SU1658364A1

SU1658364A1 - Устройство дл управлени @ -фазным шаговым двигателем

Info

Publication number: SU1658364A1
Application number: SU894718492A
Authority: SU
Inventors: Александр Абрамович Рывкин; Сергей Владимирович Кольцов; Геннадий Анатольевич Якименко
Original assignee: Специальное конструкторское бюро технологического оборудования
Priority date: 1989-07-11
Filing date: 1989-07-11
Publication date: 1991-06-23

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл управлени шаговым двигателем с электрическим дроблением шага. Цель изобретени состоит в повышении экономичности и надежности. Контролируетс ток Лазы двигател , подключенной к мостовому усилителю мощности, и обеспечиваетс задержка замыкани следующего ключа до запирани ранее включенного , чем предотвращаетс по вление сквозного тока. 4 ил.

Description

Изобретение относитс к управлению электрическими машинами и может быть использовано дл управлени многофазным шаговым двигателем с электрическим дроблением шага в системах автоматизированного электропривода.

Цель изобретени - повышение экономичности и надежности устройства.

На фиг.1 представлена структурна схема устройства на фиг.2 - схема управлени ключевым усилителем мощности полумостовой схемы; на фиг.З - схема управлени ключевым усилителем мощности мостовой схемы, на фиг.4 - диаграммы напр жений на выходах элементов устройства.

Устройство дл управлени га-фазным шаговым двигателем содержит двоичный реверсивный счетчик 1, соединенный входами с шинами сброса 2, реверса 3 и низкочастотных импульсов тактировани 4, выходами подключенный к первой группе адресных входов

посто нного запоминающего устройства 5, соединенного выходами с входами циЛроаналогового преобразовател 6, счетчик 7 по модулю га, подключенный входом к шине 8 высокочастотных импульсов тактировани , а выходами - к другой группе адресных входов посто нного запоминающего устройства 5 и входам дешифратора 9, а также m каналов управлени , каждый из которых содержит аналоговый ключ 10, соедин ющий выход цифроаналогового преобразовател 6 с первым входом регул тора тока 11, выполненного в виде стробируемого компаратора с запоминанием сигнала на выходе, ключевой усилитель 12 мощности (ключ), подключенный входами к шинам 13 и 14 источника питани (на чертеже не показан). К выходу усилител 12 подключены последовательно соединенные фаза 15 двигател и датчик 16 тока, выход которого подсоединен к второму входу регул то (Л

о

С71

00 СО

0

pa 11 тока, выход которого св зан с информационным входом D-триггера 17, соединенного выходом с информационным входом D-трнггера 18. Управл ющие входы аналогового ключа 10 и регул тора 11 тока объединены с инверсными динамическими тактовыми входами записи D-триггеров 17 и 18 и подключены к соответствующему выходу дешифратора 9. Выходы D-триггеров 17 и 18 всех каналов управлени подключены к адресным входам посто нного запоминающего устройства 19, выходы которого подсоединены к управл ющим входам со- ответствующих усилителей 12 мощности. Полумостовой усилитель 12 мощности (см. фиг.2) включает ключи 20 и 21 и обратные диоды 22 и 23.

Мостовой усилитель мощности (см. фиг.З) состоит из ключей 24-27 и обратных диодов 28-31.

Устройство дл управлени тп-фаэ- ным шаговым двигателем работает следующим образом.

В начальный момент на шину 2 подаетс сигнал установки устройства в исходное состо ние, по которому счетчик 1 переводитс в нулевое состо ние , и на адресные входы посто нного запоминающего устройства 5 поступает исходный код. Высокочастотные импульсы тактировани с шины 8 подсчитывают с по модулю га счетчиком 7 и сигналы с его выходов поступают на вторую группу адресных входов посто нного запоминающего устройства 5, обеспечива поочередную выборку и подачу на входы цифроаналогового преобразовател 6 m эквивалентных двоичных кодов. При поступлении каждого импульса тактировани по шине 8 дешифратор 9 формирует стробирующий сигнал, который поступает в соответствующий канал управлени . Этот сигнал замыкает один из аналоговых ключей 10 и эталонный сигнал с выхода цифроаналогового преобразовател 6, задающий величину тока в фазе 15 двигател , поступает на вход регул тора тока 11 соответствующего канала управлени . При этом сигнал с выхода дешифратора 9, поступающий на стробирующий вход компаратора, разрешает сравнение значений эталонного сигнала и фактического тока. Регул тор тока 11 вырабатывает логичес- кий сигнал рассогласовани , дл которого уровень логической 1 соответствует превышению сигнала задани над фактическим током.

