CS242985B1

CS242985B1 - Zapojení stabilizačního obvodu krokového motoru

Info

Publication number: CS242985B1
Application number: CS844315A
Authority: CS
Inventors: Jaromir Kolouch; Hynek Prikryl; Mojmir Prokop; Jaroslav Hlavaty; Stanislav Holubec
Original assignee: Jaromir Kolouch; Hynek Prikryl; Mojmir Prokop; Jaroslav Hlavaty; Stanislav Holubec
Priority date: 1984-06-07
Filing date: 1984-06-07
Publication date: 1986-05-15
Also published as: CS431584A1

Abstract

Zapojení stabilizačního obvodu krokového motoru, sestávajícího ze zdroje impulsů s modulací kmitočtu, opatřeného řídicím vstupem a připojeného svým výstupem na vstup napáječe, jehož silový výstup je připojen na napájecí svorky krokového motoru, má napáječ opatřen na vstup zdroje modulačního signálu, tvořeného alespoň snímačem kmitů rotoru krokového motoru. Zdroj modulačního signálu je napojen výstupem na modulační vstup zdroje impulsů, přičemž výstup proudového signálu je napojen na fázová vinutí krokového motoru. Tím se odstraní nestabilita chodu krokového motoru, bez použití dalších mechanických prvků a úprav.

Description

(54) Zapojení stabilizačního obvodu krokového motoru

Obr. 1

Obr. 2

Vynález se týká zapojení stabilizačního obvodu krokového motoru, sestávajícího ze zdroje impulsů s modulací kmitočtu, opatřeného řídicím vstupem, připojeného svým výstupem na vstup napáječe, jehož silový výstup je připojen na napájecí svorky vinutí krokového motoru.

U krokových motorů se v oblasti vyšších rychlostí otáčení, při nichž se již V důsledku filtračních vlastností Induktivní složky impedance vinutí krokového motoru a mechanické setrvačnosti rotoru neprojevuje nespojitý charakter řídicího signálu, objevuje nestabilita chodu, spočívající v kývání rotoru kolem polohy, odpovídající rovnoměrnému otáčení rotoru, danému řídicím signálem. Tato nestabilita byla dosud odstraňována obvykle použitím zpětné vazby, získané ze snímače polohy nebo rychlosti otáčení rotoru, například z taehogenerátoru spojeného s hřídelí krokového motoru.

Jiný způsob spočívá v úpravě parametrů zátěže, například použitím prvků s vazkým třením. Tyto způsoby však vyžadují mechanické úpravy pohonu s krokovým motorem a případně použití dalších mechanických prvků.

To vede ke snížení spolehlivosti celého zařízení, zvětšení jeho hmotnosti, výrobní pracnosti a ceny, větší spotřebě materiálu a zvětšení vestavných rozměrů krokového motoru.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zapojením stabilizačního obvodu krokového motoru podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že napáječ je opatřen alespoň jedním výstupem proudového signálu, získaného z proudu protékajícího fázovým vinutím krokového motoru, který je připojen na vstup zdroje modulačního signálu, tvořeného alespoň snímačem kmitů rotoru krokového motoru, přičemž zdroj modulačního signálu je napojen výstupem na modulační vstup zdroje impulsů, zatímco výstup proudového signálu je připojen na fázová vinutí krokového motoru.

Řešením podle vynálezu se docílí odstranění nestability chodu krokového motoru, případně snížení jeho sklonu k nestabilitě. Tím se rozšíří jeho pracovní rozsah do oblasti vyšších rychlostí, v nichž je krokový motor schopen pracovat s požadovanými vlastnostmi. V oblasti nestability se docílí zvětšení mezního provozního momentu, který je krokový motor schopen překonat. ¹

Na připojených výkresech, je znázorněn příklad zapojení stabilizačního obvodu krokového motoru podle vynálezu, kde na obr. 1 blokové schéma celého stabilizačního obvodu krokového motoru, na ,obr. 2 je blokové schéma zdroje impulsů, na obr. 3 je blokové schéma modulátoru kmitočtu impulsů a na obr. 4 je sche^řma zapojení zdroje modulačního signálu.

Blokové schéma celého stabilizačního obvodu krokového motoru £ na obr. 1 sestává ze zdroje £ impulsů, opatřeného řídicím vstupem 11. Výstup 13 zdroje £ impulsů je napojen na vstup 21 napáječe £, jehož silový výstup 22 je připojen na napájecí dvorky 44 vinutí krokového motoru £ a výstup 23 proudového signálu, získaného z proudu, protékajícího fázovým 'vinutím krokového motoru 4, je připojen k prvnímu vstupu 31 zdroje £ modulačního signálu, jehož výstup 32 je modulačním vstupem 12 zdroje £ impulsů.

Zdroj £ impulsů s modulací kmitočtu na obr. 2_ sestává z obvodu generátoru 110 impulsů, bez modulace kmitočtu, jehož výstup 112 je připojen na krokovací vstup 124 modulátoru 120 kmitočtu impulsů a první vstup 111 tvoří první vstup 11 zdroje £ impulsů s modulací kmitoču.

