SU1264296A1

SU1264296A1 - Device for controlling the stepping motor

Info

Publication number: SU1264296A1
Application number: SU843815748A
Authority: SU
Inventors: Давид Исаакович Брейман; Елена Васильевна Мищенко; Валерий Павлович Тупицин
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6793
Priority date: 1984-11-27
Filing date: 1984-11-27
Publication date: 1986-10-15

Abstract

Изобретение касаетс управлени электрическими машинами. Цель изобретени - упрощение устройства дл управлени шаговым двигателем. Устройство содержит источник питани 1, распределитель импульсов 2, расширитель импульсов , генератор импульсов 4, логический элемент ИЛИ 5, многоканальный усилитель мощности, каждый канал которого включает основной ключевой элемент 6, вспомогательный ключевой элемент 7, разделительные диоды 8, логический элемент ИСКЛЮЧАЮ-, ЩЕЕ ИЛИ 9 и подсоединен к одной из обмоток 10 двигател . Степень форсировани нарастани и спадани тока в обмотках двигател зависит от текущего значени частоты управл кмдих импульсов , что обеспечивает плавность движени ротора двигател с сохранением его высоких динамических характеристик . Изобретение позвол ет упростить и удешевить устройство за счет введени генератора импульсов и S элемента ИЛИ 5, выполненных на микросхемах , взамен источника питани посто нного тока, включающего трансформатор , полупроводниковые и другие радиоэлементы. 1 ил. teThe invention relates to the control of electrical machines. The purpose of the invention is to simplify the device for controlling a stepper motor. The device contains a power source 1, a pulse distributor 2, a pulse expander, a pulse generator 4, a logical element OR 5, a multichannel power amplifier, each channel of which includes a main key element 6, an auxiliary key element 7, isolation diodes 8, a logical element EXCLUSIVE, ALSO OR 9 and connected to one of the windings 10 of the engine. The degree of acceleration of the rise and fall of the current in the motor windings depends on the current value of the control frequency of the impulses, which ensures a smooth movement of the rotor of the engine while maintaining its high dynamic characteristics. The invention makes it possible to simplify and reduce the cost of the device by introducing a pulse generator and S element OR 5, made on chips, instead of a DC power source including a transformer, semiconductor and other radio elements. 1 il. te

Description

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в шаговом электроприводе.The invention relates to the control of electric machines and can be used in a stepper drive.

Цель изобретения состоит в упрощении устройства.The purpose of the invention is to simplify the device.

На чертеже представлена блок-схема устройства для управления шаговым двигателем.The drawing shows a block diagram of a device for controlling a stepper motor.

Устройство для управления шаговым двигателем содержит источник 1 питания постоянного тока повышенного напряжения, распределитель 2 импульсов, расширитель 3' импульсов, генератор 4 импульсов, логический элемент ИЛИ 5, многоканальный усилитель мощности, каждый канал которого содержит основной ключевой элемент 6, вспомогательный ключевой элемент 7, разделительные диоды 8, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 и подсоединен к одной из обмоток 10 шагового двигателя.The device for controlling a stepper motor comprises an increased voltage direct current power supply 1, a pulse distributor 2, a pulse expander 3 ', a pulse generator 4, an OR 5 logic element, a multi-channel power amplifier, each channel of which contains a main key element 6, an auxiliary key element 7, isolation diodes 8, an exclusive OR 9 logic element and is connected to one of the windings 10 of the stepper motor.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Расширитель импульсов 3 преобразу·' ет значение периода управляющих импульсов (частоту) в длительность форгировочного импульса, причем, чем меньше период управляющих импульсов (выше частота), тем больше длительность форсировочного импульса. При частотах управляющих импульсов, меньших некоторой частоты f_н, длительность форсировочного импульса равна нулю, а при частотах управляющих импульсов выше некоторой частоты f_ftдлительность форсировочного импульса равна периоду управляющих импульсов. При работе устройства на частоте длительность форсировочного импульса равна нулю. При поступлении разрешающего импульса с распределителя 2 импульсов включается основной ключевой элемент 6. Логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 пропускает с выхода логического эл.'ые выхода логического элемента ИЛИ 5 последовательность импульсов, вырабатываемых генератором 4, на вход вспомогательного ключевого элемента 7. Ключевой элемент 7 открывается на время, равное длительности импульса Т_н, ток в обмотке 10 быстро нарастает под действием источника 1 питания постоянного тока повышенного напряжения. Во время паузы между импульсами Т-Т_и вспомогательный ключевой элемент 7 отключается. Ток замыкаетсяPulse expander 3 converts the value of the period of control pulses (frequency) into the duration of the forcing pulse, and the shorter the period of control pulses (higher frequency), the longer the duration of the boost pulse. At frequencies of control pulses less than a certain frequency f _n , the duration of the boost pulse is zero, and at frequencies of control pulses above a certain frequency f _{ft, the} duration of the boost pulse is equal to the period of the control pulses. When the device is operating at a frequency, the duration of the boost pulse is zero. Upon receipt of an enabling pulse from the 2-pulse distributor, the main key element 6 is turned on. The EXCLUSIVE OR 9 logic element passes from the output of the logical electronic output of the OR logic 5 element a sequence of pulses generated by the generator 4 to the input of the auxiliary key element 7. Key element 7 opens for a time equal to the pulse duration T _n , the current in the winding 10 increases rapidly under the action of a high voltage direct current power source 1. During a pause between pulses TT _and auxiliary key element 7 is turned off. Current closes

