SU600527A1

SU600527A1 - Stepping motor testing installation

Info

Publication number: SU600527A1
Application number: SU752113664A
Authority: SU
Inventors: Владимир Александрович Кудинов; Тамара Стефановна Воробьева; Эдмунд Михайлович Пекарский; Раиса Анатольевна Антонова; Раиса Александровна Тихонова; Борис Валентинович Ленин
Priority date: 1975-03-14
Filing date: 1975-03-14
Publication date: 1978-03-30

Description

1one

Изобретение относитс к области приборостроени , а именно к стендам дл испытани шаговых двигателей.The invention relates to the field of instrumentation, namely, stands for testing stepper motors.

Известны установки дл испытани след щих систем, в том числе шаговых двигателей.Installations are known for testing tracking systems, including stepper motors.

Одна из таких установок содержит блок управлени движением вала двигател , циклический датчик фактического положени вала и блок регистрации, в котором происходит сравнение фактического и заданного положени вала двигател 1. Недостатком указанной установки вл етс отсутствие средств дл выделени низкочастотной составл ющей рассогласовани между заданным и фактическим углом поворота вала, а также средств дл регистрации величины указанной составл ющей в заданный момент времени, что снижает точность и усложн ет процесс измерени при использовании этих устройств дл диагностики И контрол работы шагового двигател .One of such installations contains a motor shaft motion control unit, a cyclic sensor of the actual shaft position and a registration unit in which the actual and target position of the shaft of the engine 1 is compared. The disadvantage of this installation is the lack of means to isolate the low frequency error component between the set and the actual angle rotation of the shaft, as well as means for registering the value of the specified component at a given point in time, which reduces the accuracy and complicates the process measured and when using these devices to diagnose and control the operation of a stepper motor.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой вл етс установка дл испытаний шагового двигател , содержаща блоки управлени и регистрации и циклический датчик положени 2.The closest in technical essence to the present invention is an installation for testing a stepper motor, comprising control and recording units and a cyclic position sensor 2.

Недостатком указанной выше установки также вл етс отсутствие в ней средств дл выделени низкочастотной составл ющей рассогласовани и средств дл регистрации величины указанной составл ющей в заданный момент времени, что снижает точность измерени при использовании указанной установки дл диагностики и контрол работы шаговогоThe disadvantage of the above installation is also the lack of means for isolating the low-frequency mismatch component and means for detecting the value of the specified component at a given point in time, which reduces the measurement accuracy when using the specified installation for diagnosing and monitoring the operation of the stepper.

двигател в реальных услови х эксплуатации, когда движение выходного элемента шагового двигател сопровождаетс его интенсивными, например близкими к резонансным, колебани ми , высокочастотные составл ющие которыхmotor in real conditions of operation, when the movement of the output element of the stepper motor is accompanied by its intense, for example, close to resonant, vibrations, the high-frequency components of which

имеют, как правило, непериодический или случайный характер. В результате, когда из-за отсутстви достаточного количества времени практически невозможна дополнительна длительна математическа обработка результатов испытаний, необходима дл определени низкочастотной составл ющей рассогласовани в испытываемом двигателе, точность диагностики и контрол работы шагового двигател в реальных услови х эксплуатации низки .are, as a rule, non-periodic or random. As a result, when, due to the lack of a sufficient amount of time, additional long-term mathematical processing of test results is practically impossible, it is necessary to determine the low-frequency component of the error in the motor under test, the accuracy of diagnostics and control of the operation of the stepper motor in actual operating conditions is low.

Целью изобретени вл етс повышение точности и упрощение процесса контрол . Указанна цель достигаетс тем, что установка снабжена механическим фильтром, входнойThe aim of the invention is to improve the accuracy and simplify the control process. This goal is achieved by the fact that the installation is equipped with a mechanical filter, the input

вал которого соединен с валом шагового двигател , а выходной вал - с валом датчика положени ; механический фильтр содержит последовательно соединенные упругий, инерционный и демпфирующий элементы, причемthe shaft of which is connected to the shaft of the stepper motor, and the output shaft to the shaft of the position sensor; the mechanical filter contains series-connected elastic, inertial and damping elements, and

