SU1511844A1 - Устройство дл управлени @ -фазным шаговым двигателем с дроблением шага - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в прецизионном шаговом электроприводе. Цель изобретени  - увеличение результирующего момента, повышение его равномерности и повышение точности отработки дробных шагов. Устройство содержит стабилизаторы 1 тока по числу фаз M двигател , преобразователь 2 код-аналог, источник 3 опорного напр жени , реверсивный счетчик 4, реверсивный распределитель 5 импульсов, M групп ключей 6 с К ключами в каждой группе, где К=M/2 при четных M и К= M+1 /2 при нечетных M, M+1-ю и M+2-ю группы ключей с двум  ключами в каждой группе, M+3-ю группу ключей с 2К-3 ключами и 2К-4 шин управлени  режимами. Это позвол ет при помощи изменени  кодов на управл ющих шинах обеспечить M-2 /2 режимов дроблени  шага при четных M и M-1 /2 режимов при нечетных M. Дополнительно обеспечиваемые режимы обладают большим результирующим моментом, большей равномерностью его распределени  по полю, а также повышенной точностью отработки дробных шагов. 8 ил.

Description

тт т„«f« .

СП

с

4

jj j- I y.f У.2 1.1гк-з)у.(

ри.г i

. 15

Изобретение относитс  к технике управлени  электрическими машинами и может быть использовано в прецизионном шаговом электроприводе.

Цель изобретени  - повышение точности отработки шагов, увеличение момента и повьш1ение его равномерности .

На фиг. 1 показана функциональна  схема устройства применительно к га- фазному шаговому двигателю; на фиг. 2-4 - то же, применительно соответственно к 5-, 6- и 8-фазным двигател м; на фиг. 5-7 - номограммы результирующих моментов применительно к 5-, 6- и 8-фазным двигател м; на фиг. 8 - временные диаграммы функционировани  устройства применительно к 5-фазному двигателю при коэффициенте дроблени  основного шага .

Устройство содержит (фиг. 1) стабилизаторы I.l-l.m тока по числу m фаз двигател , преобразователь 2 код - аналог, источник 3 опорного напр жени , реверсивный счетчик 4, подключенный пр мыми выходами разр дов , кроме старшего, к входам преобразовател  2 код - аналог, ревер- сивньй распределитель 5 импульсов, подключенный входами к выходам за- ема и перецоса счетчика 4, m групп 6.1-6.т кдачей-с К ключами в каждой

., та группе, где К г при четных m и К

m+I

--- при нечетных т, выходы -которых в каждой группе объединены и .подключены к входам соответствующих стабилизаторов I.l-6.m тока, а их управл ющие входы подключены со сдви гом на один канал к смежньш выходам реверсивного распределител  5 импульсов, аналоговьй вычитатель 7, (т+1)-ю 8.1 и (т+2)-ю 8.2 группы ключей с двум  ключами в каждой группе. Выход (т+1)-й группы 8.1 ключей соединен с сигнальныг-ш входами первых ключей каждой из m групп б,.т ключей. Управл ющие входы первых ключей (m+I)-и и ()-й групп 8.1 и 8.2 ключей, подключены к инверсному , а управл ющие входы их вторых ключей - к пp мo ry выходам старшего разр да реверсивного счетчика 4.Сиг- нальный вход первого ключа (т+1)-й .группы 8.1 соединен.с первым входом аналогового вычитател  7 и выходом

4

преобразовател  2 код - аналог, Сиг- наль.ные входы второго ключа (т+1)-й группы 8.1 и первого ключа (т+2)-й

группы 8.2 соединены с источником 3 опорного напр жени  и вторым входом аналогового вычитател  7, выход которого соединен с сигнальным входом второго ключа (т+2)-й группы 8.2.

Выходы ключей (т+2)-й группы 8.2 соединены с сигнальными входами первого (9.1), третьего (9.3), п того (9.5),.. ., (9. (2К-3))-го ключей .дополнительно введенной (т+3)-й группы 9. Выходы с первого по (2К-4)-й ключей (т+3)-й группы 9 попарно соединены между собой и подключены соответственно к сигнальным входам с второго по (К-1)-й ключей каждой

из m групп ключей 6, а управл ющие входы соединены с шинами У.1-У.(2К-4) управлени  режимом. Сигнальные входы второго (9.2), четвертого (9.4), шестого (9.6),...,(9.(2К-4))-го клю- .чей (т+3)-й группы 9 соединены с ши-i ной и-сточника 3 опорного напр же- ни . Выход (2К-3)-го ключа (т+3)-й группы 9 соединен с сигнальными входами всех ключей m групп ключей б, а управл ющ1ш вход - с (2К-4)-й шиной У.(2К-4) управлени  режимом.

