CS227165B1 - Circuitry for controlling four-phase stepping motors - Google Patents

Description

ČESKOSLOVENSKA SOCIALISTICKÁ REPUBLIKA (19) POPIS VYNALEZU K AUTORSKÉMU OSVEDČENIU 1227165 (Bl) ÚŘAD PRO VYNÁLEZY A OBJEVY (22) Přihlášené 05 11 81(21) (PV 8162-81) (40) Zverejnené 26 08 83 (45) Vydané 15 06 86 (51) Int Ci.s H 02 P 8/00 (75)

Autor vynálezu BOJKO IVAN ing., PREŠOV (54) Zapojenie pre ovládáme štvorfázovélio krokového motorčeka i

Vynález sa týká zapojenia pre ovládanieštvorfázovélio krokového motorčeka s ak-tívnyin' rotorom a s nižšími požiadavkaminá frekvenčný rozsah.

Doteraz známe zapojenía pre ovládanieštvorfázových krokových motarčekov s ak-tívnym rotorom predstavujú rozdělovač im-pulzov, ktorý zosilňuje vstupný číslicovýsignál charakteru sledu impulzov a prevád-za ho na kód, potřebný pre napájanie ovlá-dacích vinutí krokového motorčeka. V zá-vislosti na použitom kóde bývá ovládaniešívortaktně' alebo osemtaktné. Je charakte-rizované kombináciou a časovou postupnos-tmi sledu ovládacích impulzov na jednotli-vých fázach óvládacíeho vinutia. Táto kom-binácia ovládacích impulzov spósobújé po-stupné vybudzovanie statorového magnetic-kého obvodu, ktoirého magnetický tok vzá-jomným působeními s magnetickým tokomrotora vytvára moment krokového' motor-čeka. Charakteristickým rysom týchto roz-defovačov impulzov je přítomnost impulzuminimálně v jednej fáze, ale prevážne vdvoch fázach ovládaeieho vinutia počas ce-lej doby, v ktorej je krokový mot-orček při-pojený na rozdělovač impulzov v činnosti.

Takéto zapojenie krokového motorčeka je vhodné vtedy, ak frekvenčný rozsah vstup- ného signálu je dostatočne vysoký, alebo . 2 charakter záťaže si vyžaduje, aby velkostprídržného momentu krokového motorčekasa blížila k hodnotě zaťažovacieho momentuna jeho hriadeli, čo sa zabezpečuje trvalýmbudením. polov statbra a teda aj trvalým, od-běrem energie z napájacieho zdroja. Ak jefrekvenčný rozsah vstupného číslicovéhosignálu nižší, teda doba medzi dvorná vstup-nými impulzami je radové niekoíko sekúndaž niekoíko hodin a charakter záťaže nevy-žaduje vysoká hodnotu prídržného momen-tu, takže postačuje vláštný prídržný mo-ment, děný statickou vazbou medzi rema-hentnoú indukciou statorových polov a pól-mi aktiv něho rotora krokového motorčeka,jé trvalé napájanie dvoch alebo jednej fá-žy ovládaeieho vinutia krokového motorče-ka energeticky značné náročné. V praxi sačasto používajú zariadenia, v ktorých je za-inštalovaný jeden alebo viac pohonov s kro-kovými motorčeka mi s nižšími požiadavka-mi ná frekvenčný rozsah, ktoré sú v činnos-ti trvale po dobu niekofkých rokov. V tých-to zariadeniach otázka energetickej bilan-cie sa stává zvlášť dóiežitou. V súčasnostipoužívané rozdělovače impulzov sa vyzna-čujú poměrně zložitým zapojením, preto kjeho realizácii sú potřebné kombinačně asekvenčně integrované obvody, ako aj ak-tivně a pasivné polovodičové prvky. 227165 227163

