CS241706B1

CS241706B1 - Wiring for stepless motor control of stepper motor in closed loop

Info

Publication number: CS241706B1
Application number: CS8310077A
Authority: CS
Inventors: Jaksa Reljic; Pavel Sobek
Original assignee: Jaksa Reljic; Pavel Sobek
Priority date: 1983-12-28
Filing date: 1983-12-28
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS1007783A1

Abstract

Výstup paměti je připojen na druhý vstup prvního dekodéru, jehož první vstupy jsou pro zadání volby režimů krokového motoru a současně na první vstup logiky, jejíž druhým vstup je vstupem volby směru otáčení krokového motoru a jejíž výstup je připojen zpětnovazebně na vstup paměti a současně . na první vstup komparátoru, na jehož druhý vstup je připojeno čidlo polohy. Výstup komparátoru je připojen na první vstup obvodu zápisu správného stavu čidla, na jehož druhý vstup je připojen oscilátor. Výstup obvodu zápisu správného stavu čidla je zpětnovazebně připojen na hodinový vstup paměti. Zapojení zaručuje plynulé řízení rychlosti krokového motoru od nuly do maximální rychlosti při chodu motoru v uzavřené smyčce. U tohoto způsobu řízení je trvale zachován synchronní vztah mezi osou magnetického pole statoru a rotoru.The memory output is connected to the second input of the first decoder, whose first inputs are for specifying the stepper motor mode selection and simultaneously to the first logic input, whose second input is the stepper motor rotation direction selection input and whose output is connected in feedback to the memory input and simultaneously to the first comparator input, to whose second input a position sensor is connected. The comparator output is connected to the first input of the sensor correct state writing circuit, to whose second input an oscillator is connected. The sensor correct state writing circuit output is connected in feedback to the memory clock input. The connection guarantees smooth control of the stepper motor speed from zero to maximum speed when the motor is running in a closed loop. In this control method, the synchronous relationship between the stator and rotor magnetic field axes is permanently maintained.

Description

Výstup paměti je připojen na druhý vstup prvního dekodéru, jehož první vstupy jsou pro zadání volby režimů krokového motoru a současně na první vstup logiky, jejíž druhým vstup je vstupem volby směru otáčení krokového motoru a jejíž výstup je připojen zpětnovazebně na vstup paměti a současně . na první vstup komparátoru, na jehož druhý vstup je připojeno čidlo polohy. Výstup komparátoru je připojen na první vstup obvodu zápisu správného stavu čidla, na jehož druhý vstup je připojen oscilátor. Výstup obvodu zápisu správného stavu čidla je zpětnovazebně připojen na hodinový vstup paměti.The memory output is connected to the second input of the first decoder, the first inputs of which are for input of the stepper motor mode and simultaneously to the first logic input, the second input of which is the stepper motor direction selection input and whose output is connected to the memory input and simultaneously. to the first input of the comparator to the second input of which the position sensor is connected. The output of the comparator is connected to the first input of the correct state of the sensor circuit, to the second input of which the oscillator is connected. The output of the correct sensor state write circuit is feedbacked to the clock memory input.

Zapojení zaručuje plynulé řízení rychlosti krokového motoru od nuly do maximální rychlosti při chodu motoru v uzavřené smyčce. U tohoto způsobu řízení je trvale zachován synchronní vztah mezi osou magnetického pole statoru a rotoru.The circuit ensures smooth control of the speed of the stepper motor from zero to maximum speed while the motor is running in a closed loop. In this control method, the synchronous relationship between the axis of the magnetic field of the stator and the rotor is permanently maintained.

Vynález se týká zapojení pro plynulé řízení' krokového motoru v uzavřené smyčce.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a circuit for continuously controlling a stepper motor in a closed loop.

_; Rychlost krokqvého motoru lze řídit jak v otevřené, tak i uzavřené smyčce.,V prvním případě lze pomocí generátoru impuísů, rozběhových ,st_;upňů a logiky rozdělení impulsů na jednotlivé fáze provést pozvolné zvyšování, respektive snižování rychlosti krokového motoru. _; Krokqvého speed motor can be controlled in both the open and closed loop. In the first case, by a generator impuísů, soft start, _AC; The clamps and the logic of the division of the pulses into individual phases perform a gradual increase or decrease of the speed of the stepper motor.

Tento způsob má řádu nevýhod:This method has a number of disadvantages:

aj neexistuje záruka synchronismu mezi osou magnetického pole statoru a osou rotoru, což má za následek vypadávání ze synchronismu a zastavení motoru při poklesu napájecího napětí nebo při proměnné zátěži.and there is no guarantee of synchronism between the stator magnetic field axis and the rotor axis, which results in falling out of synchronism and stopping the motor when the supply voltage drops or at a variable load.

bj Při tomto řízení nelze využít v celém rozsahu momentovou charakteristiku.bj The torque characteristic cannot be used to the full extent in this control.

c) Proces urychlování a brzdění je pomalý.c) The acceleration and braking process is slow.