Устройство, например, в случае управлени  5-фазным щаговым двигателем при коэффициенте дроблени  шага и числе уровней модул ции .токов фаз работает следующим образом .

В исходном состо ний устройства

на пр мых разр дных выходах (например 1р, 2р, Зр на фиг. 2) счетчика 4 присутствуют нулевые логические потенциалы, а на инверсном выходе старшего его разр да - единичньш потенциал . При этом на выходе преоб ра- зовател  2 код - аналог имеетс  нулевой потенциал, а на выходе аналогового вычитател  7 - максимальный

потенциал Е , . В открытом состо нии наход тс  первые ключи из групп 8.I

и 8.2 На первом выходе распределител  5 присутствует еднничньй логический потенциал, а на всех остальных выходах - нулевой логический по- тенциал. Благодар  этому в открытом состо нии наход тс  также первьй ключ из группы 6.1, третий ключ из гругшы 6.4 и второй ключ из группы .6,5„ В первом режиме управлени  уст515

ройством, при котором к шине У.1 подаетс  единичный потенциал, а к шине У.2 - нулевой потенциал, в открытом состо нии находитс  также ключ 9.1. В результате этого фазы Ф1-Ф4 двигател  и стабилизаторы 1.1-1.4 наход тс  в обесточенном состо нии, а по фазе Ф5 через стабилизатор 1.5 протекает максимальный ток I.,. Такое

п

же исходное состо ние фаз обеспечиваетс  та1сже при втором режиме уп- р авлени , когда У. , У.. Этому исходному состо нию соответствуют точки О на фиг. .5-7.

Импульсы управлени  с частотой f от внешнего генератора (не показан) поступают на один из входов в (условное движение Вперед) или Н (условное движение Назад) двоичного реверсивного счетчика 4, коэффициент пересчета К которого выбираетс  равным требуемому коэффициенту Р дроблени  основного шага. Двоичный код, вырабатываемьй на пр мых выходах разр дов счетчика 4, кроме старшего разр да, преобразователем 2 код - аналог преобразуетс  при движении Вперед в ступенчато нарастающее напр жение. Аналоговый вычитатель 7 преобразует это напр жение в ступенчато убывающее напр жение.

Коды, вырабатываемые на пр мом и инверсном выходах старшего разр да счетчика 4 (например, Зр на фиг.2 обеспечивают соответствующее переключение ключей групп 8.1, 8.2 и коммутацию выходных напр жений преобра- зовател  2 код - аналог и аналоговог вычитател  7. Благодар  этому на .выходах ключей групп 8.1 и 8.2 формируютс  ступенчато нарастающее Ugj и ступенчато убывающее Ug напр жени : ( фиг. 8). Напр жение Ug, непосред- ственно, а напр жение . через соответствующие а1ючи 9 (в зависимости от кода, приложенного к управл ющим режимом шинам У) поступают к входам определенных выходных ключей 6.

Реверсивный распределитель 5 импульсов переключаетс  от выходных сигналов Заем и Перенос счетчика 4 (в зависимости от направлени  движени ) и своими выходными сигналами и. .-Uc „, обеспечивает коммутацию клюuJi I О« П(

чей групп 6.1-6.т и поочередное подключение преобразовател  2 код - аналог, аналогового вычитател  7 nipi

46

источника 3 опорного напр жени  к соответствующим стабилизаторам 1.1- 1.га тока. При этом в фазах двигател  формируютс  ступенчато измен ющиес  токи i((j|j. Число уровней квантовани  (модул ции) токов в каждой фар зе получаетс  равным N . При по

ступлении импульсов в счетчик 4 результирующий момент поочередно прини-. мает положени , указанные на фиг.5-7 в виде точек 1, 2, 3,... В результате этого вал двигател  вращаетс 

с дробными шагами.

Изменение направлени  движени  обеспечиваетс  сменой подачи тактовых импульсов на входы реверсивного счетчика 4.