упругий элемент соединен с валом шагового двигател , а инерционный элемент - с валом датчика положени . Такое выполнение установки обеспечивает повышение точности измерени (до долей одной дискреты) рассогласовани двигател путем выделени низкочастотной составл ющей, имеющей меньший разброс случайных значений , а также упрощение процесса контрол работы шагового двигател вследствие возможности получени информации в цифровой форме за короткий срок ири минимальном количестве измерительной техники. Иа фиг. I приведена структурна схема установки; на фиг. 2 - структурна схема блока регистрации; на фиг. о - схема механического фильтра. остановка дл испытани шагового двигател содержит олок 1 управлени испытуемым двигателем л, циклический датчик 6 положени И блок i регистрации. лок 4 регистрации содержит формирователи b и b входных сигналов, формирователь / широтно-модулированного сигнала, анализатор «, делитель у, блок 1U обработки сигналов, реверсивный счетчик 11, пульт .2. управлени , генератор 15 тактовых импульсов и счетчик И импульсов. Механический фильтр 15 состоит из последовательно соединенных упругого элемента Iti, инерционного элемента i / и демпфирующего элемента 16, состо щего из звена it), создающего в зкое трение, и дополнительного инерционного звена уи, причем упругий элемент ш соединен с двигателем 2, а инерционный элемент 17 - с датчиком 3. Установка работает следующим образом. Перед началом испытании включаетс блок у.правлени 1, останавливаетс движение испытуемого двигател 2 и привод тс в исходное состо ние элементы блока регистрации 4. Испытани начинаютс включением блока 1 и производ тс при задаиных установившихс средних значени х скорости движени двигател 2. Периодические сигналы от блока управлени 1 и циклического датчика 3, имеющие одинаковую цену дискреты, подаютс на формирователи 5 и б, от которых импульсные сигналы подаютс на формирователь широтно-модулированного сигнала 7 и блок обработки сигналов 10. Импульсные сигналы от формировател 5 подаютс , также на делитель у, с выхода которого сигнал подаетс на формирователь 7 и блок 10 через заданное число периодов, например, равное числу дискрет на один оборот вала шагового двигател или один цикл кольцевого коммутатора в блоке управлени 1. Заданное число периодов широтно-модулированных сигналов, скважность которых определ етс сдвигом во времени между сигналами с формирователей 5 и 6, подаетс на анализатор 8 от формировател 7 при поступлении на последний сигнал от делител 9. Сигналы от блока 10 подаютс на входы реверсивного счетчика 11 таким образом, что число, определ емое состо нием счетчика 11, равно мгновенной разности чисел импульсных сигналов, поступивших от формирователей 5 и 6 на блок 1U с момента начала движени . При поступлении сигнала от делител 9 в блок 10 в последнем подготавливаетс сигнал «Запрет на доступ сигналов в счетчик 11. Далее, дл осгановки счета, подаетс сигнал от пульта 12 на блок 10, в котором после этого при очередном поступлении сигнала от делител 9 запрещаетс прохождение сигналов в счетчик 11. Последующий сигнал от пульта 12 подаетс на тактовый генератор 13, при работе которого реверсивный счетчик 11 приводитс в исходное состо ние, а в счетчик И поступают импульсы, число которых определ етс состо нием реверсивного счетчика 11 в момент запрета доступа в него сигналов. Механический фильтр 15 выдел ет посто нную и низкочастотную составл ющие скорости движени двигател 2, которые в сумме равны скорости движени инерционного элемента 17. Двигатель 2, инерционный элемент 17 и дополнительное инерционное звено 20 имеют равные посто нные составл ющие скорости движени . Равенство низкочастотных составл ющих движени двигател 2 и инерционного элемента 17 обеспечиваетс демпфирующим элементом 18, .сила воздействи которого на элемент 17 обусловлена в зким трением в звене 19 и пропорциональна относительной скорости движени элемента 17 и звена 20. Скорость движени элемента 17 не содержит высокочастотных составл ющих, которые отфильтровываютс динамической системой последовательно соединенных упругого элемента 16, инерционного элемента 17 и демпфирующего элемента 18. Перемещение элемента 17 с момента начала движени измер етс циклическим датчиком 3. Значение низкочастотной составл ющей рассогласовани между заданным и фактическим положением выходного элемента шагового двигател при установившемс процессе его движени определ етс но формуле Д 5 (/V + г/ - 05), где б - величина дискреты шагового двигател 2 и циклического датчика положени 3; N - число, определ емое состо нием реверсивного счетчика 11 в момент запрета доступа в него сигналов; т - отставание во времени сигналов формировател 6 относительно сигналов формировател 5; f -средн частота периодических сигналов от блока управлени 1. Совокупность значений указанной выше изкочастотной