SU1374179A1 - Устройство дл управлени шаговым двигателем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области систем дискретного привода станков с числовым программным управлением. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечени  всех возможных симметричных и несимметричных режимов одно- и разнопол рных коммутаций фаз трехфазного шагового двигател . Устройство дл  управлени  шаговым двигателем содержит распределитель импульсов, две группы усилителей мощности, по три усилител  в каждой группе, два разнопол рных источника питани , обшую шину всех источников питани , шины Строб , Строб 2 , две группы мультиплексоров , по три в каждом, элементы И-НЕ, ИЛИ-НЕ, два трехпозиционных переклю-- чател , счетчик импульсов с входными шинами тактировани , реверса и установки в начальное состо ние, двоичный счетчик в своем составе содержит четырехразр дный счетчик, четьфех- входовый злемент И-НЕ, два двухвходо- вых элемента И-НЕ, три одновходовых инвертора, RS-триггер. Преимущество изобретени  состоит в возможности оперативно измен ть (в определенном диапазоне) величину шага и результирующего момента на валу шагового двигател , а также энергетические и динамические характеристики привода в целом. 7 нл. (Л &д vl j;

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  многорежимного однопол рного и разнопол рного управ лени  трехфазным шаговым двигателем в системах дискретного привода станков с числовым программным управлением .

Целью изобретени   вл етс  расши- рение функциональных возможностей устройства путем обеспечени  всех возможных симметричных и несимметрич ных режимов одно- и разнопол рной коммутаций фаз трехфазного шагово- го двигател .

На фиг.1 представлена структурна  схема устройства дл  управлени  шаговым двигателем; на фиг.2 - временные диаграммы функционировани  его отдельных узлов при одном из раз нопол рных режимов управлени ; на фиг.З - номограммы электрических положений векторов электромагнитных моментов шагового двигател  при од- нопол рных режимах коммутации фаз; на фиг.4 - то же, при разнопол рных режимах коммутации фаз; на фиг.З - таблица 1 управлени  и режимов переключени  фаз; на фиг.6 - таблица 2 управлени  и режимов переключени  фаз; на фиг.7 - функциональна ,схема счетчика; на фиг.8 - временла  диаг грамма функционировани  счетчика 8.

Устройство содержит (фиг.1) первый EJ., и второй ЕСТ.источники питани  силовой части с противоположной пол рностью, источник питйни  логической части Е, распределитель 1 импульсов и две группы ключев лх уси- лителей 2.1-2.3 и 3.1-3.3, средние точки 4.1-4.3, первые выходы фазных.обмоток 5.1-5.3 шагового двигател , первую общую шину 6.1 усилителей мощности, вторую общую шину 6.1, вторые выводы фазных обмоток 5.1-5.3 двигател , общую шину 7 устройства , распределитель импульсов содержит четырехзар дный счетчик 8 импульсов с шинами установки в исходное состо ние УСТ.О, тактировани  Т и реверса Рев., первый 9 и второй 10 трехпозиционные переключател  режима коммутации фаз, логические элементы И-НЕ 11, ИШ-НЕ 12, первую 13.1-13.3 и вторую 14.1-14.3 группу мультиплексоров, четыре канала на один с соответствующими шинами стробировани  Строб 1 и Строб 2

-

ю 5

20 25 30

Q дс

35

0

5

Реверсивный счетчик 8 с модулем пересчета содержит (фиг.5) базовый-, реверсивный счетчик 15 с модулем пересчета , логические , элементы И-НЕ 16 и 17, инвертор 18, D-триггер 19 и элемент ИЛИ-НЕ 20, инверторы 21 и 22.

Устройство работает следующим образом.