Tieto nedostatky odstraňuje zapojeniepreovládanie štvorfázového krokového motor-čeka podlá vynálezu, ktoré pozostáva zdvoch negátorov, štyroch kondenzátorov,štyroch fázových ovládacích vinutí krokové-ho motorčeka, dvoch ochranných diod avstupného odporu. Jeho podstata spočívá vtom, že kladná napájacia svorka zapojeniaje spojená jednak cez prvé hlavně fázovévinutie krokového motorčeka s kladným po-lom prvého hlavného kondenzátora a sú-časne cez prvé pomocné fázové vinutie kro-kového motorčeka s kladným polom prvéhopomocného kondenzátora, ktorého zápornýpól je spojený s kladným pólom prvéhohlavného kondenzátora, ktorého zápornýpól je spojený s výstupom prvého invertora,spojeného so, vstupom druhého invertora, ana ktorý je súčaisne připojená anóda prvejochranné], diody, ktorej katóda je připoje-ná spáť na kladná napájaciu svorku zapo-jenia, jednak cez druhé hlavně fázové vi-nutie krokového motorčeka s kladným pó-lom druhého hlavného kondenzátora a sú-časne cez pomocné fázové vinutie kroko-vého motorčeka s kladným pólom druhéhopomocného kondenzátora, ktorého zápornýpól je spojený s kladným pólom druhéhohlavného kondenzátora, ktorého zápornýpól je spojený s výstupom druhého inverto-ra, a na ktorý je súčasne připojená anódadruhej ochrannej diody, ktorej katóda jepřipojená spáť na kladnu napájaciu svorkuzapojenia. Konečne je kladná napájaciasvorka zapojenia spojená s kladnou napá-jacou svorkou prvého invertora a s kladnounapájacou svorkou druhého invertora, pri-čom záporná napájacia svorka prvého in-vertora je spojená so zápornou napájacousvorkou druhého invertora a s nulovou na-pájacou svorkou zapojenia. S nulovou na-pájacou svorkou zapojenia cez vstupný od-por je spojený impulzný vstup zapojenia,ktorý je súčasne spojený so vstupom prvé-ho invertora. Výhodou tohoto zapojenia je, že prúdovéimpulzy v ovládacom vinutí sú krátkodobé.Ich amplitúda je určená velkosťou napája-cieho napátia, impedanciou fázového vinu-tia, kapacitou kondenzátorov a odpormi vzopnutom stave medzi výstupom invertoraa jeho kladnou a zápornou napájacou svor-kou. Doba trvania impulzov je určená lenčasovou konstantou obvodu. Dokial' na im-pulznom vstupe zapojenia nedochádza kuzmene Iogickej úrovně vstupného impulzné-ho signálu, vinutím preteká len minimálnyprúd, ktorý je určený stratovým prúdom di-elektrika jedného z hlavných kondenzáto-rov, ktorý je připojený na napátie. Druhýmhlavným kondenzátorom vtedy prúd nepře-téká. Ďalšou výhodou zapojenia je zjedno-dušenie ovládacích signálov a tým aj sché-my zapojenia zo štyroch kombinačných, ča-sové posunutých signálov na dva navzájominvertované signály, ktoré je možné vytvo-řit pomocou dvojice invertorov. Toto umož- ňuje rozdelenle ovládacieho vinutia na hlav-ně a pomocné fázové vinutia. Hlavně fázo-vé vinutia v sérii s hlavnými kondenzátor-mi podstatné ovplyvňujú stupeň premagne-tovania pólových nástavcov statora a týmaj moment motorčeka, pomocné fázové vi-nutia v sérii s pomocnými kondenzátormiurčujú predovšetkým směr krokovania mo-torčeka. Záměnou funkcie hlavného a po-mocného’ vinutia je možné dosiahnúť rever-záciu chodu motorčeka. Trvale napájené súlen invertory, odběr krokového motorčekaje impulzný. Zapojenie je velmi jednoduchéa vyznačuje sa nízkou hodnotou priemerné-ho příkonu, potřebného pře pohon kroko-vého motorčeka a teda aj nízkou spotřebouenergie. Příklad usporiadania podlá vynálezu jeznázorněný na pripojenom výkrese.

