SU1674342A1 - Устройство дл управлени шаговым двигателем с четным числом фаз - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  разнопол рного управлени  шаговым двигателем с активным ротором и с числом фаз M = 4, 6, 8,... в дискретных системах автоматизированного электропривода. Цель изобретени  - упрощение, а также расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  управлени  шаговым двигателем с числом фаз M, большим четырех. Устройство содержит M/2 мостовых усилителей мощности 1, 2, реверсивный двоичный счетчик 4 с шинами тактировани , реверса и установки в нулевое состо ние, первую 6 и вторую 7 шины выбора режима коммутации фаз, а также (M + 1) элементов 2-И-ИЛИ 5 и элемент НЕ. 6 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  разнопо- л рного управлени  шаговыми двигател ми с числом фаз лл 4, 6, 8,... и с активным ротором в дискретных системах автоматизированного электропривода

Целью изобретени   вл етс  упрощение схемы (путем исключени  мультиплексоров и логических элементов) и ее управлени  (путем исключени  трехпозици- онных переключателей), а также расширение функциональных возможностей обеспечени  управлени  m-фазным шаговым двигателем, где m 6, 8....

На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства дл  управлени  шаговым двигателем с четным числом фаз т; на фиг. 2 - функциональна  схема счетчика при

m 6; на фиг. 3-5 - монограммы векторов моментов дл  случа  m 4; на фиг. 6 - соответствующие временные диаграммы при несимметричных режимах коммутации. Устройство в общем случае, когда число фаз равно т. содержит (фиг. 1) первую 1.1- l.m и вторую 2.1-2.т группы усилителей мощности, соединенные между собой и составл ющие т/2 мостовых схем усилителей , подключенных к источнику 3 питани  силовой части, реверсивный двоичный счетчик 4 с шинами тактировани , реверса и установки в нулевое состо ние, первый 5.1 элемент 2-И-ИЛИ, первый входы первой и второй структур И которого соединены соответственно с первой 6 и второй 7 шинами выбора режима коммутации, второй вход первой структуры И первого элемента 2-Йс

ч4 4Ьь OJ 4 Ю

ИЛИ соединен с выходом элемгта НЕ 8, подключенного входом к второй шине 1 выбора режима, второй вход второй структуры И первого 5.1 элемента 2-И-ИЛИ соединен с пр мым выходом первого разр да реверсивного двоичного счетчика 4, а выход первого 5.1 элемента 2-И-ИЛИ соединен с первыми входами вторых структур И со второго no (m - 1)-й элемент 2-И-ИЛИ (5 2-5.m t 1),остальные входы первого и второй структур И которых соединены соответственно с пр мыми и инверсными выходами с второго по n-й разр д двоичною реверсивного счетчика А, где n lg2m 1. В диагонали каждого мостового усилител  мощности попарно встречно-параллельно (либо последовательно- показано пунктиром ) подключены противолежащие фазы

шагоього двигател - 1-  с (-л Ч- 1 ) -и , 2- с (гр+2)-й ( )-  с ( m - 1)-й,

m. г,

у -  с ГТ1-И. Входы усилителей мощности

диагонально расположенных плеч 2.1 и 1.2, 2 3 и 1.4, .. ,2.т-3)и 1. (т -2), 2 {т- 1) 1. т мостовых схем соединены соответственно с выходами элементов 2-И-ИЛИ 52,53,

г- т г- ,т .л , D -у, 5 .(-у 1) ,л входы усилителей других

плеч 1.1 и 2.2, 1.3 и 2.41. (т - 3) и 2 .(т

- 2) гех же мосговых схем соединены соответственно с вы кодами элементов ИИЛИ 5 (у 2), 5 ( ™ - 3), . . ,5. m 5 (m f 1)

