CS214937B1

CS214937B1 - Connection for stepper motor supply

Info

Publication number: CS214937B1
Application number: CS610080A
Authority: CS
Inventors: Peter Visnyi
Original assignee: Peter Visnyi
Priority date: 1980-09-09
Filing date: 1980-09-09
Publication date: 1982-06-25

Abstract

Názov výnálezu: Zapojenie pre napájanie krokového motora. Odbor, ktorého sa vynález týká: Výkonová elektronika. Technický problém, ktorý vynález rieši: zníženie strát, spojených s napájaním krokového motora. Stručný výklad podstaty vynálezu: Vinutia krokového motora sú napájané cez tranzistorové spínače malým napátím, ktoré je súčtom ohmického napátia a napatia indukovaného otáčaním motora, Ovel'a vyššie napátie, ktoré je potřebné pre doslahnutie dostatočne strmého nárastu prúdu vo vinutí pri zopnutí, získává sa nabitím kondenzátora napětím, indukovaným pri vypnutí iného vinutia. Možné odbory, v ktorých sa može vynález využit: Konštrukcia manipulátorov a robotov a iných servomechanizmov.Title of the invention: Stepper motor power supply circuit. Field of application: Power electronics. Technical problem solved by the invention: reduction of losses associated with stepper motor power supply. Brief explanation of the essence of the invention: Stepper motor windings are powered via transistor switches with a small voltage, which is the sum of the ohmic voltage and the voltage induced by the rotation of the motor. A much higher voltage, which is necessary to achieve a sufficiently steep increase in current in the winding when switching on, is obtained by charging a capacitor with a voltage induced when switching off another winding. Possible fields in which the invention can be used: Design of manipulators and robots and other servomechanisms.

Description

Vynález sa týká zapojenia pre napájanie krokového motora. Pre správnu funkciu krokového motora je žiadúce, aby počas jednotlivých krokov motora vždy určité vinutie resp. dvojica vinutí dostávalo predpísaný prúd, konštantný počas trvania kroku. Ostatně vinutia majú byť bez prúdu. Napájanie motora priamo z napaťového zdroja cez výkonové spínače nemóže túto požiadavku zabezpečit v celom rozsahu frekvencie krokovania vzhladom na velkú dobu nárastu prúdu vo vinutí pri zopnutí, pretože pri vačších frekvenciách krokovania časová konstanta vinutia je porovnatelná s dlžkou trvania kroku.The invention relates to a circuit for powering a stepper motor. For the correct operation of the stepper motor, it is desirable that a particular winding or winding of the motor is always provided during the individual steps of the motor. the pair of windings received a prescribed current, constant during the duration of the step. After all, the windings should be without current. Powering the motor directly from the power supply via the power switches cannot provide this requirement over the full stepping frequency range due to the large increment time of the winding current when switched on, because at greater stepping frequencies the winding time constant is comparable to the length of stepping.

Preto sa doteraz najčastejšie používá spósob napájania z napaťového zdroja cez odpory, mnohonásobné vačšie, než je ohmický odpor vinutia, čím sa mnohonásobné zmenší časová konštanta daného RL-obvodu. Nevýhoda tohoto spósobu spočívá v tom, že skoro celý příkon zdroja napatla sa stratí v týchto odporoch.Therefore, up to now the most common method of supplying from a voltage source through resistors is many times greater than the ohmic winding resistance, thereby reducing the time constant of a given RL circuit many times. The disadvantage of this method is that almost all of the power input of the power supply is lost in these resistances.

Uvedené nevýhody sa odstraňujú uvedeným vynálezom, podstata ktorého spočívá v tom, že jednotlivé vinutia krokového motora sú na jednom konci spojené jednak s kladným pólom napaťového zdroja cez prvé dlódy a jednak s kladným pólom kondenzátora cez tyristory, zatiaí čo na druhom konci sú jednotlivé vinutia krokového motora spojené jednak cez výkonové spinacie tranzistory so záporným pólom napaťového zdroja a jednak cez druhé diódy s kladným pólom kondenzátora, pričom záporný pól kondenzátora je spojený s jedným pólom napaťového zdroja.These disadvantages are overcome by the present invention, which consists in that the individual windings of the stepper motor are connected at one end to the positive pole of the power supply through the first reasons and to the positive pole of the capacitor via thyristors while the other windings are motor connected via power switching transistors with negative pole of power supply and second diodes with positive pole of capacitor, while negative pole of capacitor is connected with one pole of voltage source.

