CS272633B1 - Connection of stepping motor's rotation evenness checking circuit - Google Patents

Description

1 CS 272633 B1

Vynález sa týká zapojenia obvodu na kontrolu rovnoměrnosti otáčania krokového mo-tora v aplikáciách s náročnými požiadavkami na stabilitu otáčania s využitím integrova-ného obvodu fázového závěsu ... 4046.

Kontrola rovnoměrnosti otáčania krokových motorov sa v súčasnosti realizuje pro-stredníctvom tachogenerátorov, připadne inkrementálnych čidiel, V aplikáciách kroko-vých motorov v režime rovnoměrného otáčania, avšak v širokom intervale frekvencii saobjavujd problémy spojené s rezonanciou krokových motorov. Na zamedzenie rezonanciekrokových motorov sa používajd napr. inerčné tlmiče, alebo rožne sposoby budenia napr.riadením tvaru budiaceho prúdu vinutí so súčasným zjemněním základného kroku. Takétoriešenia kontroly a riadenia rovnoměrnosti otáčania krokových motorov sd vyhovujdcelen pri ich použití v servosystémoch. Vačšie problémy vznikájú pri použití krokovýchmotorov v netypických aplikáciách, napr. pri presnom uhlovom rozmietaní modulovanéhosvětelného luča s požadovanou presnosťou okamžitej polohy pri otáčaní rádovo rovnoualebo lepšou ako 10“^ rad. Pře takéto aplikácie sd už inkrementálně čidlá s požadova-ným počtom krokov prakticky nedostupné a inerčné tlmiče zvačša nie je možné z kon-štrukčných ddvodov použit’.

Vyššie uvedené nedostatky odstraňuje a technický problém rieši zapojenie obvoduna kontrolu rovnoměrnosti otáčania krokového motora podlá tohoto vynálezu, ktorého pod-statou je, že integrovaný obvod fázového závěsu je výstupem fázových impulzov FI připo-jený na obvod nábojovej pumpy. Vstup vstupnej frekvencie f^ integrovaného obvodu fázo-vého závěsu je připojený na vstupné oddelovacie obvody. Výstup výstupnej frekvencie fintegrovaného obvodu fázového závěsu je připojený na vstup obvodu spatnej vazby, kto-rého výstup je připojený na vstup vstupnej frekvencie fg integrovaného obvodu fázovéhozávěsu.

Podstatou je tiež to, že obvod spatnej vazby je tvořený čítačom, pamaťou RAM ačíslicovo analogovými prevodníkmi funkcií sin a cos, zapojenými tak, že výstup výstup-nej frekvencie f integrovaného obvodu fázového závěsu je připojený na čítač, ktorý jeadresovou zbernicou připojený na pamať RAM. Pamať RAM je datovou zbernicou fázy připo-jená na budiče fázy, 'datovou zbernicou funkcie sin je připojená na číslicovo analogovýpřevodník funkcie sin a datovou zbernicou funkcie cos je připojená na číslicovo analo-gový převodník funkcie cos. Výstupy obidvoch číslicovo analogových prevodníkov sd při-pojené na budiče fázy spojené s krokovým motorom. Krokový motor je mechanicky spojenýs inkrementálnym čidlom, ktorého výstup poskytuje pravoúhlý signál s frekvenciou úměr-nou rýchlosti otáčania krokového motora. Tento Bignál je přivedený na vstup vstupnejfrekvencie fg integrovaného obvodu fázového závěsu. Výhody zapojenia obvodu na kontrolu rovnoměrnosti otáčania krokového motora spo-čívajd najma v možnosti riadenia rovnoměrnosti otáčania krokového motora s velkou pres-nosťou (okamžitá přesnost* polohy lepšia ako 10*5 rad). Přitom dostačujúci'počet impul-zov inkrementálneho čidla na 1 otáčku je 100 až 200. Obvodom je možné riadiť i špeciál-ne krokové motory s malým počtom krokov na otáčku. Salšou výhodou je, že nie sd klade-né speciálně požiadavky na kvalitu inkrementálneho čidla.

