SU1115197A1 - Устройство дл управлени многофазным шаговым двигателем - Google Patents

Abstract

УСТРОПСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫМ lUArOBblM ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее источник сигналов управлени  и многоканальный усилитель, каж дый канал которого имеет два предва рительных усилител , два ключевых элемента, первый из которых св зыва ет одну клемму фазы двигател  с пер вым полюсом источника питани  посто  нного тока, а второй ключевой элемент св зывает другую клемму фазы двигател  через резистор обратной св зи с вторым полюсом источника питани , RS-триггер, подключенный входом S к первому выходу источника сигналов управлени , а входом R к выходу одновибратора, соединенного входом с резистором обратной св зи и входом порогового элемента, и два. элемента И-НЕ, подключенные первыми входами к второму выходу источника сигналов управлени , а выходами к входам предварительных усилителей, соединенных выходами с входами соответствующих ключевых элементов, о тличающеес  тек что, с целью повышени  надежности, в него введены третий и четвертый элементы И--НЕ и формирователь импульсов, подключенный .выходом к второму входу второго элемента И-НЕ, а входом к выходу четвертого элемента И-НЕ, соединенного первым входом с инверсным выходом RS-триггера, а вторым входом - с выходом порогового элемен та и вторым входом третьего элемента И-НЕ, подключенного выходом к второму входу первого элемента И-НЕ, а первым входом - к пр мому выходу RS-триггера, соединенного инверсным выходом с входом источника сигналов управлени .

