napájecího zdroje skoro nebo úplně otevřen a na krokovém motoru je plné napětí napájecího zdroje. Naopak při malých krokovacích kmitočtech nebo při stopu krokovacího motoru je udržována nízká úroveň napětí, odpovídající konstantní hodnotě proudu.The hitherto known circuits are based on the principle of continuous regulation of the mean voltage value derived from the required constant current value. At the maximum frequency of the stepper motor, the switching transistor connected as the power supply control element is almost or completely open and the power supply voltage is full at the stepper motor. Conversely, at low stepping frequencies or when the stepper motor is stopped, a low voltage level corresponding to a constant current value is maintained.

Nevýhodou těchto zapojení je nutnost použití spínacího transistoru velkého výkonu maximální napěťové třídy. Tímto transistorem prochází celkový proud všech čtyř fází krokového motoru. Další nevýhodou je složitost řídících a filtračních obvodů, nehledě na možnost rušení ovládací logiky krokového motoru. Kromě toho dochází vlivem časových konstant regulačního obvodu plynule regulovatelného zdroje ke zpomalení urychlovacího procesu při rozběhu krokového motoru. To se pak promítá do ztrátového času obráběcího stroje poháněného krokovým motorem.The disadvantage of these wiring is the necessity of using a high power switching transistor of the maximum voltage class. The total current of all four phases of the stepper motor passes through this transistor. Another disadvantage is the complexity of the control and filter circuits, notwithstanding the possibility of interfering with the control logic of the stepper motor. In addition, due to the time constants of the control circuit of the continuously controllable source, the acceleration process of the stepper motor is slowed down. This is then reflected in the idle time of the stepper motor driven machine tool.

Vpředu uvedené nevýhody odstraňuje nebo alespoň podstatně snižuje zapojení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že zdroj napájecího napětí je rozdělen na napěťové úseky připojované k napájení krokového motoru spínacími prvky například tyristory, zapojenými na výstupech čítače spojeného se vzorkovacím obvodem a zapojeného na výstup čidla frekvence otáček krokového motoru.The above-mentioned disadvantages eliminate or at least substantially reduce the circuit according to the invention, which is characterized in that the power supply is divided into voltage sections connected to the stepper motor power by switching elements such as thyristors connected at the outputs of the counter connected to the sampling circuit and connected to the sensor output stepper motor speed.

Regulace napětí podle vynálezu se provádí skokovým způsobem. Pracovní rozsah krokového motoru je rozdělen do několika úseků daných kmitočtem krokování a hodnotou proudu krokového motoru. Pro každý úsek je voleno příslušné napájecí napětí a to tak, aby hodnota napájecího proudu byla přibližně konstantní. Přitom napájecí napětí úseku maximálního krokovacího kmitočtu není omezeno velikostí dovoleného napětí spínacího transistoru. Regulace napájecího napětí se provádí pomocí tyristorů připojováním nebo odpojováním sekcí vinutí vstupního transformátoru napájecího zdroje.The voltage regulation according to the invention is performed in a step-wise manner. The working range of the stepper motor is divided into several sections given by the stepping frequency and the value of the stepper motor current. The appropriate supply voltage is chosen for each section so that the value of the supply current is approximately constant. The supply voltage of the maximum jog frequency section is not limited by the size of the permissible voltage of the switching transistor. The supply voltage is controlled by thyristors by connecting or disconnecting the winding sections of the input transformer of the power supply.

Přiklad zapojení podle vynálezu je dále popsán a vysvětlen s pomocí výkresu, na němž δ značí čidlo frekvence otáček krokového motoru, zapojené na vstup čítače B, Čitač B počítá po dobu trvání vzorkovacího intervalu, určeného vzorkovacím obvodem 0, jímž může být například monostabilní klopný obvod. Vzorkovací interval je konstantní. Prvním započítaným impulsem z čidla δ spouští čitač B vzorkovací obvod 0. Zpětně s ukončením vzorkovacího intervalu je čitač B vynulován, znovu napočítává příchozí impulsy z čidla δ a postup se opakuje. Počet impulsů z čidla δ je ekvivalentní počtu kroků krokového motoru a v době vzorkovacího intervalu se mění v závislosti s urychlováním nebo brzděním krokovéhoAn example of a circuit according to the invention is further described and explained with reference to the drawing in which δ indicates the stepper motor speed sensor connected to the counter B input. Counter B counts for the duration of the sampling interval determined by the sampling circuit 0 which may be monostable flip-flop . The sampling interval is constant. The first counted pulse from the sensor δ triggers the counter B to start the sampling circuit 0. The counter B is reset back to the end of the sampling interval, recalculates the incoming pulses from the sensor δ and the procedure is repeated. The number of pulses from the sensor δ is equivalent to the number of steps of the stepper motor and changes during the sampling interval depending on the acceleration or braking of the stepper motor.

204804 motoru. Kmitočtový rozsah motoru je rozdělen na n žádaných úseků se stejným počtem napěťových úrovní k napájení krokového motoru. Každý úsek je tedy definován předem stanoveným počtem Impulsů z čidla S vztaženým k vzorkovacímu intervalu. Porovnávacími obvody v čitači B se hodnotí· zda se napočítané impulsy z čidla č, odpovídající zvoleným úsekům přepínaného napětí, časově vejdou nebo nevejdou do vzorkovacího intervalu. Výstupní signály Gl až On řídí spínací prvky TI až Tn. například tyristo ry napájecího zdroje NZ krokového motoru, jejichž počet odpovídá zvoleným n úsekům přepínaného napětí. Jsou-li například stanoveny pro přepnutí do druhé hladiny 3 až 5 impulsů a čitač B v daném vzorkovacím intervalu napočítá méně, sepne tyristor TI prvou napěťovou hladinu, napočítá-li více, sepne tyristor T3 třetí napěťovou úroveň, případně další z tyristorů T4 až Tn odpovídající vyšší napěťové úrovně pokud počet impulsů je větší než odpovídá třetí napěťové úrovni.204804 engine. The motor frequency range is divided into n desired sections with the same number of voltage levels to power the stepper motor. Thus, each section is defined by a predetermined number of pulses from the sensor S relative to the sampling interval. The comparator circuits in the counter B evaluate whether the counted pulses from the sensor corresponding to the selected voltage switching sections fit in or out of the sampling interval. The output signals G1 to On control the switching elements T1 to Tn. for example, thyristors of the power supply NZ of the stepper motor, the number of which corresponds to the selected n sections of the switched voltage. For example, if 3 to 5 pulses are set to switch to the second level and counter B counts less in a given sampling interval, the thyristor T1 closes the first voltage level, if it counts more, thyristor T3 closes the third voltage level corresponding higher voltage levels if the number of pulses is greater than the third voltage level.

Tohoto skokového přepínání napájecího napětí se užívá jak v urychlovacím tak brzdícím procesu pohybu krokového motoru.This step voltage switching is used in both the acceleration and braking process of the stepper motor.

Claims

1. The oro regulation of the stepper motor supply voltage, characterized in that the supply voltage source (NZ) is divided into voltage sections connected to the stepper motor supply by switching elements (TI to Tn), for example by thyristors connected at the outputs of the counter (B) connected to the sampling circuit (0) and connected to the output speed sensor (δ) of the stepper motor speed.

Connection according to claim 1, characterized in that the sampling circuit (0) is a monostable flip-flop.