SU1149367A2 - Устройство дл управлени шаговым двигателем с дроблением шага - Google Patents

Description

СР О)

-sj 1 Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в автоматизированных системах.с дискретным электроприводом дл  электри ческого дроблени  шага т-фазного шагового двигател . По основному авт.св. № 1061230 известно устройство дл  -управлени  шаговым двигателем с дроблением шага, содержащее распределитель импульсов с входами реверса и тактиро вани , логические элементы 2И по чи лу Фаз двигател , св занные первыми входами с выходами распределител  да|пульсов,усилители мощности, ком 1утйрующие фазы двигател :, мультиплексор нескольких каналов на один, нереверсивный двоичный счетчик, подключенный тактовым входом к шине вь1сокочастотных ш пульсов тактирова ки , а выходами - к управл ющим входам мультиплексора, реверсивный счетчик Джонсона, подключенный так ,тов1Ф1 входом к шине низкочастотных импульсов тактировани , входом реверса - к входу реверса распределител  импульсов и к шине реверса уст ройства, а выходами - к адресным входам мультиплексора { 3. Недостатками известного устройст . ва  вл ютс  неравномерное деление шага и св  званные с этим большие колебани  екорости. Целью изЬбретени   вл етс  повышение равномерности делени  шага и плавности движени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  управлени  шаговм двигателем с дроблением шаг содержащее распределитель импульсов е входами реверса и тактировани , логические элемёнты 2И по числу фаз двигател , св занные первыми входами с выходами распределител  импульсов усш1ители мощности, коммутирующие фазы двигател , мультиплексор нескольких каналов на один, нереверсив ный двокчн счетчик, подключенный тактовьм входом к пшне высокочастотных :импульсов тактировани , а выходами - к управл 1Ьощм входам мультиплексора , реверсивный счетчик Джонсона, подключенный тактовым входом к шине низкочастотных импульсов тактировани , входом реверса - к входу реверса распределител  импульсов и к шине реверса устройства, а iвыходами - к адресным входам мульти 67 плексора, введены логические элементы 2ИЛИ по количеству фаз двигател , дополнительный распределитель импульсов , аналогичный основному, с входами реверсировани  и тактировани , инвертор и логические элементы ЗИДИНЕ и ЗИ, подключенные первыми и вторыми входами соответственно к выходам первого и последнего разр дов счетчика Джонсона, третьими входами непосредственно и через инвертор к шине низкочастотных импульсов тактировани , а выходами - к тактовым входам основного и дополнительно;Го распределителей импульсов, причем .вход реверса дополнительного распределител  импульсов соединен с шиной реверса устройства, его выходы - с первыми входами логических элементов 2ИЛИ, подключенных выход.ами соответственно к входам усилителей мощности , а вторыми входами к выходам логических элементов 2И, соединенных вторьЕми входами с выходом мультиплексора . На фиг.1 приведена функциональна  схема устройства.применительно к четырехфазному шаговому двигателю;, на фиг.2 - временные диаграммы функционировани  устройства дл  случа  управлени  четырехфазным шаговым двигателем (ЩЦ) при числе уровней квантовани  и коэффициенте дроблени  шага Кдр 8; на фиг.З - векторные диаграммы суммарного момента при количестве уровней квантовани  N 4 и коэффициенте дроблени  шага Устройство (фйг.1) содержит первый распределитель 1 импульсов с входами реверса и тактировани , логические элементы 2И 2,1-24 по числу фаз двигател , св занные первьвми входами с выходами первого распределител  1 импульсов, усилители 3.1-3.4 мощности , Коммутирующие фазы 4.1-4.4 двигател , мультиплексор 5 нескольких каналов на один, нереверсивный двоичный счетчик 0, подключенный тактовым входом 7 к шине Tg высокочастотных импульсов тактировани , а вьпсодами к управл юп м входам мультиплекс ора 5, реверсивный счетчик Джонсона В, цодключенньй тактовым входом к шине Т„ 9 низкочастотных импульсов тактировани , входом реверса - к входу реверса первого распределител  1 и к шине Ур реверса устройства 10, а выходами - к адресным входам муль- . типлексора 5. Устройство также содержит логиче кие элементы 2ИЛИ 11.1-11.4 по количеству фаз двигател , второй распр делитель 12 импульсов с входами реверсировани  и тактировани , инвертор 13, логические элементы ЗИЛИ-НЕ и ЗИ 15. Первые входы элементов ЗИПИ-НЕ 14 и ЗИ 15 объединены между собой и подключены к выходу первого разр да, а их вторые входы соответст венно объединены и подключены к выхо ду последнего разр да счетчика Джонсона 8. Третий вход элемента ЗИЛИ-НЕ 1 соединен с шиной Т„ 9 непосредствен но, а третий вход элемента ЗИ 15 через инвертор 13. Их выходы соедине ны соответственно с тактовь1ми входами первого 1 и второго 12 распределителей нмпульсрв. Вход реверса второгО распределител  12 подключен к общей шине 10 реверса устройства, а его выходы - к первым входам элементов 2ИЛИ 11.1-11.4. Вторые входы элементов 2ИЛЙ 11.1-11.4 подключены соответственно к выходам элементов 2И 2.1-2,4, а выходы к входам усилителей мощности 3.1-3.4. Вторые входы всех элементов 2И 2.1-2.4 объединены между собой и подключены к выходу мультиплексора 5. Входы обнулени  обоих распределителей 1 и 12, а также счетчика Джонсона 8 объединены между собой и подключены к общей шине У 16 установки устройства в исходное состо ние. В общем слут1ае дл  повышени  точности и равномерности отработки шагов некоторые из начальных и последних выходов счетчика Джонсона 8 могут быть подключены к определенньм группам адресных входов мультиплексора 5, соответствуюп х заданным уровн м квантовани  токов в смежных фазах двигател . В каждом отдельном случае выполнени  устройства число Iобъединенных в группы начальных и I оконечных ииформаш1оккых входов Myjtb :типлексора 5 определ етс  прии тьм нешшейтлм законен квантоваки  токов в смежных файйх двигател  в зависимости от его установленной степени насьпценност  