Naproti tomu způsob řízení v uzavřené smyčce má řadu výhod. Mezi nejdůležitější patří rychlé urychlení a zabrzdění a naprosté zachování synchronismu mezi magnetickou osou statoru a osou rotoru. Základní nedostatek tohoto způsobu řízení v uzavřené smyčce spočívá v tom, že nelze rychlost regulovat plynule, ale jen ve všech diskrétních polohách, odpovídajících posuvu, magnetického pole statoru vůči ose rotoru.In contrast, the closed loop control method has a number of advantages. The most important are fast acceleration and deceleration and total synchronization between the magnetic axis of the stator and the rotor axis. The basic drawback of this closed-loop control method is that the speed cannot be controlled continuously, but only in all discrete positions corresponding to the displacement of the stator magnetic field relative to the rotor axis.

Výše uvedený nedostatek odstraňuje zapojení pro plynulé řízení krokového motoru v uzavřené smyčce podle předloženého vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že výstup paměti je připojen na druhý vstup prvního dekodéru, jehož první vstupy jsou vstupy pro zadání volby režimů krokového motoru a součásně na první vstup logiky, jejíž druhý vstup je vstupem volby směru otáčení krokového motoru a jejíž výstup je připojen zpětnovazebně na vstup paměti a současně na první vstup komparátoru, há jehož druhý vstup jě~ připojenočidlo jpolohy. Výstup komparátoru je připojen na první vstup obvodu zápisu správného stavu čidla, na jehož druhý vstup je připojen oscilátor, přičemž výstup obvodu zápisu správného stavu čidla je zpětnovazebně připojen na hodinový vstup paměti.The above drawback eliminates the circuit for continuous closed loop stepper motor control according to the present invention, characterized in that the memory output is connected to the second input of the first decoder, the first inputs of which are inputs for specifying the choice of stepper motor modes and simultaneously to the first input. logic, whose second input is the input of direction selection of the stepper motor and whose output is connected in feedback to the memory input and at the same time to the first input of the comparator, whose second input is connected to the position sensor. The comparator output is connected to the first input of the sensor correct write circuit, to the second input of which the oscillator is connected, the output of the sensor correct write circuit is feedback coupled to the clock memory input.

Zapojení podle vynálezu zaručuje plynulé řízení rychlosti krokového, motoru od nuly do maximální rychlosti, při chodu v uzavřené smyčce. U tohoto způsobu řízení je zachován synchronní vztah mezi osou magnetického pole statoru a rotoru..The circuit according to the invention guarantees a continuous control of the speed of the stepper motor from zero to maximum speed when operating in a closed loop. In this control method, a synchronous relationship between the axis of the magnetic field of the stator and the rotor is maintained.

Podle blokového schéma na připojeném výkresu je výstup paměti PS připojen na druhý vstup prvního dekodéru Dl, jehož první vstupy Rl, R2 jsou vstupy pro zadání volby režimů , krokového, motoru a současně na první vstup logiky LDS jejíž druhý vstup S je vstupem volby- směru otáčení krokového motoru. Výstup logiky LDS je připojen zpětnovazebně na vstup paměti PS a současně na první vstup komparátoru K, na jehož druhý vstup je připojeno čidlo polohy C. Výstup komparátoru K je připojen na první vstup obvodu ST zápisu správného stavu čidla, na jehož druhý vstup je připojen oscilátor OS. Výstup obvodu ST zápisu správného stavu čidla je zpětnovazebně připojen na hodinový vstup paměti PS. Na výstup čidla polohy C je připojena směrová logika SM. První dva vstupy čítače ČT, jehož třetí vstup je připojen na výstup oscilátoru OS, jsou paralelně připojeny na výstupy směrové logiky SM. Výstup čítače ČT je připojen přes druhý dekodér D,2 na třetí vstup prvního dekodéru Dl, jehož jednotlivé výstupy tvoří vstupy fází krokového motoru.According to the block diagram in the attached drawing, the PS memory output is connected to the second input of the first decoder D1, whose first inputs R1, R2 are inputs for selecting mode, stepper, motor, and simultaneously to the first LDS logic input whose second input S is the directional input rotation of the stepper motor. The LDS logic output is coupled to the PS memory input and the first comparator input K, to which the second input is connected to the C position sensor. The comparator K output is connected to the first input of the correct sensor state ST circuit, to which the oscillator is connected. OS. The output of the correct sensor state write circuit ST is feedbacked to the PS memory clock input. The directional logic SM is connected to the C sensor output. The first two inputs of the CT counter, the third input of which is connected to the output of the oscillator OS, are connected in parallel to the outputs of the SM directional logic. The output of the CT counter is connected via the second decoder D, 2 to the third input of the first decoder D1, the individual outputs of which form the inputs of the stepper motor phases.

