SU1690169A1 - Способ управлени однофазным шаговым двигателем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электоотехни- ке и может быть использовано дл  управлени  шаговым двигателем наручных часов Цель изобретени  состоит в сокращении потерь энергии На однофазную обмотку двигател  подают один за другим два импульса одинаковой пол рности, причем в промежутках между ними ток снижаетс  до 0-15% от его величины в момент окончани  первого импульса. Второй импульс оканчиваетс  после прохохсдени  ротором неустойчивого равновеси  После этого импульсом обратной пол рности энерги  обмотки может быть возвращена в источник 1 з п ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к управлению электрическими машинами и может быть использовано при разработке шагового привода дл  наручных часов

Цель изобретени  состоит в снижении потерь энергии.

На фиг. 1 приведен график мгновенных значений тока дл  режима питани  двум  импульсами одной пол рности и импульсом противоположной пол рности; на фиг. 2 - схема управлени  шаговым двигателем; на фиг. 3 - график мгновенных значений тока при двухимпульсном режиме питани  с укороченным первым импульсом.

Предлагаемый способ реализуетс  следующим образом.

В момент времени ti, когда токи обмотки при разных нагрузках примерно одинаковы (точка А на фиг. 1), отключают обмотку от источника питани  и замыкают концы обмотки между собой. По истечении времени П -12, за которое ток успеет упасть примерно до нул , вторично подключают обмотку к источнику питани  и отключают от источника в момент времени t3 до завершени  ротором поворота на угол очередного шага

При таком режиме питани  нарастание тока от точки В ограничено индуктивностью обмотки и происходит аналогично нарастанию тока в начале шага по кривой ВС дл  большой нагрузки или по кривой BD дл  случа  малого момента нагрузки.

Таким образом, выбрав общую длительность обоих коротких импульсов достаточно дл  преодолени  максимального момента, имеетс  возможность ограничить возрастание тока в конце поворота ротора на очередной шаг при малом моменте нагрузки. Увеличение тока в начале шага при большей нагрузке способствует адаптации привода к изменению нагрузки и  вл етс  полезным

Сущность способа и возможность его реализации по сн етс  примером работы устройства.

СП

с

ON Ю О

О

о

Шаговый двигатель с обмоткой L, рассчитанной дл  работы от источника напр жени  1,55 В, подключаетс  по мостовой схеме, к к показано на фиг. 2.

Дл  подачи питающего импульса при 1-м шаге, открывают на врем  ti (фиг. 1) транзисторы Vi и Уз, по истечении времени ti закрывают транзистор Vi и открывают транзистор V2, оставл   открытым V4 В момент времени t2 открывают транзистор V1 взамен V2. По достижении времени t3 закрывают все транзисторы.

При подаче питающего импульса дл  получени  следующего шага открывают на врем  ц транзисторы Уг и Уз, в момент времени ti транзистор Уз закрывают и открывают Уд до наступлени  времени t2. В момент t2 открывают транзистор Уз взамен транзистора V4. При наступлении времени т.з все транзисторы закрывают, оставл   обмотку разомкнутой.

Врем  ti выбираетс  таким, чтобы токи при различных нагрузках дл  конкретного типа двигател  в конце времени ti имели примерно одинаковые значени . Оно может быть определено как врем  пересечени  кривыхтока при максимальном и минимальном моменте нагрузки (точка А на фиг. 1).

Временной отрезок ti - t2 определ етс  из услови  уменьшени  до величины 0... 15% от его значени  в точке А при максимальном моменте нагрузки. Если врем  между двум  импульсами брать меньше рекомендованного значени , когда ток не успеет снизитьс  до величины менее 15%, ухудшаетс  стабилизаци  тока в конце шага . При большем времени, когда ток успевает помен ть свой знак, по вл етс  дополнительный расход энергии от источника питани .

Врем  т.з выбираетс  таким, чтобы ротор при максимальном моменте нагрузки успевал пройти угол неустойчивого равновеси . Поскольку площадь, ограниченна  ломаной кривой, тока за каждый отрезок времени меньше площади, ограниченной кривой 1, дл  преодолени  одинакового максимального момента, врем  1зтребуетс  несколько больше, чем врем  тимп при непрерывном импульсе питани . В конце времени хз токи в обмотке будут несколько отличатьс  при различных нагрузках.