Na připojených výkresoch je nakreslené zapojenie obvodu na kontrolu rovnoměrnostiotáčania krokového motora, kde na obr. 1 je znázorněná bloková schéma obvodu na kontrolurovnoměrnosti otáčania krokového motora, na obr. 2 je znázorněné příkladné zapojenie ob-vodu spatnej vazby a na obr, 3 je znázorněný priebeh signálov v najdoležitejších uzlochobvodu.

Zapojenie obvodu na kontrolu rovnoměrnosti otáčania krokového motora je realizova-né následovně.

Ha integrovaný obvod 20 fázového závěsu typového označenia MHB 4046 je cez jehoprvý vstup 6 a druhý vstup £ připojený kondenzátor 45 pracovnej frekvencie oscilátora CS 272633 B1 2 VCO. Prvý pracovný odpor 46 oscilátore VCO je připojený na vstup 11 integrovaného obvo-du 20 fázového závěsu a druhý pracovný odpor 47 oscilátore VCO je připojený na vstup12 integrovaného obvodu 20 fázového závěsu. Vstup 5 integrovaného obvodu 20 fázovéhozávěsu je připojený na zemniacu svorku. Na vstup 9 riadiaceho napatia vnútorného osci-látore VCO integrovaného obvodu 20 fázového závěsu je připojený výstup obvodu 50 RCfiltra, ktorého vstup je připojený na výstup 13 fázového komparátora integrovaného ob-vodu 20 fázového závěsu. Vnútorné zapojenie obvodu 50 RC filtra pozostáva zo spojeniavstupného odporu 53 vnútorného oscilátore VCO a odporu 54 RC filtra spojeného do séries kondenzátorom 55 RC filtra. Integrovaný obvod 20 fázového závěsu je cez výstup 1 fá-zových impulzov PI připojený cez vstupný odpor 63 nábojovej pumpy na PNP tranzistor 64,ktorého kolektor je připojený na pracovný odpor 65 nábojovej pumpy, ktorý je připojenýna odpor 66 a kondenzátor 67 RC člena nábojovej pumpy. Na vstup 14 vstupnej frekvencief^ integrovaného obvodu 20 fázového závěsu je připojený cez oddělovací kondenzátor 37odporový trimer 36 deliča napatia vstupných oddělovacích obvodov 30, na ktorý je při-pojený odpor 35 deliča napatia. Výstup 4 výstupnej frekvencie P integrovaného obvodu20 fázového závěsu je připojený na vstup obvodu 70 spatnej vazby, ktorého výstup jepřipojený na vstup 3 vstupnej frekvencie fg integrovaného obvodu 20 fázového závěsu,

Zapojenie obvodu 70 spatnej vazby, realizovaného IRC čidlom 79 krokového motora78 je nasledovné. Výstup 4 výstupnej frekvencie f integrovaného obvodu 20 fázového závěsu je připo-jený na Čítač 73. Čítač 73 je adresovou zbernicou 82 připojený na parna ť 74 RAM progra-movaná datovou a riadiacou zbernicou 81. Parnať 74 RAM je datovou zbernicou 83 fázypřipojená na budiče 77 fázy, datovou zbernicou 84 funkcie sin je připojená na číslico-vo analogový převodník 75 funkcie sin a datovou zbernicou 85 funkcie cos je připojenána číslicovo analogový převodník 76 funkcie cos. Výstupy obidvoch číslicovo analogo-vých prevodníkov 75, 76 sú připojené na budiče fázy 77 spojené s krokovým motorom 78,Krokový motor 78 je mechanicky spojený s inkrementálnym čidlom 79. Výstupná frekvenciafg inkrementálneho čidla je přivedená na vstup 3 integrovaného obvodu 20 fázového zá-věsu.

Zapojením obvodu na kontrolu rovnoměrnosti otáčania krokového motora sa kontrolu-je a riadi rovnomernosť otáčania krokového motora s velkou presnosťou i pri malom zá-kladnom počte krokov na otáčku použitého motora.