Kladná napájacia svorka S1 zapojenia jespojená s kladnou napájacou svorkou PÍprvého invertora II, s kladnou napájacousvorkou P2 druhého invertora 12, s katódouprvej ochranné] diody Dl, s katódou druhejochrannej diody D2, s jedným vývodo,m pr-vého hlavného fázového vinutia F1 kroko-vého motorčeka KM, s jedným vývodom pr-vého pomocného fázového vinutia F2 kro-kového motorčeka KM, s jedným vývodomdruhého hlavného fázového vinutia F3 kro-kového motorčeka KM a s jedným vývodomdruhého pomocného fázového vinutia F4krokového* motorčeka KM. Druhý vývod pr-vého hlavného fázového vinutia FÍ kroko-vého motorčeka KM je spojený s kladnýmpólom prvého hlavného kondenzátora Cl aso záporným pólom prvého pomocného kon-denzátora C2. Kladný pól prvého pomocné-ho kondenzátora C2 je spojený s druhýmvývodom. prvého pomocného fázového viňu-tia F2 krokového motorčeka KM. Zápornýpól prvého hlavného kondenzátora Cl jespojený s výstupom VI prvého invertora II,vstupom, Z2 druhého invertora 12 a s anó-dou prvej ochrannej diody Dl. Druhý vý-vod druhého hlavného fázového vinutia F3krokového motorčeka KM je spojený s klad-ným pólom druhého hlavného kondenzáto-ra C3 a so záporným: pólom druhého pomoc-ného kondenzátora C4. Kladný pól druhéhopomocného kondenzátora C4 je spojený sdruhým vývodom druhého pomocného fá-zového vinutia F4 krokového motorčeka KM.Záporný pól druhého hlavného kondenzáto-ra C3 je spojený s výstupom V2 druhéhoinvertora 12 a s anodou druhej ochrannejdiódy D2. Záporná napájacia svorka NI pr-vého invertora II je spojená so zápornounapájacou svorkou N2 druhého invertora12, s nulovou napájacou svorkou S3 zapoje-nia a s jedným vývodom vstupného odporuRO. Druhý vývod vstupného odporu RO jespojený s impulzným vstupom S2 zapojeniaa so vstupom: Z1 prvého invertora II.

Zapojenie pracuje tak, že každá změnaIogickej úrovně vstupného impulzného sig-nálu spósobuje pootočenie hriadefa kroko-

Claims (1)