Po připojení napájecího napětí dojde k sepnutí těch fází krokového motoru, které odpovídají stavu čidla polohy Č na vstupu prvního dekodéru Dl. Na základě tohoto stavu, tj. z výstupu paměti PS a zvoleného směru otáčení krokového motoru na svém druhém vstupu S dekóduje logika LDS další správný stav čidla Č pro následující krok. Při podání impulsu z oscilátoru OS po vykonání prvního kroku se krokový motor pootočí a čidlo polohy Č změní svůj stav. Na prvním vstupu komparátoru K, tj. na výstupu logiky LDS, se objeví stav „A“, na druhém vstupu komparátoru K, tj. na výstupu čidla polohy C se objeví stav „B“. Po komparaci stavu „A“ a „B“ tak, aby A = B, zaznamenává obvod zápisu správného stavu čidla ST tento stav, který přepíše do paměti PS teprve po příchodu impulsu z oscilátoru OS na vstup obvodu ST a stav na vstupu prvního dekodéru Dl se změní. Krokový motor vykoná první krok a na základě stavu čidla polohy C na výstupu pamětí PS předpovídá logika LDS další stav čidla Č. Podle zvolené frekvence oscilátoru OS bude prováděn zápis do paměti PS a motor bude krokovat touto frekvencí. Pomocí prvních vstupů Rl a R2 prvního dekodéru Dl lze volit otáčení motoru v jednom nebo druhém směru, stav „STOP“ a chod krokového motoru v krokovém režimu nebo vyšších rychlostech až maximálních.After connecting the supply voltage, the phases of the stepper motor that correspond to the state of the position sensor C at the input of the first decoder D1 are switched on. Based on this state, i.e. from the memory output PS and the selected direction of rotation of the stepper motor at its second input S, the LDS logic decodes the next correct state of the sensor C for the next step. When a pulse is delivered from the oscillator OS after performing the first step, the stepper motor rotates and the position sensor C changes its state. At the first comparator input K, ie at the LDS logic output, the state "A" appears, at the second comparator input K, ie at the output of the position sensor C, the state "B" appears. After comparing the states "A" and "B" so that A = B, the sensor circuit writes the correct state of the sensor ST, which overwrites this state in the PS memory only after the impulse from the oscillator OS arrives at the ST will change. The stepper motor performs the first step and based on the state of the position sensor C at the PS memory output, the LDS logic predicts the next state of the sensor No. According to the OS oscillator frequency selected, the PS memory will be written and the motor will step at that frequency. Using the first inputs R1 and R2 of the first decoder D1, the rotation of the motor in one or the other direction, the " STOP " state and the operation of the stepper motor can be selected in step mode or at higher speeds.

Zavedením obvodu čítače ČT a druhého dekodéru D2 bylo vyhověno požadavku změny rychlosti krokového motoru z maximální hodnoty na krokovací v minimálně krátkém čase: bez zastavení a ztráty synchronismu. Pokud je předvolená rychlost U menší než okamžitá rychlost u krokového motoru, vygeneruje obvod druhého dekodéru D2 impuls log 1, který na třetím vstupu v obvodu prvního dekodéru Dl vyvolává prudce zabrzdění, které setrvává než nastane u=U. Při rovnosti předvolené a okamžité rychlosti dojde k odblokování prvního dekodéru Dl a řízení krokového motoru bude probíhat podle velikosti kmitočtu oscilátoru OS.The introduction of the CT counter circuit and the second decoder D2 complied with the requirement to change the speed of the stepper motor from the maximum value to the stepper in at least a short time: without stopping and losing synchronism. If the preset speed U is less than the instantaneous speed of the stepper motor, the circuit of the second decoder D2 generates a pulse of log 1 which, at the third input in the circuit of the first decoder D1, causes a sudden braking that persists before u = U. If the preset speed and the instantaneous speed are equal, the first decoder D1 is unlocked and the stepper motor is controlled according to the oscillator OS frequency.

Při zakmitávání krokového motoru ve stabilních polohách dochází ke generování falešných impulsů, podle kterých krokový motor vykoná více kroků. Pro přesné čítáníWhen the stepper motor oscillates in stable positions, false pulses are generated, according to which the stepper motor performs multiple steps. For accurate counting

S skutečně provedených kroků je elektronický blok podle zapojení doplněn směrovou logi6 kou SM, která nereaguje na zákmity čidla polohy Č v nové poloze.With the steps actually performed, the electronic block according to the wiring is completed with directional logic SM, which does not react to the oscillations of the position sensor C in the new position.

Claims

SUBJECT

1. A closed loop stepless motor control circuit, characterized in that the memory output (PS) is connected to a second input of a first decoder (D1) comprising first inputs (R1, R2) for specifying a choice of stepper motor modes, and simultaneously to a first logic input (LDSj, whose second input (S) is a stepping motor direction selection input and whose output is coupled to the memory input (PS) and simultaneously to the first comparator input (Kj, the second input of which is the encoder) (C), comparator output, (K) is connected to the first input of the correct state of the sensor circuit (ST) to which the second input is connected

INVENT the oscillator (OS), wherein the output of the correct sensor state write circuit (ST) is feedback coupled to the clock memory input (PS).

2. Connection according to claim 1, characterized in that a direction logic (SM) is connected to the output of the position sensor (C).

3. Wiring according to items 1 and 2, characterized in that the first two inputs of the counter (CT), the third input of which is connected to the output of the oscillator (OS), are connected in parallel to the outputs of the directional logic (SM). ) is connected via the second decoder (D2j) to the third input of the first decoder (D1), the individual outputs of which form the inputs of the stepper motor phases.