0

j

5

0

5

0

45

0

По срезу стробирующего сигнала в П-триггер 18 заноситс сигнал с выхода D-трнггера 17, а в D-триггер 17 заноситс сигнал с выхода регул тора тока 1 1 . Таким образом, Г)-триггер 1 7 хранит информацию с выхода регул тора тока 11 в данном такте, а D-триггер 18 - выходной сигнал регул тора тока 11 предыдущего такта управлени . Наличие информации о состо нии выходного сигнала регул тора тока 11 в насто щем и предыдущем тактах управлени позвол ет реализовать такой режим работы силовых ключей 12, при котором изменение направлени тока в фазе 15 двигател производитс через паузу, в которой все силовые ключи отключены . Так, когда фактический ток меньше заданного, на выходах регул тора тока 1 1 и D-триггеров 17 и 18 имеютс сигналы логической 1. Соответствующа фаза 15 двигател через силовые ключи 12 подключаетс к соответствующим шинам источника питани . Когда фактический ток превысит заданное значение , сигнал на выходе регул тора тока 11 примет уровень логического 0 и на выходе D-триггера 17 будет сигнал логического 0, а на выходе D-триггера 18 сигнал логической 1. В этом такте управлени фаза 15 будет отключена от шин источника питани и ток в ней будет спадать. Если к следующему такту выходной сигнал регул тора тока 11 сохранит уровень логического 0, то на входах D-триггеров 17 и 18 будут сигналы логического 0 и фаза 15 будет подключена к шинам источника питани противоположной пол рности. Таким образом , комбинаци выходных сигналов D-триггеров 17 и 18 0-1 или 1-0 вызывает отключение соответствующей фазы 15 двигател от шин источника питани , а комбинаци .0-0 или 1-1 вызывает подключение фазы 15 двигател к соответствующим шинам источника питани . Посто нное запоминающее устройство 19 преобразует код с выходов D-триггеров 17 и 18 в сигналы управлени ключевыми элементами 12. При этом посто нное запоминающее устройство 19 может быть запрограммировано дл управлени различными схемами ключевых элементов (мостовой или полумостовой ) .

При поступлении очередного импульса по шине 4 низкочастотных импульсов тактировани счетчик 1 переводитс в

516

состо ние с другим кодом сигналов на выходах. Периодическое изменение кодов на выходах счетчика 7 обеспечивает поочередное извлечение из посто нного запоминающего устройства 5 и подачу на входы цифроаналогового преобразовател 6 га новых эквивалентных кодов, которые вл ютс последующими уровн ми ступенчато-измен ющихс сигналов задани на токи фаз. Таким образом , поступление импульсов по шине 4 обеспечивает периодическое изменение сигналов задани на токи фаз двигател . Величина периода повторени пропорциональна разр дности счетчика 7 и периоду импульсов на шине 4.

При подаче сигнала на шину 3 реверса счетчик 1 измен ет направление счета, тем самым измен пор док чередовани токов в фазах двигател и направление его движени .

Рассмотрим работу силовых ключей, выполненных по полумостовой схеме при управлении двухфазным шаговым двигателем в соответствии с фиг.2. Здесь кажда фаза 15 двигател подключена к общей точке ключевых элементов 20 и 21, параллельно каждому из которых включены обратные диоды 22 и 23 соответственно . Входы ключевых элементов 20 и 21 подключены к выходам данных ДО...ДЗ посто нного запоминающего устройства 19, к адресным входам которого подключены выходы D-триггеров 17 и 18.

Допустим, на выходах D-триггеров 17 и 18 установлены сигналы логической 1. При этом на выходах данных ДО, Д1 посто нного запоминающего устрой - ства 19 устанавливаютс сигналы логической 1 (см. табл. 1), которым соответствуют открытое состо ние ключевого элемента 21 и закрытое состо ние ключевого элемента 20, и подключение фазы 15 двигател к отрицательной шине 14 источника питани . При превышении током в фазе 15 заданного значени по срезу стробируюцего сигнала на выходе D-триггера 17 устанавливаетс сигнал логического 0, а на выходах ДО и Д1 посто нного запоминающего устройства 19 - сигналы логических 1 и. О соответственно. В данном такте управлени происходит восстановление запирающих свойств ключевого элемента 21, и он закрываетс . Энерги , запасенна в индуктивности фазы 15, разр жаетс через диод 22 на емкости фильтра источника питани . Если в сле

5

0

дующем такте сигнал на выходе регул тора тока не изменитс , на выходе U-триггера 18 установитс сигнал логического 0, а на выходах ДО и Д1 посто нного запоминающего устройства 19 - сигналы логического 0. Ключевой элемент 20 подключит фазу 15 к положительной шине 13 источника питани (см. фиг.4).

Процесс обратного переключени каждой фазы аналогичен описанному выше. Выходным сигналам 0-1 и 1-0 D-триггеров соответствуют отключенные состо - ,1и ключевых элементов 20 и 21, что исключает реким сквозных токов.

