SU1339870A1 - Устройство дл управлени шаговым двигателем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике в частности к управлению шаговыми двигател ми в системах управлени  металлообрабатывающих станков, координатографов, графопостроителей, промьшшенных роботов. Цель состоит в повышении быстродействи  и плавности движени . Устройство содержит компаратор 1, формирователь 2 импульсов , первый 3 и второй 4 предварительные усилители, усилитель 5 посто нного тока, первьй 6 и второй 7 ключевые элементы, оптрон 8, последовательно соединенные первый диод 9, конденсатор 10, второй диод 11, датчик 12, фазу 13, резистор 14. Наличие обратной св зи позвол ет повысить точность формировани  тока в фазе двигател , позвол ет формировать различные (например, синусоидальный, экспоненциальный) законы изменени  тока, что улучшает плавность движени  и точность шагового привода. Устройство имеет высокое быстродействие и КПД за счет импульсного форсировани  тока и использовани  рекуперируемой энергии отключаемой фазы. 2 ил. 5 (Л СО |со со ос

Description

Изобретение относитс  к управлению электрическими машинами и может быть использовано в дискретном электроприводе с шаговыми двигател ми.

Цель изобретени  состоит в повышении быстродействи  и плавности движени  ,

На фиг. 1 приведена функциональна  схема; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов, по сн ющие работу устройства .

Устройство содержит компаратор 1, формирователь 2 импульсов, первьй 3

и второй 4 предварительные усилители, ig тора 10 происходит во всех каналах одусилитель 5 посто нного тока, первый 6 и второй 7 ключевые элементы, опт- рон 8, последовательно соединенные первьй диод 9, конденсатор 10, второй диод 11, датчик 12 тока, фазу 13, резистор 14.

Выход компаратора 1 подключен к входам первого предварительного усилител  3 и формировател  2 импульсов , выход которого соединен с вхо- дом второго предварительного усилител  4. Выходы первого 3 и второго 4 предварительных усилителей подключены соответственно к вход ам первого 6 и второго 7 ключевьк элементов. Один вывод первого ключевого элемента 6 подключен к первому полюсу источника питани , другой - к общей-точке соединени  конденсатора 10 и второго диода 11. Один вывод второго ключевого элемента 7 подключен к общей точке соединени  первого диода 9 и конденсатора 10, другой - к общей точке соединени  второго диода 11, датчика 12 тока и резистора 14. Входы оптрона 8 подключены соответственно к резистору 14 и общей точке соединени  датчика 12 тока и фазы 13, выходы - к усилителю 5 посто нного тока и второму полюсу источника питани . Выход усилител  5 посто нного тока подключен к второму входу компаратора 1, первьй вход которого  вл етс  входом устройства. Первьй

20

25

новременно. На вход компаратора 1 подаетс  управл ющий сигнал, амплитуда которого задает ток в фазе 13 двигател . Управл ющий- сигнал сравниваетс  с сигналом обратной св зи, ко- торьй снимаетс  датчиком 12 тока, опт- роном 8 и усиливаетс  усилителем 5 посто нного тока. Так как ток в фазе 13 после зар да конденсатора 10 отсутствует , то на выходе компаратора 10 по вл етс  сигнал, которьй усиливаетс  первым предварительным усилителем 3 и открывает первый ключевой элемент 6.

30

Одновременно сигнал с выхода.компаратора 1 поступает на вход формировател  2 импульсов. На выходе формировател  2 импульсов формируетс  импульс длительностью Г , которьй уси35 ливаетс  вторым предварительным усилителем 4 и открывает второй ключевой элемент 7 на врем  форсирующего импульса . Открывание ключевых элементов 6 и 7 происходит одновременно, диоды

40 9 и 11 закрываютс . По цепи; первьй полюс источника питани , первьй ключевой элемент 6, конденсатор 10, зар женный до напр жени  Up, второй ключевой элемент 7, датчик 12 тока, фа45 за 13 двигател , второй полюс источника питани  - начинает протекать ток, при этом в первьй момент времени к фазе двигател  прикладываетс  удвоенное напр жение, образованное последо45 за 13 двигател , второй полюс и ка питани  - начинает протекат при этом в первьй момент време фазе двигател  прикладываетс  у ное напр жение, образованное п

вывод первого диода 9 подключен к первому полюсу источника питани . Второй 50 нательным включением источника

вывод фазы соединен с вторым полюсом источника питани .

питани  и зар женным до напр ж и конденсатором 10. Это обесп

ет форсированное нарастание то фазе двигател . По окончании ф 55 Рующего импульса второй ключев

На фиг. 2 показано изменение напр жени  и тока в следующих точках схемы: 15 - на первом входе компаратора , 16 - на втором входе компаратора , 17 - на его выходе, 18 - на выходе формировател  импульсов, 19 на фазе двигател , 20 - ток в фазе двигател .

Устройство работает следующим образом .

После включени  питани  конденса- т.ор 10 зар жаетс  от источника питани  Uf, по цепи: первьй полюс источника питани  и, первьй диод 9, конденсатор 10, второй диод 11, датчик 12 тока, фаза 13 двигател , второй полюс источника питани  U,, . Изменение положени  ротора двигател  не происходит, так как зар д конденса

новременно. На вход компаратора 1 подаетс  управл ющий сигнал, амплитуда которого задает ток в фазе 13 двигател . Управл ющий- сигнал сравниваетс  с сигналом обратной св зи, ко- торьй снимаетс  датчиком 12 тока, опт- роном 8 и усиливаетс  усилителем 5 посто нного тока. Так как ток в фазе 13 после зар да конденсатора 10 отсутствует , то на выходе компаратора 10 по вл етс  сигнал, которьй усиливаетс  первым предварительным усилителем 3 и открывает первый ключевой элемент 6.