Ток при малой нагрузке (точка С на фиг 1) несколько больше, чем ток при большой нагрузке (точка D). так клк на возрастание тока за врем  тг хз ди юп ет не гопько ЭДС источника питани , ной противодействующа  ЭДС, омр доичемач угловой скоро стью ротора

Однако за врем  t2 - t3 ток не успеет возрасти до величины, которую он имеет в конце непрерывного импульса питани , чем достигаетс  определенна  стабилизаци  тока при изменении нагрузки на шаговый двигатель.

Электромагнитную энергию, накопленную в статоре шагового двигател  на момент т.3, целесообразно возвращать в 0 источник питани , дл  чего кратковременно (на врем  т.з - ti, фиг. 1) подключают источник питани  к обмотке пол рностью, противоположной ток, котора  была до момента времени т.з.

5 Дл  этой цели в первом шаге открывают транзисторы V2 и УЗ, а во втором шаге - транзисторы У, Лц. При этом врем  1з - t4 может быть выбрано из услови  спадани  тока в обмотке при максимальном моменте 0 нагрузки (отточки D до нулевого значени ). В случае, если полное сопротивление обмотки двигател  имеет величину меньше оптимальной, имеетс  возможность улучшить согласование обмотки с источником 5 питани , уменьша  врем  ц. Прекращение первого короткого импульса раньше точки А не ухудшает адаптивности (стабилизации тока) системы питани  при изменении нагрузки . При меньшем времени ti временной 0 интервал ti - 12 выбирают из услови  спада тока до 0... 15% от величины в начале интервала .

На фиг. 3 показаны кривые тока потреблени  дл  большой (крива  1) и малой (кри- 5 ва  2) нагрузках в случае, когда с целью согласовани  сопротивлени  обмотки шагового двигател  и источника питани  искусственно укорочен первый импульс питани  в каждом шаге.

ОПредлагаемый- способ управлени  может быть реализован в кварцевых часах с использованием серебр но-цинкового и литиевого источников питани  следующим образом .

5При использовании серебр но-цинкового источника питани  с напр жением 1,55 В период повторени  управл ющих импуль- совТ равен 1 с, длительность первого управл ющего импульса п 4,05 мс, 0 длительность второго управл ющего импульса Г2 0,35 мс, интервал между указанными импульсами At 0,45 мс. Дтительность импульса противоположной пол рности гз равна 0,35 мс. Измерени  $ показывают, что двигатель обеспечивает вращающий момент М на минутной оси, равный 8,5 г мм, средний потребл емый ток IPOT 0,81 МкА и средний ток. подзар жающий источник питани  во врем  действи 

импульса противоположной пол рности, | зар 0.0085 МкА.

При использований литиевого источника питани  с напр жением 3,0 В: Т 1 с, П 1,0мс, Г2 1,0мс, At 0,5 мс, тз 0,15 мс.

При этом двигатель имеет следующие характеристики:

М 11,7 г «мм, 1пот 0,63 МкА, 3ар 0,01 МкА.

Использование предлагаемого способа позвол ет по сравнению с известным снизить энергию, потребл емую двигателем в конце управл ющего импульса, при этом уменьшить зависимость указанной энергии от нагрузки. Одновременно обеспечиваетс  частичный возврат избыточной энергии, запасенной в катушке шагового двигател  в источник питани  путем ее подзар да.

0

5

0

Claims (2)

1.Способ управлени  однофазным ша говым двигателем, состо щий в том, что дл  совершени  каждого шага на обмотку подают импульсы напр жени , отличающийс  тем, что, с целью снижени  потерь энергии, подают подр д два импульса одинаковой пол рности, причем первый импульс заканчивают после начала движени  ротора, подачу второго импульса начинают после снижени  тока до 15% его величины в момент окончани  первого импульса, а заканчивают его после прохождени  ротором положени  неустойчивого равновеси .

2.Способ по п. 1.отличающийс  тем, что после окончании второго импульса на обмотку подают импульсы напр жени  обратной пол рности.

/ fr tL.,

Фие-1

U

фиг. 2

У

L