Реверсивный счетчик 4 с модулем пересчета K-vp 2т при т - 4, 8, 16, строитс  как трздициоинмй двоичный реверсивный счетчик с коэффициентом пересчета Kliep - 0; 16; 32, ... При остатних значени х КПер он содер,.,т (см , например, фиг 2 дл  слу- чач т -- б и Кг - р - 12) базовый реверсивный Д1 ои 1иый счетчик 0, логические элементы И-НЕ 9 и И 0, инверторы 11, 12, элемент- ИЛИ- НЕ 13 и Д-триггер 14. Коэффициент пересчета базового счетчика 8 выбираетс  ро лпрм ближ чшему двоичному числу 2п, м°нь.исму т

Устройство работает следующим образом ,

Перед созданием любого из возможных режимов коммутации фаз к шине Уст.О подаетс  сигнал обнулени  счетчика 4, а к шине Реверс в зависимости or требуемого направлени  вращени  прикладываетс  нулевой или единичный логический потенциал . Задание определенного режима коммутации осуществл етс  путем приложени  к ШИНРМ 6 и 7 требуемой комбинации

нулевых и единичных уровней логических потенциалов в соответствии с таблицами 1,

2,3

При поступлении на шину Т тактирую- 5 щих импульсов на выходах l-n разр дов счетчика 4 формируютс  двоичные коды, первый разр д которого подаетс  к входу первого элемента 2-И-ИЛИ 5.1, а остальные разр ды - к входам аналогичных эле0 ментов 2-И-ИЛИ 5.2-5. (т + 1). Счетчик 4 производит подсчет тактовых импульсов до своего коэффициента пересчета КПер.. после чего автоматически обнул етс .

Если на шинах 6 и 7 имеютс  нулевые

5 потенциалы, то на выходе элемента 2-И- ИЛИ 5.1 устанавливаетс  посто нный нулевой потенциал. В результате этого двоичный код 2 n разр дов счетчика 4 на выходах элементов 5.2-5. (т + 1) преобразу0 етс  в код 1из т (т. е. с одной единицей и m - 1 нул ми). Это приводит к созданию такого разнопол рного режима коммутации фаз двигател , при котором ротор принимает основные дискретные положени  (фиг. 3).

5 В этом режиме суммарный вектор момента двигател  в каждом такте переключени  равен удвоенному значению номинального его момента при однопол рном управлении .

0 Если к шине 6 прикладываетс  единичный потенциал, а к шине 7 - нулевой, то на выходе элемента 2-И-ИЛИ 5.1 устанавливаетс  посто нный единичный потенциал. Это позвол ет двоичный код счетчика 4 преоб5 разозать на выходах элементов 5.2-5. (т + 1) в код 2 из т (т, е. с двум  единицами и m - 2 нул ми). В результате этого создаетс  такой разнопол рный режим переключени  фаз, при котором ротор двигател 

0 принимав г промежуточные положени  между основными. При этом режиме суммарный вектор момента двигател  в каждом такте переключени  равен геометрической сумме удвоенных значений номинальных момен5 тов двух соседних основных положений при однопол рном управлении (фиг. 4).

В этих двух режимах работы переключение фаз двигател  происходит через один гакт поступлени  импульсов к шине Т счет0 чика 4. Это  вл етс  результатом того, что первый разр д счетчика 4 не участвует в процессах переключени  фаз.

В отличие от них, в третьем режиме ус- тройст ва в процессе переключени  фаз при5 нимает участие также первый разр д счетчика 4. Этот режим создаетс  при приложении к шине 7 единичного потенциала, а к шине 6 любого (единичного или нулевого) потенциала. При этом через каждый такт поступлени  импульсов к шине Т счетчика 4

на выходе первого элемента 2-И-ИЛИ 5.1 устанавливаетс  единичный потенциал. В результате этого на выходах элементов 2- И-ИЛИ 5.2-5. (т + 1) через каждый такт возникают коды с одной или двум  едини- цами из т. Благодар  этому вал шагового двигател  поочередно принимает все возможные основные и промежуточные положени  (фиг. 5, 6).

Реверсивный счетчик 4 с модулем 2т строитс  и работает по известным обобщенным принципам счетчиков с произвольным модулем счета. Отличи  между их отдельными исполнени ми (в зависимости от т) заключаютс  в организации информационных входов Д1-Д.П и анализа выходной информации дл  обнулени .

