CS259768B1 - Zapojení pro řízení krokování krokového motoru - Google Patents

Abstract

Zapojení opadá do oblasti řízení krakování krokových motorů a jeho podstatná funkce je charakterizována současným stupňovitým řízením změn magnetizačních proudů vinutím vždy dvou fází motoru. Středové vývody bifilárních vinutí každé fáze jsou přes sériově zapojené odpory překlenuté paralelně zapojenými tranzistory a diodami, propustnými v obou směrech, připojeny na kladný napětový zdroj. Punkce činnosti spočívá ve spínání tranzistorů v předem daném sledu, které vyřazuji příslušný odpor vždy pro obě fáze krokového motoru.

Description

Vynález se týká zapojení pro řízení krokování krokového motoru současným stupňovitým řízením změn magnetizačních proudů vinutím vždy dvou fází motoru, sestávající z bifilárních vinutí nejméně dvou fází krokového motoru a spínacích prvků.

Počet kroků krokových motorů na jednu otáčku je dán ‘počtem fází atatorů a zubovým dělením statoru a rotoru, tedy mechanickou konstrukční úpravou. Z hlediska umístění vinutí statoru a zubového dělení je počet fází i zubů omezen. Vyrábějí se nejvýše pětifázové krokového motory s 50, zřídka 100 zuby na obvod rotoru, resp. statoru.'Pak se u čtyřfázového krokového motoru o 50 zubech při posloupnosti napájení jednotlivých fází AI, Bl - A2, B2 - AI, B2 dociluje 200 kroků na jednu otáčku.

Je tedy natočení základního kroku 360° : 200 = 1,8°.

Maximální zvýšení počtu kroků na jednu otáčku se provádí tzv. hybridním způsobem napájení fází, y němž se střídá jedno a dvoufázové napájení podle následující posloupnosti AI - A1B1 Bl - A2B1 - A2 - A2B2 - B2 - A1B2.

U známého zapojení čtyřfázového krokového motoru připojují spínací tranzistory, řízené logikou krokového motoru, postupně k vinutím fáze motoru zdroj napájecího napětí. Během jedni otáčky se tak 4x změní magnetizační tok vinutím motoru . a při 50 zubech uskuteční krokový motor 200 kroků.

Omezený počet kroků na jednu otáčku je nevýhodný a v mnoha případech, zejména při použití k pohonu obráběcích strojů, je nutno konstruovat kombinované převody pro docílení malých úhlů k natáčení obrobků.

- 2 Jsou známá i zapojení na zvýšení počtu kroků na jednu otáčku motoru stupňovitými změnami magnetické indukce ve vinutí každé z fází-a to pomocí přídavných vinutí na statorových pólech.

Nevýhodou těchto zapojení jsou nutné a obtížně uskutečnitelné kontrukční změny, zejména pokud se týkají potřebného prostoru pro přídavná vinutí. U stávajících krokových motorů by bylo nutno změnit celou kontrukci.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje zapojení pro řízení krokování krokového motoru podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že středový vývod bifilárních vinutí první fáze motoru je přes první ochranný odpor, přemostěný první ochrannou diodoty a přes sériově zapojené odpory s paralelně.zapojenými pro obousměrnou propustnost elektronickými spínacími prvky a diodami první fáze krokového motoru připojen ke kladnému ňapětovému zdroji. K tomuto zdroji je analogicky jako první fáze motoru připojen středový vývod bifilárních vinutí druhé fáze motoru přes druhý ochranný odpor, přemostěný druhou ochrannou diodot} a přes sériově zapojené odpory s paralelně zapojenými pro obousměrnou propustnost elektronickými spínacími prvky a diodami druhé fáze motoru»

Největší výhodou vynálezu je zvýšení počtu kroků na jednu otáčku bez jakýchkoliv zásahů do konstrukce motoru a dosavadní řídicí logiky. Zvýšením počtu kroků motoru odpadne například u obráběcích strojů nutnost používání převodovek a při konstantním i vstupním řídicím kmitočtu krokového motoru lze měnit jeho rychlost.

Konkrétní zapojení pro řízení krokování krokového motoru podle vynálezu je znázorněno na přiložených výkresech, kde je na obr. 1 zapojení pro současné stupňovité spínání předem určených hodnot proudů, na obr. 2 grafické znázornění stupňovitých změn vektorů magnetického toku dvou fází čtyřfézového krokového motoru·

- 3 Jak je znázorněno na obr. 1 je středový vývod bifilárních vinutí &L» A2 první fáze A motoru připojen přes první ochranný odpor R01. přemostěný první ochrannou diodou DOl_f a přes sériově zapojené odpory Rl. R2. R3 s paralelně zapojenými pro obousměrnou propustnost elektronickými spínacími prvky Tl. T2, T3 a diodami Dl. D2. D3 první fáze A krokového motoru ke kladnému napětovému zdroji U. K němu je analogicky jako první fáze A motoru připojen středový vývod bifilárních vinutí Bl. B2 druhé fáze B motoru přes druhý ochranný odpor R02_fpřemostěný druhou ochrannou diodou DO2,, a přes sériově zapojené odpory Rll. R21, R31 s paralel-, ně zapojenými elektronickými spínacími prvky TU. T21. T31 a diodami Dli. D21. D31 druhé fáze B motoru.