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к управлению.шаговыми двигател ми, и может быть испол зовано, например, в устройствах число вого программного управлени  металлорежущими станками. Известно устройство дл  управлени  шаговым двигателем, содержащее многоканальный усилитель мощности, каждый канал которого имеет первый ключевой элемент, соедин ющий фазу двигател  с одним полюсом источника питани  посто нного тока, второй ключевой элемент , соедин ющий фазу двигател  с другим полюсом источника питани  через резистор обратной св зи, RS-триггер и два предварительньпс усилител  Cl. Недостатком этого устройства  вл етс  низка  надежность из-за выхода из стро  обоих ключевых элементов в канале усилител  мощности при выход из стро  хот  бы одного из них. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  управлени  многофазным шаговым двигателем , содержащее источник сигналов управлени  и многоканальный усилитель каждый канал которого имеет два предварительных усилител , два ключевых элемента5 первый из которых св зывает одну клемму фазы двигател  с первым полюсом источника питани  пс Сто нного тока; а второй ключевой элемент св зы вает вторую клемму фазы двигателе через резистор обратной св зи с вторым полюсом источника питани , RSтриггер , подключенный входом S к первому выходу источника сигналов управлени , а входом R - к выходу одновибратора , соединенного входом с резистором обратной св зи и входом порогового элемента, и два элемента И-НЕ подключенные первыми входами к второму выходу источника сигналов управлени , а выходами - к входам предва- рительных усилителей, соединенных выходами с входами соответствующих ключевых элементов 21. Недостатком известного устройства  вл етс  пониженна  надежность, обусловленна  отключением всех кана-лов при выходе из стро  хот  бы одного ключевого элемента и невозможностью обеспечивать шагового двигател  при выходе из стро  одного ключевого элемента даже с более низкой частотой управлени . Цель изобретени  - повьшение надежности устройства. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  управлени  многофазным шаговым двигателем, содеражщее источник сигналов управлени  и многоканальный усилитель, каждый канал которого имеет два предварительных усилител , два ключевых элемента , первый из которых св зьгоает одну клемму фазы двигател  с первым полюсом источника питани  посто нного тока, а второй ключевой элемент св зывает другую клемму фазы двигател  через резистор обратной св зи с вторым полюсом источника питани , RSтриггер , подключенный входом S к первому выходу источника сигналов управлени , а входом R - к выходу одновибратора , соединенного входом с резистором обратной св зи и входом порогового элемента, и два элемента И-НЕ, подключенные первыми входами к второму выходу источника сигналов управлени , а выходами - к входам предварительных усилителей, соединенных выходами с входами соответствующих ключевых элементов, введены третий и четвертый элементы И-НЕ и формирователь импульсов, подключенный выходом к второму входу второго элемента И-НЕ, а входом - к выходу четвертого элемента И-НЕ, соединенного первым входом с инверсным выходом RS-триггера, а вторым входом - с выходом порогового элемента и вторым входом третьего элемента И-НЕ, подключенного выходом к второму входу первого элемента И-НЕ, а первым входом - к пр мому выходу RS-триггера, соединенного инверсным выходом с входом источника сигналов управлени . Такое выполнение устройства обеспечивает работу двигател  в аварийной ситуации при выходе из стро  первого ключевого элемента. I На фиг. 1 приведена функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы сигналов , по сн ющие работу устройства. Устройство, содержит источник 1 сигналов управлени , RS-триггер- 2, первый 3 и второй А элементы И-НЕ, первый 5 и второй 6- предварительные усилители, пороговый элемент 7, одновибратор 8, первый ключевой элемент 9, шунтирующий диод 1.0, фазу 1 1 шагового двигател , второй ключевой эле3 мент 12, резистор 13 обратной св зи, диод 14 рекуперации, третий 15 и четвертый 16 элементы И-НЕ и формирователь 17 импульсов. Вход S RS-триггера 2 соединен с первым выходом источника 1 сигналов управлени , инверсный выход - с первым входом четвертого элемента И-НЕ 16 и первым входом 1сточника 1 сигна лов управлени , а пр мой выход с первым выходом третьего элемента И-НЕ 15. Вторые входы третьего 15 и четвертого 16 элементов И-НЕ подключен к выходу порогового элемента 7, а входы последнего и одновибратора 8 к резистору 13 обратной св зи. Выход одновибратора 8 соединен с входом R RS-триггера 2. Второй выход источника 1 сигналов управлени  соединен с первьпии входами элементов И-НЕ 3 и 4 Выход первого элемента И-НЕ 3 через усилитель 5 подключен к входу первог ключевого элемента 9, св зывающего одну клемму фазы 11 с первым полюсом источника питани  U, а выход второго элемента И-НЕ 4 через усилитель 6 к входу второго ключевого элемента 12 св зывающего вторую клемму фазы 11 через резистор 13 обратной св зи с вторым полюсом источника питани  U Выход третьего элемента И-НЕ 15 соед нен с вторым входом первого элемента И-НЕ 3, а выход четвертого элемента И-НЕ 16 через формирователь 17 импул сов - с вторым входом второго элемен та И-НЕ 4. Шунтирующий диод 10 подключен к вьрсоду первого ключевого элемента 9 и второму полюсу источника питани  и в обратной по отношению к напр жению источника питани  пол р ности. Диод 14 рекуперации св зывает второй ключевой элемент 12 с первым полюсом источника питани  U. На фиг. 2 приведены временные диаграммы следующих сигналов: 18 - сиг нал Сброс на первом выходе источни ка 1 сигналов ; 19 - сигнал управлени  током на втором вькоде источника 1 сигналов управлени ; 20 - сигнал на выходе порогового элемента 7; 21 ток в фазе 11 шагового двигател ; 22- сигнал на выходе одновибратора 8 23- сигнал на выходе формировател  17; 24 и 25 - сигналы соответствецно на пр мом и инверсном выходах ЦБ-триггера; 26 - сигнал на выходе элемента И-НЕ 4. 974 Устройство работает следующим образом. Сигнал Сброс 18 (фиг. 2) с первого выхода источника 1 сигналов управлени  поступает на вход S RS-триггера 2 и устанавливает его в исходное рабочее состо ние, при котором на его пр мом выходе по вл етс  разрешающий единичный потенциал, а на инверсном выходе - запрещающий нулевой потенциал (24 и 25, фиг. 2). Сигнал. 19, поступающий с второго выхода источника 1 сигналов управлени  через элементы И-НЕ 3 и 4 и усилители 5 и 6, включает одновременно два ключевых элемента 9 и 12, и к фазе 11 прикладываетс  напр жение источника питани  U, обеспечивающее быстрое нарастание тока. Когда падение напр жени  на резисторе 13 обратной св зи достигает порога срабатывани  порогового элемента 7, последний срабатывает и ключевой элемент 9 закрываетс , после чего ток в фазе 11 начинает спадать, протека  по конту-. ру диод 10 - ключевой элемент 12 резистор 13 обратной св зи - полюс источника питани . При уменьшении тока, когда падение напр жени  на резисторе обратной св зи соответствует порогу отпускани  порогового эле- мента 7, последний открывает ключевой элемент 9, в результате чего обеспечиваетс  повторное нарастание тока аналогично описанному. Коммутаци  ключевого элемента 9 с помощью сигналов порогового элемента продолжаетс  до тех пор, пока на первых входах элементов 3 и 4 присутствует сигнал в виде единичного уровн . Среднее значение тока в фазе 11 задаетс  порогом срабатывани  порогового элемента 7. Величина пульсации тока и частота модул ции определ ютс  гистерезисом (коэффициентом возврата ) порогового элемента 7 и Индуктивностью фазы. При по влении на первых входах элементов И-НЕ 3 и 4 сигнала нулевого уровн  ключевые элементы 9 и 12 закрываютс  и происходит рекупераци  энергии, запасенной в фазе, в источник питани  U через диод 14. При неисправной работе усилител  5 или пробое ключевого элемента 9 ток в фазе нарастает до предельно допустимого значени  - момент t(21, на фиг. 2), которое определ етс  уровнем срабатывани  одновибратора 8. Выходной сигнал 22 одновибратора переключает триггер 2 по R-входу, На вь1ходах тригрера 2 при этом по вл ютс  сигналы 24 и 25, которые соответственно запрещают прохождение сигнала от порогового элемента 7 на ключевой элемент 9 и разрешает его прохождение на ключевой элемент 12 через формирователь 17. При этом на входах элемента 16 по вл ютс  два сигнала единичного уровн , а на его выходе - сигнал 26 нулевого уровн , который поступает на вход формировател  17 импульсов, вырабаты вающего импульс длительностью tf, за крьшающий ключевой элемент 12, Ток в обмотке начинает спадать, протека  в том же направленииза счет ЭДС сам индукции по контуру диод 14 - открытый ключевой элемент 9 - фаза11. Дл тельность импульса t выбиpaetc;  та1КОЙ , чтобы ток в фазе спал до уровн  отпускани  порогового устройства 7. После окончани  импульса. 22 ключевой элемент 21 открываетс  и ток в фазе 11 начинает нарастать. Когда падение напр жени  на резисторе 13 обратной св зи достигает .порога срабатьшани  порогового элемента 7, последний вырабатывает сигнал, поступающий через элемент И-НЕ 16 на формирователь 17, который формирует импульс длительностью tr , и описанный процесс повтор етс . Таким образом обеспечиваетс  коммутаци  второго ключевого элемента 12 при выходе из стро  (пробой) первого ключевого элемента 9. Кроме того, при срабатывании RS-триггера 2 с его инверсного выхода в источник 1 сигналов управлени  подаетс  сигнал об аварийной ситуации. Применение предлагаемого устройства позволит сохранить деталь и закончить ее обработку в аварийной ситуации .