Изменение режима дроблени  шага производитс  сменой кода на управл ющих пшнах У.1-У.(2К-4). В случае управлени  6-фазным двигателем (фиг. 3 и 6) первый режим обеспечиваетс  при У. и У. (аналогично управлению 5-фазным- двигателем). В случае управлени  7- и 8-ми фазными двигател ми (фиг. 4 и 7) первый режим обеспечиваетс  при У, и У.2

У.., второй режим - при У.1 У. и У.., третий режим - при У.. и У... Циклограммы формируемых ступенчатых фазных токов при первом и втором режимах дл  представлены на фиг. 8 в виде объединенных временных диаграмм (i,, )

В общем случае число возможных

т-2 режимов управлени  равно при четтп-1 „

ных m и -«- при нечетных т. При всех

значени х m первые режимы управлени  аналогичны описанным дл  прототипа режимам.

Число тактов переключени  выходных каналов распределител  5 импульсов выбираетс  равным числу га фаз .шагового двигател .

Стабилизаторы I.l-l.m тока обеспе- чнвают заданные токи в обмотках двигател  независимо от изменений на- пр жени  питани  и сопротивлени  фаз ;шагового двигател .

i Особенност ми дополнительно -обеспечиваемых предлагаемым устройством режимов  вл ютс  тенденци  увеличени  по модулю векторов результирующих моментов двигателей с ростом числа

m фаз (фиг. 5-7), повьтение равномерности распределени  по полю этих моментов и повышение точности отработки дробных шагов„

Все эти особенности в итоге спо- собствуют повьш1ению плавности хода и улучшению качества движени  шаговых двигателей с числом фаз .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  управлени  го-фазным шаговым двигателем с дроблением шага, содержащее стабилизаторы тока по числу фаз двигател , преобразователь код - аналог, источник опорного Напр жегш , реверсивный счетчик, подключенный пр мыми выходами разр дов , кроме старшего, к входам преобразовател  код - аналог, реверсив- ньй распределитель импульсов, под- кшоченньй входами к выходам заема и переноса счетчика, m групп ключей с двум  ключами в каждой группе, выходы которых в каждой группе объединены и подключены к входам соответствующих стабилизаторов тока, а их управл ющие входы подключены к смежным выходам реверсивного распределител  импульсов, аналсговьй вычита тель, ()-ю и (т+2)-ю группу клю- ней с двунЯ юиочами в.каждой группе , причем выход (т+1)-й группы ключей соединен с сигнальными входами первых ключей каждой из m групп ключей , управл ющие входы первых ключей (т+1)-й и (т+2)-й групп ключей подключены к инверсному, а управл ющие рходы их .вторых ключей - к пр мому выходам старшего разр да реверсивного счетчика, сигнальный вход перво- .го ключа (т+1)-й группы соединен с первым входом аналогового вьиитател 

   и выходом преобразовател  код - аналог , сигнальные входы второго ключа (т+1)-и труппы и первого ключа

   (т+2)-й группы соединены с источником опорного напр жени  и вторым входом аналогового вычитател , выход которого соединен с сигнальным входом второго ключа (т+2)-й группы,

   отличающеес  тем, что, с целью увеличени  результирующего момента , повышени  равномерности его распределени  по полю и повышени  точности отработки дробных шагов,

   дополнительно введены (т+3)-  группа из 2К-3 ключей, 2К-4 шин управлени  режимом дроблени , в каждую из m групп ключей дополнительно введены К-2 ключей, подключенных выходами к

   входу соответствующего стабилизатора тока, а управл ющими входами - к

   смежным выходам реверсивного распре ,, га делител  импульсов, где К при.

   четгагх m и-К при нечетных т,

   причем выходы ключей (т+2)-й группы соединены с сигнальными входами первого , третьего, п того,...,(2К-3)-го ключей (т+3)-й группы, выходы с первого по (2К-4)-й ключей (т+3)-й группы попарно соединены между собой и подключены соответственно к сигнальным входам с второго по (К-1)-й ключей каждой из m групп ключей, а

   управл ющие входы соединены с шинами управлени  режимом с первой по (2К-4)-ю соответственно, сигнальные входы второго, четвертого, шестого , ,.,, (2К-4)-го ключей (го+3)-й группы соединены с шиной источника опорного напр жени , выход (2К-3)-го ключа (т+3)-й группы соединен с сигнальными входами всех К-х ключей m групп ключей, а управл ющий вход г с

   (2к-4)-й шиной управлени  режимом.

   .В I .«

   .П

   Фаг. г

   010.3

   ..s T.f/

   1сраза

   2сразо

   Фаг.

   5сраэа

   сроза

   Зфазв

   Фиг. 5

   т фаза

   2 фаза

   Зфаза

   Фиг.7

   6 срази

   5(pffja

   Фиг. 6

   ЙФЙЗСГ

   7сраза

   Вфаза

   5фаза

   Цфаза

   фиг. 8

   реВерс