Одновременно сигнал с выхода.компаратора 1 поступает на вход формировател  2 импульсов. На выходе формировател  2 импульсов формируетс  импульс длительностью Г , которьй усиливаетс  вторым предварительным усилителем 4 и открывает второй ключевой элемент 7 на врем  форсирующего импульса . Открывание ключевых элементов 6 и 7 происходит одновременно, диоды

9 и 11 закрываютс . По цепи; первьй полюс источника питани , первьй ключевой элемент 6, конденсатор 10, зар женный до напр жени  Up, второй ключевой элемент 7, датчик 12 тока, фаза 13 двигател , второй полюс источника питани  - начинает протекать ток, при этом в первьй момент времени к фазе двигател  прикладываетс  удвоенное напр жение, образованное последонательным включением источника

питани  и зар женным до напр жени  и конденсатором 10. Это обеспечивает форсированное нарастание тока в фазе двигател . По окончании форси- 55 Рующего импульса второй ключевой

элемент 7 закрываетс , ток продолжает течь по цепи: первьй полюс источника питани , первьй ключевой элемент 6, открытьй второй диод 11, датчик

13

t2 тока, фаза 13 двигател , второй полюс источника питани . Компаратор 1 осуществл ет непрерывное сравнение сигнала обратной св зи, амплитуда которого пропорциональна току в фазе 13, с управл ющим сигналом.

После того как ток в фазе 13 достигнет требуемой величины, сигнал на выходе компаратора 1 снимаетс , ключевой элемент 6 закрываетс . В фазе 13 возникает ЭДС самоиндукции Ер, котора  прикладываетс  последовательно с источником питани  Up к конденсатору 10.

Ток в фазе 13 поддерживаетс  за счет зар да конденсатора 10. Как только ток в фазе 13 станет меньше заданного , компаратор 1 вырабатывает сигнал, который открывает первый 6 и второй 7 ключевые злементы, и весь процесс повтор етс .

В результате коммутации первого 6 и второго 7 ключевых элементов ток в фазе 13 поддерживаетс  в соответст- ВИИ с заданным, который определ етс  управл ющим сигналом на входе компаратора 1. Таким образом осуществл етс  преобразование непрерывного входного изменени  тока в последователь- ность широтно-модулированных импульсов напр жени .

По окончании управл ющего сигнала на входе компаратора 1 первьш 6 и вто рой 7 ключевые элемента закрываютс . Конденсатор 10 зар жаетс  до напр жени  Е + Un под действием ЭДС самоиндукции фазы 13, включаемой последовательно с источником питани . Включение конденсатора 10 в разр дную цепь фазы 13 обеспечивает ускоренное спадание тока.

С приходом нового управл ющего сигнала на вход компаратора 1 первьш 6 и второй 7 ключевые элементы открываютс . По цепи: первый полюс источника питани , первый ключевой элемент 6, конденсатор 10, зар женный до напр жени  Е + Up, второй ключевой элемент 7, датчик 12 тока, фаза 13 двигател , второй полюс источника питани  - начинает протекать ток.К фазе 13 двигател  прикладьгоаетс  напр жение Е р + 2и„, образованное последовательным включением источника питани  с напр жением U и конденсате-

ю 5

зар женного до напр жени  Е +

1 , CUClpn/IVCnnui VJ д-1

+ Up. Весь процесс повтор етс .

Такое построение предлагаемого устройства обеспечивает более ускоренное нарастание тока в фазе 13 двигател  по сравнению с известным ,у которого форсирующее напр жение равно Е + и„, что повьшает быстродействие

с л привода.

5

5 Q

0

5

0

Устройство дл  управлени  шаговым двигателем имеет более высокую точность формировани  тока в фазе двигател  за счет наличи  обратной св зи по току, котора  позвол ет осуществить изменение тока в фазе двигател  по определенному закону (например, синусои дальному), что улучшает плавность движени , повьш ает точность шагового привода.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  управлени  шаговым двигателем, содержащее источник посто нного напр жени  и каналы управлени  по числу фаз двигател , каждьй из которых включает в себ  первый и второй ключевые элементы, соединенные последовательно первый диод, конденсатор и второй диод, соединенные последовательно с фазой двигател , при этом первый ключевой элемент соедин ет первый полюс источника посто нного напр жени  с общей точкой конденсатора и второго диода, второй ключевой элемент шунтирует конденсатор и второй диод, а фаза двигател  соединена с вторым полюсом источника посто нного напр жени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и плавности движени , в каждый канал управлени  введены датчик тока, компаратор и формирователь импульсов, св занные выходами соответственно с управл ющими входами первого и второго ключевых элементов, при этом вход формировател  импульсов соединен с выходом компаратора , первьй вход которого св - . зан с датчиком тока, второй вход  вл етс  входом задани  тока фазы, вывод первого диода соединен с первым полюсом источника посто нного напр жени .

   15

   Фиг.2