При управлении двухфазным шаговым двигателем дл случа , когда силовые ключи выполнены по мостовой схеме (см. фиг.З), фаза 15 шагового двигател и датчик тока 16 соединены последовательно и включены между общими точками ключевых элементов 24, 25 и 26, 27. Параллельно ключевым эле5 ментам включены обратные диоды 28, 29 и 30, 31 соответственно. Управл ющие входы ключевых элементов 24-27 подключены к выходам ДО...Д7 данных посто нного запоминающего устройства 19, к адресным входам АО...A3 которого подключены выходы D-триггеров 17 и 18.

Допустим, на выходах D-триггеров 17 и 18 установлены сигналы логической 1. При этом на выходах данных ДО, Д1, Д2, ДЗ посто нного запоминающего устройства 19 устанавливаютс логические сигналы 0, 1, 1, 0 соответственно (см. табл. 2), которым соответствуют открытые состо ни ключевых элементов 24 и 27 и закрытые состо ни ключевых элементов 25 и 26. Обща точка диодов 28 и 29 (точка А Лазы 15) подключена к шине 13, а обща точка фазы 15 и датчика 16 (точка В) - к шине 14 источника питани .

5 При превышении током в фазе 15 заданного значени по срезу стробирующего сигнс-ша на выходе D-триггера 17 устанавливаетс сигнал логического 0, а на выходах ДО, Д1, Д2, ДЗ посто нного запоминающего устройства 19 - логические сигналы 1, 0, 1, 0 соответственно . В данном такте управлени происходит восстановление запирающих свойств ключевых элементов 24 и 27 и они закрываютс . Энерги индуктивности фазы 15 разр жаетс через диоды 29 и 30 на емкости фильтра источника питани . Если в следующем такте сигнал на выходе регул тора тока не изменит0

5

0

с , на выходе D-триггера 18 установитс сигнал логического 0, а на вы- ходах ДО Д1 Д2, ДЗ посто нного запоминающего устройства 19 - логические сигналы 1,0,0, 1 соответствен- но. При этом ключевой элемент 25 подключит точку А, а ключевой элемент 2Ь - точку В фазы 15 к шинам источника питани 14 и 13 соответственно (см. фнг.4).

Процесс обратного переключени каждой фазы аналогичен описанному. Выходным сигналам 0-1 и 1-0 D-тригге- ров соответствуют отключенные состо - ни ключевых элементов 24-27. Следовательно , данна схема управлени uid- говым двигателем позвол ет повысить надежность управлени за счет исключени режима сквозного тока и уменьшени потери в силовых ключах. Име простую схему, устройство управлени в то же врем обладает расширенными функциональными возможност ми и способно работать с различными варианта- ми силовых схем, что расшир ет область его применени .

Claims

Формула изобретени

Устройство дл управлени т-фазным шаговым двигателем, содержащее двоичный реверсивный счетчик, соединенный входами с шинами сброса, реверса и низкочастотных импульсов тактировани , а выходами подключенный к первой группе адресных входов посто нного запоминающего устройства, соединенного выходами с входами цифроаналогово- го преобразовател , счетчик по моду

5

0

0

5

лю т, подключенный входом к шине высокочастотных импульсов тактировани , а выходами - к другой группе адресных входов посто нного запоминающего устройства и входам дешифратора, и m каналов управлени , каждый из которых . содержит аналоговый ключ, соедин ющий выход цифроаналогового преобразовател с первым входом регул тора тока , выполненного в виде стробируемого компаратора с запоминанием сигнала на выходе, ключевой усилитель мощности, подключенный входами к шинам двупо- л рного источника питани , а выходом - к последовательно соединенным фазе двигател и датчику тока, выход датчика тока подключен к второму входу регул тора тока, управл ющие входы аналогового ключа и регул тора тока объединены и подключены к соответствующему выходу дешифратора, отличающеес тем, что, с целью повышени экономичности и надежности, введено второе посто нное запоминающее устройство и в каждый канал управлени введены два D-триггера, информационный вход первого из них подключен к выходу регул тора тока, а второго - к выходу первого D-триггера , тактовые входы D-триггеров объединены и подключены к управл ющему входу регул тора тока, адресные входы второго посто нного запоминающего устройства подсоединены к выходам D-триггеров всех каналов управлени , а выходы подключены к управл ющим входам соответствующих ключевых усилителей мощности.

Таблица прожига ПЗУ дл полумостовой схемы

Адрес

Данные Адрес I Данные Адрес Данные Адрес

Таблица 1

Данные

Таблица прожига ПЗУ дл мостовой схемы

Адрес

0000 0001 ООН) 0011

: I Данные I Адрес Данные I Адрес I Данные I Адрес I Данные

100110010100

100101010101

100101010110

100101100111

010110011000

010101011001

0101010-11010

01010 Л 01011

01011001 1100 01010101 1101 01010101 1110 01010110 1111

0110100 0110010 0110010 0110011

2

J

It

-

10 Таблица

1100 1101 1110 1111

01101001 01100101 01100101 01100110

f

ФигЬ