SU1663737A1

SU1663737A1 - Device for control over stepping motor

Info

Publication number: SU1663737A1
Application number: SU894712595A
Authority: SU
Inventors: Евгений Федорович Володкович; Виктор Семенович Вырвич; Юрий Иванович Жилинский; Петр Иванович Полетаев
Original assignee: Предприятие П/Я А-3327
Priority date: 1989-07-03
Filing date: 1989-07-03
Publication date: 1991-07-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике, а именно к управлению шаговыми двигател ми. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей путем контрол большего числа типов неисправностей. Устройство в каждом канале содержит первый 7 и второй 8 ключи, подключающие через первый датчик тока 14 фазу двигател 9 к шинам 10, 11 источника питани , два диода 12, 13, второй датчик тока 15, суммирующий усилитель 16 и регул тор тока 17, а также общие дл пары каналов, работающих в противофазе, компараторы нижнего уровн 20 и верхнего уровн 19, суммирующие резисторы 21 и 22 и общие дл всех каналов управлени элемент ИЛИ 23 и источник сигналов управлени 18. Сигналы тока с фаз двигателей, работающих в противофазе, складываютс и сравниваютс с пороговыми значени ми, что позвол ет контролировать неисправности устройства, привод щие к изменению величины и формы тока в обмотках шагового двигател . 3 ил.The invention relates to electrical engineering, in particular to the control of stepper motors. The purpose of the invention is to expand the functionality by controlling a larger number of fault types. The device in each channel contains the first 7 and second 8 switches, connecting the phase 9 of the engine 9 to the buses 10, 11 of the power supply through the first current sensor 14, two diodes 12, 13, the second current sensor 15, the summing amplifier 16 and the current regulator 17, and also common for a pair of channels operating in antiphase, low level comparators 20 and upper level 19, summing resistors 21 and 22, and OR 23 and a source of control signals 18 common to all control channels. The current signals from the phases of motors working in antiphase add up and compared with threshold values. This allows you to control device malfunctions that lead to a change in the magnitude and shape of the current in the stepper motor windings. 3 il.

Description

Изобретение относитс к управлению электрическими машинами и может быть использовано в дискретном электроприводе с контролем неисправностей.The invention relates to the control of electric machines and can be used in a discrete electric drive with fault monitoring.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей путем контрол большего числа видов неисправностей.The purpose of the invention is to expand the functionality by controlling more types of faults.

На фиг.1 приведена функциональна схема устройства применительно к четырех- фазному двигателю; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы электрических сигналов, по сн ющие работу устройства.Figure 1 shows the functional diagram of the device with reference to a four-phase motor; 2 and 3 are timing diagrams of electrical signals explaining the operation of the device.

Устройство содержит каналы 1-4 усилител и блок 5 обнаружени отказов, включающий в себ каналы 6 по числу пар фаз, включаемых в противофазе.The device comprises amplifier channels 1-4 and a failure detection unit 5, which includes channels 6 by the number of pairs of phases switched in antiphase.