' Modulačním vstupem 122 modulátoru 120 kmitočtu impulsů je modulační vstup 12 zdroje £ impulsů a výstupem 123 modulátoru 120 kmitočtu impulsů je výstup 13 zdroje £ impulsů. Modulátor 120-kmitočtu impulsů na obr. 3 je tvořen citacím obvodem 1210, jehož první vstup 1211 tvoří krokovací vstup 124 modulátoru 120 kmitočtu impulsů a výstup 1213 je připojen jednak ke vstupu 1241 detektoru 1240 nuly, jednak na číslicový vstup 1232 násobícího převodníku 1230 D/A, jehož analogový vstup 1231 tvoří modulační vstup 122 modulátoru 120 kmitočtu impul3 sů a jehož výstup 1233 je připojen k proudovému vstupu 1251 převodníku 1250 proud-frekvence, vybaveného ještě blokovacím vstupem 1252, který je připojen k výstupu 1242 detektoru 1240 nuly, přičemž výstup 1253 převodníku 1250 proud-frekvence, tvořící výstup 123 modulátoru 120 kmitočtu impulsů, je připojen na druhý vstup 1212 čítacího obvodu 1210.

Zdroj 2 modulačního signálu na obr. 4 je tvořen odporovým blokem 310, na jehož výstup 312 je připojen vstup 321 snímače 320 kmitů rotoru krokového motoru £. Odporový blok 310 je sestaven z rezistorů 3110,*počtem odpovídajících počtu výstupů 23 proudových signálů napáječe 2., jejichž první přípoje 3111 jsou zároveň vstupy 311 odporového bloku 310 a vstupy 31 proudových signálů zdroje 2 modulačního signálu, přičemž jejich druhé přípoje 3112 jsou vzájemně propojeny a tvoří výstup 312 odporového bloku 310. výstup 322 snímače 320 kmitů rotoru krokového motoru £ je současně výstupem 32 zdroje 2 modulačního signálu.

Zdroj' £ impulsů s modulací kmitočtu bývá tvořen generátorem impulsů, umožňujícím modulaci kmitočtu impulsů, nebo je s výhodou tvořen nezávislým generátorem 110 impulsů, neumožňujícím modulaci kmitočtu a modulátorem 120 kmitočtu impulsů, přičemž jako nezávislý generátor 110 impulsů pak můžte být použito některého ze stávajících řídicích systémů, běžně používaných pro řízení krokových motorů.

Podstatou vynálezu je kmitočtová modulace signálu na řídicím vstupu 11 napáječe 2_ .

signálem získaným z proudu, protékajícího fázovými vinutími krokového motoru £, který obsahuje informaci o případném rozkmitání rotoru krokového motoru £ v důsledku uvedené nestability. _;

Využitím tohoto signálu pro stabilizaci chodu krokového motoru £ se docílí obdobného účinku, jako při použití signálu ze snímače polohy nebo rychlosti otáčení, připojeného k hřídeli krokového motoru £, avšak bez již uvedených nevýhod.

Jako snímače proudu, protékajícího fázovými vinutími krokového motoru £ je možno s výhodou využít snímače proudu použitího v napáječi 2 ke stabilizaci proudu, tekoucího fázovými vinutími krokového motoru £ nebo rezistorů, omezujícího tento proud na požadovanou hodnotu.

Pokud dojde ke kývání rotoru krokového motoru £, způsobí výstupy 23 proudových signálů, prostřednictvím zdroje 3 modulačního signálu, modulaci kmitočtu impulsů, přiváděných na krokovací vstup 21 napáječe 2., čímž dojde k utlumení tohoto kývání.

Citaci obvod 1210 modulátoru 120 kmitočtu impulsů 120 vytváří rozdíl mezi počtem impulsů, které jsou přivedeny na jeho vstupy 1211 á 1212. S ohledem na realizaci detektoru 1240 nuly je výhodné, aby tento rozdíl byl čítán v inverzním kódu.

Pak může být detektor 1240 tvořen součinovým členem. Pokud je rozdíl na výstupu 1213 čítacího obvodu 1210 nulový, je detektorem 1240 nuly Blokován převodník 1250 proud-frekvence a na výstupu 123 modulátoru 120 je napětí klidové úrovně.

Pokud je přiveden na vstup 124 modulátoru 120 kmitočtu impulsů impuls, objeví se na výstupu 1213 čítacího obvodu 1210 stav odlišný od nuly a odblokovaný převodník 1250 proud-frekvence generuje na svém výstupu Γ253 impuls, který vynuluje čítači obvod 1210, takže převodník 1250 proud-frekvence je poté opět zablokován.

Přivede-li se na vstup 124 modulátoru Γ20 kmitočtu impulsů signál o vyšším kmitočtu, vzrůstá obsah čítacího obvodu 1210 tak dlouho, až násobící převodník 1230 D/A vytvoří na svém výstupu 1233 takový proud, který je potřebný k vyrovnáni kmitočtu na křokovacím vstupu 124 a výstupu 123 modulátoru 120 kmitočtu impulsů.