Pracovné odpory 46, 47 a kondenzátor 45 vnútorného oscilátore VCO určujú rozsahpracovných frekvencií vnútorného oscilátore VCO integrovaného obvodu 20 fázového závě-su, Výstupom 13 fázového komparátora integrovaného obvodu 20 fázového závěsu sa riadinabíjanie alebo vybíjanie kondenzátora 55 obvodu 50 RC filtra. Napatie na kondenzátore55 obvodu 50 RC filtra je riadiacim napatím vnútorného oscilátore VCO integrovaného ob-vodu 20 fázového závěsu, ktoré je privádzané cez vstupný odpor 53 obvodu 50 RC filtrana vstup 9 integrovaného obvodu 20 fázového závěsu. Porovnávané signály vstupnej frek-vencie fg z vonkajšieho zdroja periodického TTI signálu vBtupujú na vstup _3 vstupnejfrekvencie integrovaného obvodu 20 fázového závěsu a po-znížení úrovně na odporovomděliči, tvorenom odporom 35 a odporovým trimrom 36 vstupných oddělovacích obvodov 30a po oddělení oddělovacím kondenzátorom 37 vstupných oddělovacích obvodov 30 na vstup14 vstupnej frekvencie f^ integrovaného obvodu 20 fázového závěsu, V případe, logickáúroveň slgnálov vstupnej frekvencie f^ a fg nie je zhodná, objavia sa fázové impulzyNI na výstupe _1 integrovaného obvodu 20 fázového závěsu.

Počas fázového signálu je cez pracovný odpor 65 obvodu 60 nábojovej pumpy dobí-jený kondenzátor 67 RC člena obvodu 60 nábojovej pumpy. Doba vybitia kondenzátora 67je úměrná časovej konstantě danej súčinom hodnot odporu 66 a kondenzátora 67 RC členaobvodu 60 nábojovej pumpy. Časový priebeh napatia na kondenzátore 67 je znázorněný na

Claims (2)