Перед созданием каждого из возможных режимов коммутации фаз трехфазного шагового двигател  двоичньШ счетчик 8 по команде Уст. О устанавливаетс  в нулевое исходное состо ние . В зависимости от требуемого направлени  вращени  двигател  к шине Реверс счетчика 8 прикладываетс  нулевой или единичный логический уровень потенциала. В зависимости от требуемого режима коммутации фаз трехпозиционные переключатели 9 и 10 устанавливаютс  в соответствующие положени , а к стробирующим входам Строб 1 и Строб 2 соответственно мультиплексоров 13 и 14 при- кладаваютс  единичные или нулевые логические уровни потенциалов (см. табл.1 и табл.2 соответственно на фиг.5 и 6).

Режимы однопол рной коммутации фаз создаютс  при приложении единичного (1) уровн  потенциала (равного напр жени  источника питани  логической части Е) к шине тробиро- вани  одной из групп мультиплексоров и нулевого (О) уровн  потенциала к шине стробировани  другой группы мультиплексоров (фиг.З и 5). При этом на выходах тех мультиплексоров, к входам стробировани  которых приложены единичные потенциалы, возникают нулевые потенциалы, которые поддерживают соответствующие три ключа усилител  мошрости в посто нно запертых состо ни х. Это приводит к работе остальных трех ключей усилител  только от одного из источников питани  силовой части и в результате - к протеканию фазных токов через обмотки управлени  двигател  только в одном направлении. Режим и поочеред- ность переключени  фаз при однопол р- ном управлении создаетс , как видно из табл.1, в зависимости от пор дка приложени  логических потенциалов к шинам стробировани  Строб 1 и Строб 2 мультиплексоров.

Режимы разнопол рной коммутации фаз обеспечиваютс  при нулевых потенциалах на стробирующих шинах обеих групп мультиплексоров (фиг.4 и 6). При этом в процессе функционировани  устройства участвуют оба источника питани , и благодар  этому в обмотках управлени  двигател  в определенной последовательности протекают фазные токи как в одном, так и в другом направлени х. На фиг.2 представлены в качестве примера временные диаграммы функционировани  отдельных элементов и узлов устройства в одном из разнопол рных режимов, указанном на первой строке табл.2 (фиг.6).

В св зи с тем, что мультиплексоры 13 и 14 управл ютс  от 3-го и 4-го разр дов счетчика 8, а их определенные информационные входы через переключатели 9 и 10 подключаютс  к посто нным (нулевым или единичным) уровн м потенциалов или же к выходам 1-го и 2-го разр дов этого же счетчика 8, то смена их выходных потенциалов и, следовательно, соответст- йующие переключени  ключей 2 и 3 усилител  мощности и управл ющих фаз двигател  в 12-тактных режимах коммутации (перва  строка в табл.2) происход т при поступлении каждого тактирующего импульса на вход Т счетчика 8, в 6-тактньгх режимах (треть  строка табл.1, втора  и треть  строки табл.2) - через один импульс, а в 3-тактных режимах (перва  и втора  строки табл.1, с четвертой по седьмой строки табл.2) - через три импульса .

В каждом из этих режимов, работы после двенадцати тактов работы счетчик 8 благодар  своей внутренней логической структуре автоматически обнул ет с ,

Обратные пор дки переключени  фаз шагового двигател  обеспечиваютс  аналогично. Реверс производитс  изменением направлени  пересчета счетчика 8 (при изменении потенциала на его шине Реверс).

Реверсивный счетчик 8 (фиг.7) с модулем 12 строитс  по известным обобщенным принципам построени  счетчиков с произвольным модулем счета. Здесь отличие заключаетс  лишь в том, что в качестве базового использован реверсивный двоичный счетчик 15 с модулем пересчета 16, а дл 

обеспечени  реверсивного режима пересчета дополнительно содержит элементы 16-2 2.

Двоичный реверсивный счетчик 8 по модулю работает следующим образом.

При пр мом счете, когда счетчик 15 работает на суммирование (к шине

Реверс приложена логическа  1, временна  диаграмма на фиг.6) ко всем его информационным входам D1- D4 приложено напр жение логического О.

При достижении счетчиком 15 состо ни  1011, фиксируемого элементом И 16, с задержкой на один период следовани  счетных импульсов Т (осуществл емой триггером 19) производитс  установка счетчика 15 в состо ние О путем параллельной записи через входа D1 -D4.