кагнитной системы-и соответствеино кривой иэиенен11  магнитного потока в воздуином зазоре Устройство рабрфает с е уюкрш образст. При подаче импульса обнулени  на шину У, 16 реверсивный счетчик 8 устанавливаетс  в нулевое исходное состо ние,распределитель 1 - в положение , при котором в единичном логическом состо нии находитс  перва  половина его выходов, например дл  чет1 1рехфазного ЩЦ выходы Вых. 1 и Вых.2, а распределитель 12 - в положение, при котором в единичном логическом состо нии находитс  его Вых.1 (фиг.2). В соответствш. с требуемым направлением вращени  к шине Ур 10 прикладьшаетс  единичный или нулевой потенциалы. Первоначальное нулевое состо ние реверсивного счетчика 8 обеспечивает нулевые потенциалы на всех информационных входах мультиплексора 5. При подаче высокочастотных импульсов на щину Тд двоичный счетчик 6 поочередно коммутирует входные нулевые потенциалы мультиплексора 5 и, тем самьм, на его выходе создает посто нный нулевой потенциал. Это приводит к запиранию входных цепей элементов 2И 2. В результате единичный потенциал оказываетс  только на входе и соответственно на выходе первого элемента 2ИЛИ 11.1, что приводит к открыванию только первого усилител  3.1 и к протекангео номинального тока IH только через первую фазу 4.1 двигател  (фиг.2). Таким образом , перед началом работы вс  система находитс  в исходном состо нии, соответствующем точке А (фиг. 2 и 3). Дл  по снени  синхронной работы устройства по тактам предположим, что реверсивный счетчик 8 и распределители 1 и t2 импульсов срабатывают от передних фронтов низкочастотных тактирующих импульсов Т (меандра). От переднего фронта поступаемого на ношу TH 9 первого тактирующего импульса в первом разр де реверсивного счетчика 8 записьюаетс  единица , т.е. на выходе счетчика 8 устанавливаетс  код 1000. Этот код периодически циркулирует на выходе мультиплексора 5 с частотой пересчета двоичного счетчика (с частотой импульсов на шине Т) и в результате созаетс  высокочастотна  генераци  импульсов . Эти импулБсы, проход  через 2И 2.2 и 2ИЩ И.2 к усилителю 3,2 мощности, создают ток во втор фазе 4.2 величиной 1,(при нулевых токах в третьей и четвертой фазах и номинальном токе 1 в первой фазе). Благодар  этому в системе устанавливаетс  состо ние, соответствующее точкам Б (фиг. 2 и 3). В последующих трех тактах работы устройства аналогично описанному пер вому такту происходит потактное изменение кода в счетчике 8; 1100; 1110; 1111. Это приводит к потактном увеличению тока во второй фазе: 2 .: 3 4 н 4 В соответствии с этим система поочередно принимает различные состо ни , соответствующие точкам В, Г и Д (фиг. 2 и 3). Этим завершаетс  первый полуцикл функционировани  предлагаемого устройства , при котором за четыре такта поступлени  импульсов на щину Т 9 во второй фазе 4.2 двигател  осуществл етс  четырехступенчатое увеличение тока. Ступенчатое изменение тока во второй фазе при номинальном токе в первой фазе и нулевых токах в остальных.фазах приводит к ступенчатому повороту суммарного вектора электромагнитного момента и соответственно ротора. В результате рото отрабатывает четыре дробных шага величиной б1др величина основного шага, а N - число уровней квантовани  тока в каждой фазе, В четвертом такте работы устройства после установки реверсивного счетчика 8 в положение 1111 к первым двум входам элемента ЗИ 15 поступают единичные потенциалы. Благодар  этому после завершени  четвертого тактирующего импульса на шине Т на выходе счетчика 8 по вл етс  единичный импульс. От переднего фронта этого единичного импульса запускаетс распределитель 12, что приводит к по  влению единичного потенциала на его втором выходе Вых. 2 , Второй полуцикл функционировани  устройства начинаетс  с п того такта поступлени  импульсов на шину Т и аналогичен рассмотренному первому с той лишь разницей, что происходит потактное изменение числа единиц в счетчике 8:1110; 1100; 1000; 0000. Это приводит к линейно-ступенчатому уменьшению тока в первой фазе при 67. и номинальном токе во второй фазе и нулевых токах в третьей и четвертой фазах. Благодар  этому система принимает состо ни , соответствующие точкам Е, Ж, 3 и И (фиг. 2 и 3). В восьмом такте работы после установки реверсивного счетчика 8 в положение 0000 к первым входам элемента ЗИЛИ-НЕ 14 поступают нулевые потенциалы. Благодар  этому после завершени  восьмого тактирующего импульса на шине Т, на его выходе по вл етс  единичный импульс. От переднего фронта этого импульса запускаетс  распределитель 1, что приводит к по влению единичных потенциалов на его выходах Вых. 2 и Вых.З. Последующие циклы работы предлагаемого устройства происход т аналогично описанному первому циклу. График Ц (фиг.2) условно иллюстрирует процесс линейно-ступенчатого изменени  тока в фазах (в результате потактного формировани  широтномодулированных сигналов на выходе мультиплексора 5), который имел бы место в том cjty4ae, если бы на всех выходах Вых. .4 распределител  1 одновременно присутствовали единичные потенциалы, а на всех выходах Вых.1 .4 распределител  1 2 - нулевые потенциалы. Кривые i.- i отображают действительный ход трапециодально-ступенчатого изменени  токов в соответствующих фазах двигател  при реальной циклограмме переключений выходов распределителей 1 и 12, Реверсирование устройства осуществл етс  путем изменени  ранее приложенного на шине Ур 10 логического потенциала на обратный. При этом измен ютс  на обратные описанные выше процессы формировани -кодов в распределител х 12 и в реверсивном счетчике 8. Частота тактирующих импульсов на шине Т| устанавливаетс  в соответствии с требуемой рабочей скоростью данного двигател  при заданном коэффициенте дроблени  шага, а частота тактирующих импульсов на шине Т выбираетс  исход  из величины электромагнитной посто нной времени двигател  так, чтобы обеспечить допустимые пульсации тока при осуществл емой широтно-импульсной модул ции фазных напр жений.