Řízení krokování krokového motoru spočívá ve stupňovitém spínání změn proudů, tedy proudovým řízením změn vektoru magnetického toku současným stupňovitým řízením změn magnetizačních proudů vinutím vždy dvou fází. Krokový motor je napájen z jednoho napětového zdroje U · ZvýSení krokování krokového motoru je dosaženo pomocí sériově zapojených odporů Rl. R2, R3 první fáze A motoru, které jsou přemostěny elektronickými spínacími prvky Tl. T2, T3 (v našem případě tranzistory) a diodami Dl. D2, D3 pro propustnost v obou směrech.

Princip činnosti zapojení podle vynálezu spočívá ve spínání tranzistorů Tl až T3 a Til až T31 v předem daném sledu (viz obr. 2), které přemostují, resp. vyřazují příslušný odpor Rl až R3 a Rll - R31 vždy pro obě fáze A a B krokového motoru.

Současné spínání vždy po sobě následujících fází A-lBl.

BlA2. A2B2 a B2A1 se uskutečňuje na výkresech neznázorněnou logikou motoru spínacími tranzistory TA1. TA2 první fáze A θ TB1. TB2 druhé fáze B krokového motoru.

Na obr. 2 jsou vyznačeny současné stupňovité zrněny vektor,u magnetického toku bifilárním vinutím AI, Bl fází A a B řízením krokování podle vynálezu. Prvému stupni odpovídá maximální hodnota magnetického foku ve vinutí AI fáze A, přičemž magnetický tok ve vinutí Bl fáze B je roven nule. Druhý stupeň je realizován plnou hodnotou magnetického toku vinutím AI fáze £ a prvním stupněm hodnoty magnetického toku vinutím Bl fáze 6, tj. stupněm Bil. Dalšímu třetímu stupni odpovídají stupně

- 4 A1B12 - B12 magnetických toků vinutím AI a Bl fází A a B, čtvrtému stupni stupně A1B1 - Bl. pátému stupni AI2 - A12B1 . a šestému stupni stupně All - A11B1 magnetických toků vinutím AI a Bl fází £ a B. Postup v dalších kvadrantech s vektory magnetických toků fází Bl-Al a B2-Á1 je shodný a nepotřebuje dalšího vysvětlení. Z obrázku je zřejmé, že v průběhu dělení základního kroku krokového motoru nabývají vektory magnetického toku obou fází hodnot od maxima do nuly.

V uvedeném příkladu na obr. 2 pří třístupňovém dělení magnetických toků vinutí AI, Bl fází A, B nabyl tedy výsledný vektor šesti hodnot a počet kroků čtyřfázového motoru o 50 zubech se na jednu otáčku zvýšil na 1200. Dělení magnetizačního proudu lze libovolně zvyšovat až ke spojitému chodu motoru.

Pro řízení kroků krokových motorů lze použít i stupfvovité změny vektoru magnetického toku více než dvou fází a^- i vícev stupňového dělení.

Stejného efektu dělení kroku lze docílit i zápisem odpovídajících hodnot proudů a·napětí do paměti ROM mikroprocesorového systému, takže odpadne způsob s použitím silových tranzistorů, který je vhodný zejména pro aplikace., u nichž je požadováno zvýšení počtu kroků na 3-4 násobek základního počtu kroků. Pro zvýšení počtu kroků desetinásobné a více se doporučuje použít aplikace pom,ocí zápisu do paměti ROM.

Při. tomto způsobu dělení kroku se jedna fáze napájí sinusovým, a druhá cosinusovým časovým průběhem napětí.

Claims (1)

1. Zapojení pro řízení krokování krokového motoru současným v

   stupňovitým řízením změn magnetizačních proudů vinutím vždy dvou fází, sestávající z bifilárních vinutí nejméně dvou fází motoru a spínacích prvků, vyznačené tím', že středový vývod bifilárních vinutí (A1,A2) první fáze (A) motoru je přes první ochranný odpor (R01), přemostěný první ochrannou diodou (DOli a přes sériově zapojené odpory (Rl, R2, R3) s paralelně zapojenými pro obousměrnou propustnost elektronickými spínacími prvky (Tl, T2, T3) a diodami (Dl, D2, D3) první fáze (A) krokového motoru připojen ke kladnému napětovému zdroji (U), k němuž je připojen středový vývod bifilárních vinutí (B1,B2) druhé fáze (B) motoru přes druhý ochranný odpor (R02), přemostěný druhou ochrannou diodou (D02) a přes sériově zapojené odpory (Rll, R21, R31) s paralelně zapojenými pro obousměrnou propustnost elektronickými spínacími prvky (Til, T21, T31) a diodami (Dli, D21, D31) druhé fáze (B) motoru·