Pri zopnutí niektorého vinutia motora sa velmi strmý nárast prúdu dosiahne vybitím kondenzátora, ktorý bol predtým nabitý energiou, získanou vypnutím niektorého iného vinutia. Po vybití kondenzátora sa prúd udržiava napájecím napatím, ktoré kryje len ohmický úbytok napatia na vinutí, připadne aj napatie, indukované otáčaním motora. Týmto spósobom sa straty elektrickej energie zredukujú na straty v diódách a tyristoroch a tiež vo vlastnom motore. Tomu odpovedá zmenšenie celkového příkonu pri tom istom výkone motora a zmenšenie napájaeieho zdroja.When one of the motor windings is switched on, a very steep current increase is achieved by discharging a capacitor that was previously charged with the energy obtained by switching off some other winding. After the capacitor is discharged, the current is maintained by the supply voltage, which only covers the ohmic voltage drop across the winding, and possibly the voltage induced by the motor rotation. In this way, losses of electrical energy are reduced to losses in diodes and thyristors and also in the motor itself. This corresponds to a reduction in the total power consumption at the same motor power and a reduction in the power supply.

Na pripojenom výkrese je znázorněné konkrétné zapojenie pre napájanie krokového motora.In the attached drawing, a specific circuit for powering a stepper motor is shown.

Jednotlivé vinutia 1, 2, 3, 4 krokového motora sú spojené na jednom konci s kladným pólom napaťového zdroja 22 cez prvé diódy 5, 6, 7, 8 a rovnako s kladným pólom kondenzátora 21 cez tyristory 9, 10, 11, 12. Na druhom konci sú jednotlivé vinutia 1, 2, 3, 4 krokového motora spojené so záporným pólom napaťového zdroja 22 cez výkonové spinacie tranzistory 13, 14, 15, 18 a s kladným pólom kondenzátora 21 cez diódy 17, 18, 19,The individual windings 1, 2, 3, 4 of the stepper motor are connected at one end to the positive pole of the power supply 22 via the first diodes 5, 6, 7, 8 as well as to the positive pole of the capacitor 21 via thyristors 9, 10, 11, 12. at the other end, the individual windings 1, 2, 3, 4 of the stepper motor are connected to the negative pole of the power supply 22 via power switching transistors 13, 14, 15, 18 and to the positive pole of the capacitor 21 via diodes 17, 18, 19,

20. Záporný pól kondenzátora 21 je spojen s jedným pólom napaťového zdroja 22.20. The negative pole of the capacitor 21 is connected to one pole of the power supply 22.

Při vypnutí niektorého tranzistora, ktorý bol predtým zopnutý, napr. tranzistor 13, v príslušnom vinutí 1 sa indukuje napátie, ktorým sa cez diódy 5, 17 nabije kondenzátor 21, čím sa energia magnetického poía vinutia 1 takmer okamžité premení na energiu kondenzátora. Táto energia sa pri nasledujúcom zopnutí niektorého iného tranzistora, napr. tranzistora 14 a súčasnom zopnutí příslušného tyristora 10 takmer okamžité premení spSť na magnetickú energiu vinutia 2 vybitím kondenzátora 21 a doba nárastu prúdu na predpísanú hodnotu bude zanedbatelná vzhladom k dlžke trvania kroku. Po vybiti kondenzátora 21 sa prúd udržiava napáťovým zdrojom 22 cez diódu 8. Podobný proces prebfeha pri každom vypnutí tranzistora a nasledujúcom zopnutí iného tranzistora.When a transistor that was previously switched on, eg. A transistor 13 is induced in the respective winding 1 by which the capacitor 21 is charged via the diodes 5, 17, whereby the energy of the magnetic field of the winding 1 is almost instantaneously converted to the energy of the capacitor. This energy is the next time you turn on some other transistor, e.g. of the transistor 14 and at the same time switching the respective thyristor 10 almost instantaneously turns back into the winding magnetic energy 2 by discharging the capacitor 21 and the rise time of the current to the prescribed value will be negligible due to the length of the step. After the capacitor 21 is discharged, the current is maintained by the power supply 22 through the diode 8. A similar process takes place each time the transistor is switched off and the next transistor is switched on.

Claims

SUBJECT Wiring for stepper motor supply, characterized in that the individual winding (1, 2, 3, 4) of the stepper motor are connected at one end to the positive pole of the power supply (22) via the first diodes (5, 6, 7, 8 ) and, on the other hand, with the positive pole of the capacitor (21) through the thyristors (9, 10, 11, 12), while the other ends of the stepping motor winding (1, 2, 3, 4) are individually connected to the negative voltage source (22) ) through the power switching transistors (13, 14, 15, 16) and secondly with the positive pole of the capacitor (21) through the second diodes (17, 18, 19, 20), the negative pole of the capacitor (21) being connected to one pole of the voltage source (22). 1 drawing 3 214937 í í 22 11 22 1 II dl II dl 12 II7 -k 4S • K 13

Vf

1S 20

16 21 Pic. 1