1264296 2 по цепи: разделительный диод 8, обмотка 10, основной ключевой элемент 6 и медленно спадает. Среднее значение тока в обмотке двигателя опре5 деляется .значением скважности импульсов генератора и равняется:1264296 2 in a circuit: isolation diode 8, winding 10, main key element 6, and slowly decays. The average value of the current in the motor winding is determined by the value of the duty cycle of the generator pulses and is equal to:

т .. .t ...

~ср макс Т—Т_и ~ Wed max T — T _and

При поступлении запрещающего им— пульса с распределителя 2 импульсов основной ключевой элемент 6 запирается. Логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 пропускает с выхода логического элемента ИЛИ 5 последователь15 ность формируемых генератором импульсов в инверсной полярности. Вспомогательный ключевой элемент 7 в этом случае запирается на время Т_и, при этом через разделительные диодыUpon receipt of a prohibiting impulse - pulse from the distributor of 2 pulses, the main key element 6 is locked. The logic element EXCLUSIVE OR 9 passes from the output of the logic element OR 5 the sequence of pulses generated by the generator in inverse polarity. The auxiliary key element 7 in this case is locked for a time T _and , at the same time, through dividing diodes

8 обмотка 10 шагового двигателя подключается к источнику 1 питания постоянного тока повышенного напряжения. На время Т-Т_и вспомогательный ключевой элемент 7 отпирается, ток замы25 кается по цепи: разделительный диод 8, обмотка 10, вспомогательный ключевой элемент 7. Ток в обмотке при этом медленно спадает. Таким образом, при частотах среднее значение тока в обмотке шагового двигателя с обуславливается скважностью импульсов, вырабатываемых генератором.8, the winding 10 of the stepper motor is connected to an increased voltage direct current power source 1. At the time of TT _{and the} auxiliary key element 7 is unlocked, the current is closed by the circuit: isolation diode 8, winding 10, auxiliary key element 7. The current in the winding then slowly drops. Thus, at frequencies, the average current value in the winding of a stepper motor is determined by the duty cycle of the pulses generated by the generator.

При частотах f_s>f_H расширитель импульсов формирует форсировочныйAt frequencies f _s > f _{H, the} pulse expander generates a boost

3$ импульс на каждый управляющий импульс, .длительность которого зависит от длительности управляющего импульса. Порядок работы ключевых элементов 6 и 7 остается без изменений.3 $ pulse per control pulse, the duration of which depends on the duration of the control pulse. The working order of key elements 6 and 7 remains unchanged.

Отличие режима работы при частотах от описанного выше состоит в том, что логический элемент ИЛИ 5 ·. пропускает на вход логического эле-: мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 форсировоч⁴⁵ ный импульс с распределителя 2 импульсов, а во время паузы между форсировочными импульсами пропускает последовательность импульсов с генератора 4 импульса. Таким образом, 5° при частотах fy>f_M среднее значение тока в обмотке шагового двигателя обуславливается совокупностью значений длительности форсировочного импульса и скважности генерируемых им55 пульсов.The difference between the operating mode at frequencies from the above is that the logical element OR 5 ·. passes an input of an exclusive OR 9 element to a forcing ^45th pulse from a distributor of 2 pulses, and during a pause between forcing pulses it passes a sequence of pulses from a pulse generator 4. Thus, 5 ° at frequencies fy> f _{M, the} average value of the current in the winding of the stepper motor is determined by the combination of the duration of the boost pulse and the duty cycle of the pulses generated by it55.

Выбор значений частот f_H и f₀производится исходя из электрических параметров шагового двигателя с уче1204296 том значения напряжения источника 1 питания постоянного тока. Таким образом, степень форсирования нарастания и спадания тока в обмотках шагового двигателя зависит от текущего 5 значения частоты управляющих импульсов, что обеспечивает плавность движения ротора шагового двигателя с сохранением высоких динамических характеристик шагового двигателя. '0The frequency values f _H and f ₀ are selected based on the electrical parameters of the stepper motor taking into account the value of the voltage of the DC power source 1. Thus, the degree of acceleration of the rise and fall of the current in the windings of the stepper motor depends on the current 5 values of the frequency of the control pulses, which ensures smooth movement of the rotor of the stepper motor while maintaining high dynamic characteristics of the stepper motor. '0

Использование изобретения позволяет упростить и удешевить устройство управления шаговым двигателем за счет введения генератора импульсов ’5 и логического элемента ИЛИ, выполненных на микросхемах, взамен источника питания постоянного тока, содержащего трансформатор, полупроводниковые и другие радиоэлементы,обес- 20 печив при этом сохранение динамических характеристик шагового двигателя.Using the invention allows to simplify and reduce the cost of controlling a stepper motor by introducing a '5 pulse generator and OR logic element, made on microcircuits, instead of a DC power supply containing a transformer, semiconductor and other radio elements, while maintaining the dynamic characteristics of the stepper engine.