Na modulační vstup 122 modulátoru 120 kmitočtu impulsů je přiváděno modulační napětí, které má určitou klidovou - stejnosměrnou - složku. Při změně modulačního napětí se mění také proud na výstupu 1233 násobícího převodníku 1230 D/A a tím dochází k modulaci kmitočtu na vý stupu 123 modulátoru 120 kmitočtu impulsů. Je výhodné, aby převodník 1250 proud-frekvence byl vybaven zdrojem přídavného proudu, přiváděného do vstupu 1251, který zajistí, že až do určitého kmitočtu vstupních impulsů, který je možno nastavit velikostí přídavného proudu, nemůže být rozdíl mezi počtem impulsů, přivedených na krokovací vstup 124 a impulsů vyslaných na výstup 123 modulátoru 120kmitočtu impulsů, větší než 1.

Přerušení sledu impulsů na výstupu 123, při nulovém rozdílu na výstupu 1213 čítacího obvodu 1210, je zajištěno působením blokovacího vstupu 1252 převodníku 1250 proud-frekvence. Je výhodné připojit ke každému výstupu 2 3 proudového signálu napáječe 2_ jeden vstup 31 proudových signálů zdroje £ modulačního signálu a využít tak signál ze všech fázových vinutí krokového motoru _4, poněvadž se tím sníží podíl rušivých složek v modulačním signálu,, které jsou způsobeny přepínáním spínačů v silovém obvodu napáječe 2.

Snímač 320 kmitů rotoru krokového motoru £ zajištuje vhodnou velikost a fázový posuv modulačního signálu. Bývá tvořen filtrem, který omezuje rušivé složky signálu s kmitočtem odpovídajícím kmitočtu krokování..

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Zapojení stabilizačního obvodu krokového motoru, sestávajícího ze zdroje impulsů s modulací kmitočtu, opatřeného řídicím vstupem, připojeného svým výstupem na vstup napáječe jehož silový výstup je připojen na napájecí svorky vinutí krokového motoru, vyznačující se tím, že napáječ /2/ je opatřen alespoň jedním výstupem /23/ proudového signálu, který je připojen na vstup /81/ zdroje /3/ modulačního signálu, tvořeného alespoň snímačem- /320/ kmitů rotoru krokového motoru /4/, přičemž zdroj /3/ modulačního signálu je připojen výstupem /32/ na modulační vstup /12/ zdroje /1/ impulsů, zatímco výstup /23/ proudového signálu je připojen na fázová vinutí krokového motoru /4/.
2. Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že zdroj /1/ impulsů s modulací kmitočtu je tvořen'generátorem /110/ impulsů bez modulace kmitočtu a modulátorem /120/ kmitočtu impulsů, jehož krokovací vstup /124/ je připojen na výstup /112/ generátoru /110/ impulsů, modulační vstup /122/ je současně modulačním vstupem /12/ zdroje /1/ impulsů a výstup /123/ je výstupem /13/ zdroje /1/ impulsů, jehož řídicí vstup /11/ je současně vstupem /111/ generátoru /110/ impulsů.
3. Zapojení podle bodu 2, vyznačující se tím, že modulátor /120/ kmitočtu impulsů je tvořen čítacím obvodem /1210/, jehož první vstup /1211/ tvoří krokovací vstup /124/ modulátoru /120/ kmitočtu impulsů a výstup /1213/ je připojen jednak ke vstupu /1241/ detektoru /1240/ nuly a jednak na číslicový vstup /1232/ násobícího převodníku /1230/ D/A, přičemž analogový vstup /1231/ násobícího převodníku /1230/ D/A tvoří modulační vstup /122/ modulátoru /120/ kmitočtu impulsů a výstup /1233/ násobícího převodníku /1230/ D/A je připojen k proudovému vstupu /1251/ převodníku /1250/ proud-frekvence, vybaveného ještě blokovacím vstupem /1252/, který je připojen k výstupu /1242/ detektoru /1240/ nuly, přičemž výstup /1253/ převodníku /1250/ proud-frekvence, tvořící výstup /123/ modulátoru /120/ kmitočtu impulsů, je připojen k druhému vstupu /1212/ čítacího obvodu /1210/.
4. Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že zdroj /3/ modulačního signálu je tvořen odporovým blokem /310/ a snímačem /320/ kmitů rotoru krokového motoru /4/, přičemž odporový blok /310/ sestává z rezistorů /3110/, jejichž počet odpovídá počtu výstupů /23/ proudových signálů napáječe /2/, a jejichž první přípoje /3111/ představují vstupy /311/ odporového bloku /310/ a současně vstupy /31/ proudových signálů zdroje /3/ modulačního sig5 nálu a druhé přípoje /3112/ jsou vzájemně propojeny a tvoří výstup /312/ odporového bloku /310/, který je připojen ke vstupu /321/ snímače /320/ kmitů rotoru krokového motoru /4/, jehož výstup /322/ je současně výstupem /32/ zdroje /3/ modulačního signálu.
5. Zapojení podle bodu 3, vyznačující se tím, že na proudový vstup /1251/ převodníku /1250/ proud-frekvence je připojen výstup zdroje přídavného proudu.