Реверсивный счетчик, например, при m « 6 и Кпер. 12 работает следующим образом (фиг, 2).

При пр мом счете, когда базовый счетчик 8 работает на суммирование (к шине Реверс приложена логическа  1) ко всем его информационным входам Д1--Д4 приложено напр жение логического О.

При достижении базовым счетчиком 8 состо ни  1011 (эквивалентному дес тичному числу 11), фиксируемого элементом И- НЕ 9, с задержкой на один период следовани  счетных импульсов Т (осущест- вл емой триггером 14 ) производитс  установка счетчика 8 в состо ние О путем параллельной записи через входы Д1-Д4.

При обратном пор дке счета к шине реверса прилагаетс  напр жение лог. О, счетчик 8 работает на вычитание, а на входах Д1-Д4 установлен двоичный код 1011. В этом случае при достижении счетчиком 8 состо ни  0000, фиксируемого выходом переноса 00, с задержкой на один такт (с помощью триггера 14) производитс  установка счетчика 8 в состо ние 1011 путем записи кода через входы Д1-Д4 во внутренние триггеры счетчика 8.

Счетчик 4 при других значени х m (на- пример 10, 12, 14 ....) работает аналогично описанному.

Таким образом, данное устройство по сравнению с прототипом имеет более простую структуру, поскольку вместо сложных по внутренним структурам мультиплексоров содержит более простые элементы 2- И-ИЛИ. Оно имеет и простое управление - с помощью всего лишь двух шин выбора режима коммутации фаз. Кроме того, оно

имеет расширенные функциональные возможности , поскольку позвол ет управл ть любым шаговым двигателем с четным числом фаз.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  управлени  -шаговым двигателем с четным числом фаз, содержащее первую группу усилителей мощности, обща  шина которых соединена с плюсовой клеммой источника питани  силовой части, соединенного минусовой клеммой с нулевой шиной устройства, вторую группу усили- телей мощности, выходы которых соединены с выходами соответствующих усилителей мощности первой группы, реверсивный двоичный счетчик с шинами тактировани , реверса и установки в нулевое состо ние, первую и вторую шины выбора режима коммутации фаз, отличающее с   тем, что, с целью упрощени , а также расширени  функциональных возможностей путем обеспечени  управлени  шаговым двигателем с числом фаз т, большим четырех, введены m + 1 элементов 2-И-ИЛИ и элемент НЕ, первые входы первой и второй структур И (т + 1)-го элемента 2-И-ИЛИ соединены соответственно с первой и второй шинами выбора режима коммутации, второй вход первой структуры И которого соединен с выходом элемента НЕ, подключенного входом к второй шине выбора режима коммутации, второй вход второй структуры И (т + 1)-го элемента 2-И-ИЛИ соединен с пр мым выходом первого разр да реверсивного двоичного счетчика, а выход (т + 1)-го элемента 2-И-ИЛИ соединен с первыми входами вторых структур И с первого по m-й элементов 2-И-ИЛИ, остальные входы первой и второй структур И которых соединены соответственно с пр мыми и инверсными выходами со второго по n-й разр дов двоичного реверсивного счетчика, где n lg2rn +1, обща  шина второй группы усилителей мощности соединена с нулевой шиной устройства, перва  и втора  группы

   усилителей мощности образуют -у мостовых схем, в диагонал х которых попарно- встречно соединены фазы двигател , а управл ющие входы усилителей мощности1 диагонально расположенных плеч каждой i-й мостовой схемы соединены вместе и под ,/IГП ч

   ключены к выходам 1-го и ( I + у )-го элементов 2-И-ИЛИ.

   fy M(b

   W-W+

   с-г-м

   Щ

   Ј-1+

   ( «WY

   ф

   u.j

   JflJ II ,т,0)

   iu

   г гпф

   Јf

   гъ

   газ

   -л. ((fЈ/d id

   +1+4-2-3 +1-3 + 1+Ц-2-3

   .

   +2+3-1-4 +3-1

   Щи г. 5

   +4-2

   +J+4-1-2