Claims

1 The invention relates to the control of electrical machines and can be used in a stepper motor drive. The purpose of the invention is to simplify the scientific research institute of the device. The drawing shows block diagrams of a device for controlling a stepper motor. A device for controlling a stepper motor contains a source of high-voltage direct current power supply 1, a distributor 2 pulses an expander 3 pulses, a generator 4 pulses, a logic element OR 5, a multichannel power amplifier each channel of which contains a main key element 6, an auxiliary key element 7, the separation diodes 8, the logical element EXCLUSIVE OR 9 and is connected to one of the windings 10 of the stepper motor. The device works as follows. The pulse expander 3 converts the value of the period of control pulses (frequency) into the duration of the forcing pulse, and the shorter the period of control pulses (higher frequency), the greater the duration of the forcing pulse. For frequencies of control pulses less than a certain frequency fn, the duration of the forcing pulse is zero, and for frequencies of control pulses above a certain frequency fg, the duration of the forcing pulse is equal to the period of the control pulses When the device operates at a frequency, the duration of the forcing pulse is zero. When the permissive impulse arrives from the distributor 2 pulses, the main key element 6 is switched on. The logical element EXCLUSIVE OR 9 passes the output of the generator 4 to the input of the auxiliary key element 7 from the output of the logical ep "-le output of the logical element OR 5". The key element 7 opens for a time equal to the duration of the pulse TC, the current in the winding 10 rapidly increases under the action of the source 1 of the direct current power supply of increased voltage. During the pause between pulses T-T (auxiliary key element 7 is turned off. The current closes 6 along the circuit: separation diode 8, winding IO, main key element 6 and slowly decreases. The average value of the current in the motor winding is determined by the duty cycle value of the generator pulses and equals: t 7 -СР When the inhibiting impulse arrives from the distributor 2 pulses, the main key element 6 is locked in. The logical element EXCLUSIVE CEE OR 9 skips from the output of the logical element OR 5 a sequence of generated In this case, the auxiliary key element 7 is locked for the time Tj, while through the separating diodes 8 the winding 10 of the stepping motor is connected to the high voltage DC power supply 1. For the time T-Tj, the auxiliary key element 7 is unlocked, the current is closed along the circuit: isolation diode 8, winding 10, auxiliary key element 7. The current in the winding slowly decreases. Thus, at frequencies, the average value of the current in the stepper motor winding is determined by the duty cycle of the pulses produced by the generator. At frequencies, the expander 2 pulses forms a forcing impulse for each control impulse, the duration of which depends on the duration of the control impulse. The order of operation of key elements 6 and 7 remains unchanged. The difference between the operating mode at the frequencies described above and that described above is that the logical element OR 5. transmits an EXCLUSIVE OR 9 force pulse from the distributor 2 pulses to the input of a logic element, and passes a pulse sequence from the pulse generator 4 during the pause between the force pulses. Thus, at frequencies, the average current in the stepper motor winding is determined by the combination of the values of the duration of the forcing pulse and the duty cycle of the generated pulses. Selection of frequencies f ,. and fPo is made on the basis of the electrical parameters of the stepper motor, taking into account the value of the voltage of the source of the direct current supply. Thus, the degree of acceleration of the rise and fall of the current in the windings of a stepper motor depends on the current value of the frequency of the control pulses, which ensures smooth movement of the rotor of the stepper motor with preserving the high dynamic characteristics of the stepper motor. The use of the invention makes it possible to simplify and cheapen the stepper motor control device by introducing a pulse generator and an IPI logic element, implemented on the chips, instead of a DC power source containing a transformer, semiconductor and other radio elements, while maintaining the dynamic characteristics of the stepper motor Formula of the invention A device for controlling a stepper motor comprising a direct current power source, a reversing pulse distributor, a pulse extender with a pulse duration depending on the frequency of the input pulses, the input of which is connected to the inputs of the pulse distributor, and a multi-channel power amplifier, each channel of which includes a main and auxiliary key elements, a dividing diode and an element EXCLUSIVE OR, the first input of which connected to the corresponding output of the pulse distributor and the control input of the main key element, the second input with the output of the pulse expander, and the output - with the control input of the auxiliary a key element connected to the power source in series with the main key element and the motor phase, and the isolation diode is connected between the phase terminals and the poles of the power sources, characterized in that, for the sake of simplicity, the pulse generator and the OR element, the output of which is connected with the second input of the EXCLUSIVE SHS element, the first input with the output of the pulse expander, and the second input with the output of the pulse generator.