1. 3 CS 272633 B1 obr. 3 (priebeh ). Fázová citlivost’ obvodu 60 náboj ověj pumpy je daná pomerom odporu 66 RC člena a pracovného odporu 65 obvodu 60 nábojovej pumpy. Dosiahnutel'náfázová eitlivosť je 10^ až 10^ rad, Súčin hodnoty odporu 66 a kondensátora 67 RC čle-na obvodu 60 nábojovej pumpy je vhodné zvoliť o vel’a vačší ako T, pričom T je periodavstupného signálu. Pracovně odpory 46, 47 určujá středná hodnotu výstupnéj frekvencief a rozsah preladenia vnútomého oscilátore TCO integrovaného obvodu 20 fázového zá-věsu. Vstupný odpor 53 vnútorného oscilátore VCO, odpor 54 a kondenzátor 55 obvodu 50RC filtra určujú pracovný režim a stabilitu činnosti integrovaného obvodu 20 fázovéhozávěsu. Miera nepodobnosti vstupných frekvenci! fa fg sa přejav! na šírke fázovýchimpulzov na výstupe 1 integrovaného obvodu 20 fázového závěsu. Fázové impulzy spínajúcez vstupný odpor 63 obvodu 60 nábojovej pumpy tranzistor 64, ktorým sa cez pracovnýodpor 65 dobíja kondenzátor 67 RC člena obvodu 60 nábojovej pumpy. Kondenzátor 67 jepomaly vybíjaný cez odpor 66 RC člena obvodu 60 nábojovej pumpy, Prekvencia dobíjania .je úměrná vstupnéj frekvenci! f^, dížka prúdových impulzov je úměrná fázovým rozdielommedzi frekvenciarai f^ a fg, V- případe, že sú fázové impulzy dlhšie, středná hodnotanapatia na kondenzátore 67 RC člena obvodu 60 nábojovej pumpy je vačsia, Rapatie nakondenzátore 67 teda indikuje mieru identity vstupných signálov vstupnéj frekvencieřl a f2’ Funkcia obvodu na kontrolu rovnoměrnosti otáčania krokového motora je závislá nazapojení obvodu 70 spatnej vazby, Ak je obvod 70 spatnej vazby realizovaný deličom skonštantným deliacim pomerom, má vstupná frekvencia fg vysoká fázová stabilitu i vpřípade, keď vstupná frekvencia f^ vykazuje určitá fluktuáciu stability, Miera fluktu-ácií je priamo zistitel’ná určením napatia na kondenzátore 67 RC člena obvodu 60 nábo-jovej pumpy. Vstupnou frekvenciou f·^ može byt* například frekvencia výstupu IRC čidlaservosystému a zapojením obvodu podlá vynálezu sa určí miera rovnoměrnosti otáčaniakrokového motora, Ak je v obvode 70 spatnej vazby zapojený systém s krokovým motorom, u ktorého savyžaduje čo najrovnomernejšie otáčania, vstupná frekvencia fg sa získá z IRC čidlapřipojeného na krokový motor. Krokový motor s mikrokrokovaním može byť budený progra-movatelným priebehom prúdov fáz (zvyčajne sinusovka skreslená trefou harmonickou),Friebehy budiacich prúdov do vinutí motora sú prostredníctvom mikropočítače uloženév pamati 74 RAM, Výstupná frekvencia f inkrementuje čítač 73, ktorý adresuje pamať 74RAM, V číslicovo analogových prevodníkoch 75, 76 sú generované napatia s fázovým po-suvomjT/2, ktoré sú v budičoch 77 fázy převedené na prúd fáz krokového motora 78, IRCČidlom 79 sa získává vstupná frekvencia fg, ktorá sa fázovo porovnává so vstupnoufrekvenciou f^. Tvar budiaceho prúdu je možné meniť programovo (obsah pamati RAM) tak,aty.bolo napatie na kondenzátore 67 RC člena obvodu 60 nábojovej pumpy minimalizované,tj, otáčania krokového motora 78 rovnoměrné, Zapojenie obvodu na kontrolu rovnoměrnosti otáčania krokového motora je možné svýhodou tiež použiť na kontrolu stability frekvencie generátorov na meracie účely. FREDMET VYRÍIEZE 1. Zapojenie obvodu na kontrolu rovnoměrnosti otáčania krokového motora, pozostáva-júce zo vstupných oddělovacích obvodov, obvodu nábojovej pumpy, obvodu spatnej vazbya integrovaného obvodu fázového závěsu, na ktorý je připojený prvý a druhý pracovný od-por vnútorného oscilátora TCO, kondenzátor nastavovania pracovnej frekvencie vnútorné-ho oscilátore TCO a obvod RC filtra, vyznačujúce sa tým, že integrovaný obvod (20) fá-zového závěsu je výstupom (1) fázových impulzov FI připojený na obvod (60) nábojovejpumpy a vstup (14) vstupnej frekvencie integrovaného obvodu (20) fázového závěsu jepřipojený na vstupné oddeTovacie obvody (30), pričom výstup (4) výstupnéj frekvencie 5( CS 272633 B1 4 f integrovaného obvodu (20) fázového závěsu je připojený na vstup obvodu (70) spátnejvazby, kterého výstup je připojený na vstup (3) vstupnej frekvencie f2 integrovanéhoobvodu (20) fázového závěsu. 2. Zapojenie obvodu podl'a bodu 1, vyznačujúce sa tým, že obvod spatnej vazby (70) jetvořený čítačem (73), pamatou (74) RAM, číslicovo analogovým prevodníkom (75) funkciesin a číslicovo analogovým prevodníkom (76) funkcie cos zapojenými tak, že výstup (4)výstupnej frekvencie f integrovaného obvodu (20) fázového závěsu je připojený na čítač(73), ktorý je adresovou zbernicou připojený na pamať (74) RAM, ktorá je datovou zber-nicou (83) fázy připojená na budiče (77) fázy, datovou zbernicou (84) funkcie sin jepřipojená na číslicovo analogový převodník (75) funkcie sin a datovou zbernicou (85)funkcie cos je připojená na číslicovo analogový převodník (76) funkcie cos, pričom vý-stupy obidvoch číslicovo analogových prevodníkov (75, 76) sú připojené na budiče fázy(77) spojené s krokovým motorom (78), ktorý je mechanicky spojený s inkrementálnym čidlom (79), výstupná frekvencia ktorého je připojená na vstup (4) integrovaného obvodu(20) fázového závěsu. 3 výkresy