1. 227165 « vého motorčeka KM o uhol jedného kroku.Ak je na impulznom vstupe S2 a vstupe Z1prvého invertora II signál „log 0“, je navýstupe VI prvého invertora II a teda ajna vstupe Z1 druhého invertora 12 signál„log 1“ a znovu na výstupe Z2 druhého in-vertora 12 signál „log 0“. Fázové vinutia Fl,F2, F3, F4 krokového motorčeka KM sú roz-členěné do dvoch větví. Do prvej vetvy pa-tria fázové vinutia Fl, F2 a k nim prislúcha-júce kondenzátory Cl, C2 a do druhej vetvypatria fázové vinutia F3, F4 a k ním prislá-chajúce kondenzátory C3, C4. Prvou vetvou,ktorá je zapojená medzi kladná napájaciusvorku S1 zapojenia a výstup VI prvého in-vertora II, kde je signál „log 1“, netečieprúd a kondenzátory Cl, C2 sú vybité. Sá-časne druhá vetva, ktorá je zapojená medzikladná napájaciu svorku Sl, zapojenia avýstup V2 druhého invertora 12, kde je sig-nál „log 0“, je připojená na plné napátie.Druhý hlavný kondenzátor C3 je nabitý, apreto ním preteká len zanedbatelný prád,ktorý kryje straty v dielektriku hlavnéhokondenzátora C3. Pomocný kondenzátor C4je prakticky vybitý. To známena, že druhý-mi fázovými vinutiami F3, F4 prakticky prádnepreteká. V okamihu, keď dojde na impulz-nom vstupe S2 zapojenia ku zmene logickejárovne signálu z „log 0“ na „log 1“, změní sana výstupe VI prvého invertora II signál„log 1“ na „log 0“ a na výstupe V2 druhéhoinvertora 12 signál z „log 0“ na „log 1“.Tým sa prvá vetva připojí na plné napatie.Prvým hlavným kondenzátorom Cl a prvýmhlavným fázovým vinutím Fl pretečie prá-dový impulz, ktorým sa nabije prvý hlavný 6 kondenzátor Cl na plné napátie. Sáčasnepřetečte aj prvým pomocným' kondenzáto-rom C2 a prvým pomocným fázovým, vinu-tím F2 strmý prádový impulz, ktorého ná-bežná hrana predbieha nábežná hranu im-pulzu v prvom hlavnom fázovom vinutí Fla tým určuje výsledný směr pósobenia mo-mentu na hriadeli krokového motorčekaKM. Sáčasne v druhej vetve, pripojenej navýstup V2 druhého invertora 12 dójde k po-klesu potenciálu k nule a náboj druhéhohlavného kondenzátora C3 sa vybije cez od-por druhého hlavného fázového vinutia F3a invertor 12. Pri ďalšej zmene logickej á-rovne signálu na impulznom vstupe S2 za-pojenia preberie prvá vetva funkciu druhejvetvy a činnost sa analogicky opakuje. O-chranné diody Dl, D2 chránia vnátornáštruktáru invertorov II, 12 před prepáťový-mi špičkami, vznikajácimi od fázových vi-nutí Fl, F2, F3, F4 pri rozpínaní obvodu.Vstupný odpor RO zabezpečuje správnu á-roveň logického signálu na vstupe Z1 prvé-ho invertora II. Vynález sa využije predovšetkým vo vý-stupných členoch krokových pohonov, kto-ré sá trvale vo funkčnej pohotovosti, aledoba medzi změnami logických úrovnívstupných impulzných signálov je řádovévačšia, ako jedna sekunda. Využitie budevo všetkých oblastiach techniky, ale najmapri pomalých číslicových pohonoch pri re-gistrácii plynule sa meniacich a dlhodobosledovaných veličin, ako například pri sle-dovaní spotřeby elektrickej energie, prieto-ku kvapalín a plynov, pri meraní tepla, po-čítaní kusov a impulzov. PREDMET Zapojenie pre ovládanie štvorfázovéhokrokového motorčeka s aktívnym rotorom as nižšími požiadavkami na frekvenčný roz-sah, ktoré pre vytvorenie momentu kroko-vého motorčeka využívá nabíjanie a vybíja-nie kondenzátorov, zapojených do jednotli-vých fáz ovládacieho vinutia, pozostavajácez dvoch negátorov, štyroch kondenzátorov,štyroch fázových vinutí, dvoch ochrannýchdiod a odporu, vyznačujáce sa tým, že klad-ná napájacia svorka (Slj zapojenia je spo-jená jednak cez prvé hlavně fázové vinutie(Fl) krokového motorčeka (KM) s klad-ným: polom: prvého hlavného kondenzátora(Cl) a sáčasne cez prvé pomocné fázovévinutie (F2) krokového motorčeka (KM) skladným polom, prvého pomocného konden-zátora (C2), ktorého záporný pól je spoje-ný s kladným' polom prvého hlavného kon-denzátora (Cl), ktorého záporný pól je spo-jený s výstupom (VI) prvého invertora (II),spojeného so vstupom (Z2) druhého inver-tora (12), a na ktorý je sáčasne připojenáanoda prvej ochrannéj diody (Dl), ktorej ynAlezu katoda je připojená spát na kladná napája-ciu svorku (Sl) zapojenia, jednak cez dru-hé hlavně fázové vinutie (F3) krokovéhomotorčeka (KM) s kladným pólom druhéhohlavného kondenzátora (C3) a sáčasne cezdruhé pomocné fázové vinutie (F4) kroko-vého motorčeka (KM) s kladným pólom dru-hého pomocného kondenzátora (C4), kto-rého záporný pól je spojený s kladným pó-lom druhého hlavného kondenzátora (C3),ktorého záporný pól je spojený s výstupom(V2) druhého invertora (12), a na ktorý jesáčasne připojená anoda druhej ochrannejdiody (D2), ktorej katóda je připojená spáťna kladná napájaciu svorku (Sl) zapojeniaa konečne je kladná napájacia svorka (Sl)zapojenia spojená s kladnou napájacousvorkou (Pl) prvého invertora (II) a skladnou napájacou svorkou (P2) druhéhoinvertora (12), pričom záporná napájaciasvorka (NI) prvého invertora (II) je spo-jená so zápornou napájacou svorkou (N2)druhého invertora (12), s nulovou napája- 227165 cou svorkou (S3) zapojenia a cez vstupnýodpor (RO) s impulzným vstupom (S2) za- 8 pojenia a súčasne aj so vstupom (Zl) prvého invertora (II). 1 li®t výkresov