И

№

га

21 22

23 24 25 2S

t

t

t

t

п

t

t t t

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее источник сигналов управления и многоканальный усилитель, каждый канал которого имеет два предварительных усилителя, два ключевых элемента, первый из которых связывает одну клемму фазы двигателя с первым полюсом источника питания постоянного тока, а второй ключевой элемент связывает другую клемму фазы двигателя через резистор обратной связи с вторым полюсом источника питания

   RS-триггер, подключенный управления.

   If м

   п входом S к первому выходу источника сигналов управления, а входом R к выходу одновибратора, соединенного входом с резистором обратной связи и входом порогового элемента, и два. элемента И-НЕ, подключенные первыми входами к второму выходу источника сигналов управления, а выходами к входам предварительных усилителей, соединенных выходами с входами соответствующих ключевых элементов, о тличающееся тещ, что, с целью повышения надежности, в него введены третий и четвертый элементы И-НЕ и формирователь импульсов, подключенный выходом к второму входу второго элемента И-НЕ, а входом к выходу четвертого элемента И-НЕ, соединенного первым входом с инверсным выходом RS-триггера, а вторым входом - с выходом порогового элемен- g та и вторым входом третьего элемента И-НЕ, подключенного выходом к второму входу первого элемента И-НЕ, а первым входом - к прямому выходу RS-триггера, соединенного инверсным . выходом с входом источника сигналов

   Фаг 1