При обратном пор дке счета к шине реверса приложено напр жение лог.0

счетчик 15 работает на вычитание, а на входах D1-D4 приложен двоичйый код 1011. В этом случае при достижении счетчиком 15 состо ни  0000, фиксируемого выходом переноса СО, с

задержкой на один такт (с помощью триггера 19) производитс  установка счетчика 15 в состо ние 1011 путем записи кода через входы D1-D4 во внутренние триггеры счетчика 15.

35

Claims (1)

1. I Формула изобретени 

   Устройство дл  управлени  шаговым двигателем, содержащее первый источник питани  силовой части, распределитель импульсов, состо щий из счетчика импульсов, имеющего входные шины тактировани , реверса и установки в исходное состо ние, первую группу из трех мультиплексоров, соединенных своими выходами с управл ющими входами усилителей мощности первой группы, коммутирующих фазовые обмотки шагового двигател , отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем обеспечени  всех возможных режимов симметричной и несимметричной, одно- и разнопол рной коммутаций обмоток трехфазного шагового двигател , дополнительно содержит второй источник питани  силовой части противоположной пол рности по отношению к первому, вторую группу из трех муль

   титшексоров, элементы ИЛИ-НЕ и И-НЕ, два трехпозиционных переключатеп  режимов коммутации фаз, шинь: Строб 1 Строб 2 и общую шину, втора  группа усилителей подключена ю второму источнику питани  силовой части, выходы которых подключены к точкам соединени  фазных обмоток шагового двигател  и выходов соответствующих усилителей мощности первой группы, выход каждого из мультиплексоров второй группы соединен с управл ющим входом соответствующего усилител  мощности второй группы, первые управ л ющие входы мультиплексоров первой группы соединены с шиной Строб I, первые управл ющие входы мультиплек соров второй группы соединены с шиной Строб 2, вторые и третьи управ л ющие входы мультиплексоров обеих групп объединены и подключены соответственно к выходам третьего и четвертого разр дов двоичного счетчика, первые информационные входы соответ- ственно первых, вторых и третьих мультиплексоров обеих групп соединены с общей шиной и с первыми выводами обоих трехпозиционных Переключателей , вторые информационные входы соответственно первого, второго и третьего мультиплексоров первой группы соединены с выходом элемента И-НЕ, третьи информационные входы соответ - ственно первого, второго и третьего мультиплексоров первой группы соединены с первыми входами элементов И-НЕ и ИЛИ-НЕ и с общим выводом перт вого трехпозиционного переключател , вторые информационные входы соответ- ственно первого, второго и третьего мультиплексоров второй группы соединены с источником питани  элементов И-НЕ, ИЛИ-НЕ и с вторыми выводами обоих трехпозиционных переключателейJ третьи информационные входы соответ-, ственно первого, второго и третьего мультиплексоров второй группы соединены с выходом элемента ИЛИ-НЕ, третьи выводы обоих трехпозиционных переключателей соединены с выходами соответственно первого и второго вы- ходных разр дов счетчика импульсов вторые входы элементов И-НЕ, ИЛИ - НЕ соединены с общим выводом второго трехпозиционного переключател .

   J l fn I .

   3tl

   I

   l

   1 I I M I M I M I I I I ill I I I I I I I I I { M M /

   l

   (

   rk

   nnnnnnnnnnnnnnn

   etiixll

   t

   Bb/x.1i Cf3.1

   П П П П

   /J.

   s

   ДЗ

   «/

   /«,

   .1

   / 5.3

   -d(f.-.

   // -/.-3

   ill

   rk

   n

   t

   П n П

   liL

   J1

   i

   Т

   peaepc фиё.2

   -2.-3)

   . /;

   .

   f. 5

   ,-3

   .-t

   .-г. З

   . 2

   .,-2

   , г

   .-г

   -/

   qffuff.

   0ue.S