Каждый из каналов усилител содержит первый ключ 7, второй ключ 8, подключающие фазу двигател 9 к положительному 10 и отрицательному 11 полюсам источника питани , первый 12 и второй 13 диоды. Второй ключ 8 и второй диод 13 соединены с отрицательным полюсом источника 11 питани через первый датчик 14 тока и второй датчик 15тока соответственно. Сдатчиками 15 и 14 тока соединены соответственно инвертирующий и неинвертирующий входы суммирующего усилител 16; выход суммирующего усилител 16 соединен с вторым входом регул тора 17 тока, выходы которого соединены с ключами 7 и 8, а первый вход соединен с первым выходом источника 18 сигналов управлени , общего дл всех каналов усилител . Каждый из двух каналов 6 содержит компаратор 19 высокого уровн , компаратор 20 низкого уровн и два суммирующих резистора 21 и 22. Неинвертирующий вход компаратора 19 высокого уровн и инвертирующий вход компаратора 20 низкого уровн соединены вместе и через суммирующие резисторы 21 и 22 подключены к выходам суммирующих усилителей 16 двух каналов усилител , работающих в протмво- фазе. Выходы компараторов 19 и 20 соединены с входами схемы ИЛИ 23.Each of the amplifier channels contains the first switch 7, the second switch 8, connecting the phase of the engine 9 to the positive 10 and negative 11 poles of the power source, the first 12 and second 13 diodes. The second switch 8 and the second diode 13 are connected to the negative pole of the power supply 11 via the first current sensor 14 and the second current sensor 15, respectively. The current transmitters 15 and 14 are respectively connected with inverting and non-inverting inputs of summing amplifier 16; the output of summing amplifier 16 is connected to the second input of current regulator 17, the outputs of which are connected to switches 7 and 8, and the first input is connected to the first output of control signal source 18 common to all amplifier channels. Each of the two channels 6 contains a high level comparator 19, a low level comparator 20 and two summing resistors 21 and 22. The non-inverting input of the high level comparator 19 and the inverting input of the low level comparator 20 are connected together and through the summing resistors 21 and 22 are connected to the outputs of summing amplifiers 16 two amplifier channels, working in protmvofaz phase. The outputs of the Comparators 19 and 20 are connected to the inputs of the circuit OR 23.

Источник 18 сигналов управлени формирует четыре синусоидальных сигнала управлени Ui, 1)2, Уз и Щ, сдвинутых по фазе на 90° (фиг.2),The control signal source 18 generates four sinusoidal control signals Ui, 1) 2, Oz and U, shifted in phase by 90 ° (Fig. 2),

U Uo + U0sin (cot+уэ),(1)U Uo + U0sin (cot + ue), (1)

и может быть выполнен по известной схеме, состо щей из двоичного реверсивного счетчика и четырех подключенных к его выходам посто нных запоминающих устройств с цифроаналоговыми преобразовател ми на выходах.and can be carried out according to a well-known scheme consisting of a binary reversible counter and four permanent storage devices connected to its outputs with digital-analogue converters at the outputs.

Четырехканальный усилитель работает в ключевом режиме. При открывании ключей 7 и 8 ток через фазы двигател 9 увеличиваетс , сигнал положительной пол рности сдатчика 14 тока U + поступает на неинвертирующий вход суммирующего усилител 16 и усиливаетс без инвертировани . Когда ключи 7 и 8 закрываютс ,Four-channel amplifier works in key mode. When opening the keys 7 and 8, the current through the phases of the motor 9 increases, the signal of positive polarity of the sensor U of the current U + arrives at the non-inverting input of summing amplifier 16 and is amplified without inverting. When keys 7 and 8 are closed,

открываютс диоды 6 и 7, начинаетс спад тока в фазе двигател 9; сигнал отрицательной пол рности с датчика 15 тока U - поступает на инвертирующий вход суммирующего усилител 16 и усиливаетс с инвертированием . На выходе суммирующего усилител 16 формируетс сигнал, соответствующий току в фазе двигател (фиг.З).diodes 6 and 7 open, the current in the phase of the motor 9 begins to fall; the negative polarity signal from the current sensor 15 U is supplied to the inverting input of summing amplifier 16 and amplified with inverting. At the output of summing amplifier 16, a signal is generated corresponding to the current in the phase of the motor (FIG. 3).