71U9367g

Предлагаемое устройство при н.- пользовано дл управлени  шаголичии соответствующих распредили- вым двигателемс любым числом телей импульсов может быть ис- фаз.

XI/

Уу.

«

емг.4

«;

li«

Г в б А

Фс/g.J

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВОДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С ДРОБЛЕНИЕМ ШАГА по авт.св. № 1061230 о тли ч а rant е е с я тем, что, с целью повышения равномерности деления шага и плавности движения, в негр введены логические элементы 2ИЛИ по количеству фаз двигателя, дополнительный распределитель импульсов, аналогичный основному, с входами реверсиро- вания и тактирования, инвертор и логические элементы ЗИПИ-НЕ и ЗИ, подключенные первыми и вторыми входами соответственно к выходам первого и последнего разрядов счетчика Джонсона, третьими входами непосредственно и через инвертор - к шине низкочастотных импульсов тактирования, а выходами - к тактовым входам основного и дополнительного распределителей импульсов, причем вход реверса дополнительного распределителя импульсов соединен с шиной реверса устройства, его выходы - с первыми входами логических элементов 2ИЛИ, подключенных выходами соответственно к входам усилителей мощности, а вторыми входами - к выходам логических элементов 2И, соединенных вторыми входами с выходом мультиплексора.

   ... SU .1149367 >