Регул тор 17 тока управл ет ключами 7 и 8 так, чтобы форма и амплитуда тока вThe current regulator 17 controls the switches 7 and 8 so that the shape and amplitude of the current in

фазах двигател 9, а значит, и напр жение на выходе суммирующего усилител 16 соответствовали управл ющему напр жению на входе регул тора 17 тока. Если это условие выполн етс , то в точке соединени суммирующих резисторов 21 и 22 напр жение не измен етс во времени и определ етс выражениемthe phases of the motor 9 and, hence, the voltage at the output of summing amplifier 16 corresponded to the control voltage at the input of current regulator 17. If this condition is met, then at the junction of the summing resistors 21 and 22, the voltage does not change with time and is determined by the expression

УЈ Uo+ U0SinCOt + U0 +УЈ Uo + U0SinCOt + U0 +

+ U0sln(u)t + л) и0(2)+ U0sln (u) t + l) and 0 (2)

Если в результате выхода из стро одного из каналов усилител форма или амплитуда тока в фазе двигател 9 не соответствует заданной, то U. становитс отличным от U0.If, as a result of the failure of one of the amplifier channels, the shape or amplitude of the current in the phase of the motor 9 does not match the specified one, then U. becomes different from U0.

При выполнении услови When satisfied

Uon2 U Uon.l(3)Uon2 Uon.l (3)

на выходе всех компараторов имеетс низкий уровень напр жени . Значени U0n.i и Uon 2 выбирают исход из максимально возможного допустимого несоответстви тока в фазе заданному.At the output of all comparators there is a low voltage level. The values of U0n.i and Uon 2 are selected based on the maximum possible current imbalance in the specified phase.

Если это несоответствие больше макси- мальнодопустимого, то условие (3) не выполн етс и на выходе одного изIf this discrepancy is larger than the maximum admissible, then condition (3) is also not satisfied at the output of one of

компараторов 19 и 20, а значит, и на выходе схемы ИЛИ 23 по вл етс высокий уровень напр жени , свидетельствующий о неисправности усилител .comparators 19 and 20, and thus the output of the OR circuit 23, a high voltage level appears, indicating a malfunction of the amplifier.

Таким образом, введение новых элементов и св зей позвол ет контролировать отклонение величины и формы тока в фазах шагового двигател в устройствах дл управлени шаговым Двигателем при любой кратности Дроблени шага. Это позвол етThus, the introduction of new elements and connections allows one to control the deviation of the magnitude and shape of the current in the phases of a stepper motor in devices for controlling a stepping motor at any multiplicity of crushing a step. This allows

диагностировать неисправности, св занные с изменением величины и формы тока, причины которых разнообразны и которые не привод т к потере видимой работоспособности , но ухудшают динамические и скоростные характеристики устройства, что приводит к потере точности позиционировани . Поэтому нецелесообразно использовать устройство в системах числового программного управлени , графопостроител х , где необходимы высока скорость и точность работы.diagnose malfunctions associated with changes in the magnitude and shape of the current, the causes of which are varied and which do not lead to loss of apparent performance, but worsen the dynamic and speed characteristics of the device, which leads to loss of positioning accuracy. Therefore, it is inappropriate to use the device in numerical control systems, plotters where high speed and accuracy of work are necessary.

Claims

Claims A stepper motor control unit comprising a failure detection unit, a control signal source and a multichannel amplifier, each channel of which contains a current regulator connected by a first input to a corresponding output of a control signal source and the outputs to two key elements, the first of which connects output of the motor phase with the positive pole of the power source, and the second - another output of the motor phase through the first current sensor with the negative pole of the power source, the first One connecting one of the terminals of the motor winding to the positive pole of the power source, a second diode connected to the other terminal of the motor phase, characterized in that

0

five

0

the purpose of extending the functionality by controlling a larger number of types of faults, a summing amplifier and a second current sensor are inserted into each amplifier channel, connecting the negative pole of the power source with the second diode and connected to the inverting input of the summing amplifier, to the non-inverting input of which the first current sensor is connected, and the failure detection unit includes the OR element and the channels by the number of pairs of phases included in antiphase, each of which contains the upper and lower levels for the comparator corolla whose outputs are connected to inputs of OR element, a non-inverting input of the upper level comparator and the inverting input of the comparator and the lower layer are combined via equal resistors connected to the outputs of summing amplifiers and to the second inputs of the respective channels regulators current amplifier.

and.

and

14

-

FIG. 2

Fm.z