составл ющей рассогласовани , измеренных при различных заданных положени х выходного элемента шагового двигател , определ ет собой посто нную и низкочастотную переменную составл ющие рассогласовани . Измерение этих составл ющих рассогласовани дает информацию о статических характеристиках шагового двигател и их периодических изменени х в процессе его движени . Высока точность измерени (до долей одной дискреты), небольщое количество операций при работе с измерительной аппаратурой и соответственно малое врем , необходимое дл их выполнени позвол ют примен ть установку в производственных услови х, обеспечивают возможность автоматизации процесса диагностики и контрол работы шагового двигател . Использование предложенной установки дл предварительного контрол работы шагового двигател до его установки на оборудование (металлорежущий станок и т. п.) позвол ет сократить врем на сборку и отладку последнего и производить диагностику отказов и некачественной работы указанного оборудовани . 5 10 15 20 25 Ф о р м л а и 3 о б р е т е и ii 1.Установка дл испытаний шагового двигател , содержаща блоки управлени и регистрации и циклический датчик полол еии , св занный своим валом с валом щагового двигател , отличающа с тем, что, с целью повышени точности и упрощени процесса контрол , она снабжена механическим фпльтром , входной вал которого соединен с валом щагового двигател , а выходной вал - с валом датчика положени . 2.Установка по п. 1, отличающа с тем, что механический фильтр содержит последовательно соединенные упругий, инерционный и демпфирующий элементы, причем упругий элемент соединен с валом щагового двигател , а инерционный - с валом датчика положени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3586953, кл. 318-685, 1971. 2.Дискретный электропривод с щаговыми двигател ми. Под ред. Чиликина М. Г. М., «Энерги , 1971, с. 575.the elastic element is connected to the shaft of the stepping motor, and the inertial element is connected to the shaft of the position sensor. Such an installation provides an increase in measurement accuracy (up to fractions of one discrete) of the motor mismatch by isolating a low-frequency component having a smaller scatter of random values, as well as simplifying the process control process of a stepper motor due to the possibility of obtaining information in digital form in a short period . FIG. I shows a block diagram of the installation; in fig. 2 - block diagram of the registration unit; in fig. about - the scheme of the mechanical filter. The stop for testing a stepper motor contains a 1 liter of test motor control l, a cyclic position sensor 6, and a recording block i. Lok 4 of registration contains the shapers b and b of the input signals, the shaper / width-modulated signal, the analyzer, the divider y, the signal processing unit 1U, the reversible counter 11, the console .2. control, generator 15 clock pulses and counter AND pulses. The mechanical filter 15 consists of a series-connected elastic element Iti, an inertial element i / and a damping element 16 consisting of a link it) creating a viscous friction, and an additional inertial element ui, the elastic element w connected to the engine 2, and the inertial element 17 - with the sensor 3. The installation works as follows. Before starting the test, the control unit 1 is turned on, the movement of the tested engine 2 stops and the elements of the recording unit 4 are reset. The tests are started by switching on the block 1 and performed at the reference set average values of the speed of the engine 2. Periodic signals from the block control 1 and cyclic sensor 3, having the same price discretes, are fed to the formers 5 and b, from which the pulse signals are sent to the pulse width modulated signal 7 and the processing unit signal signals 10. Pulse signals from the imaging unit 5 are also transmitted to the divider y, from whose output the signal is fed to the imaging unit 7 and block 10 after a specified number of periods, for example, equal to the number of increments per revolution of the stepper motor or one cycle of the ring commutator in the unit control 1. A predetermined number of periods of width-modulated signals, the duty cycle of which is determined by the time shift between the signals from the formers 5 and 6, is fed to the analyzer 8 from the former 7 when it arrives at the last signal from the divider 9. The signals from block 10 are fed to the inputs of the reversible counter 11 in such a way that the number determined by the state of the counter 11 is equal to the instantaneous difference of the numbers of pulsed signals received from drivers 5 and 6 to the block 1U from the moment of the start of the movement. When the signal from divider 9 arrives at block 10, the signal for the last is prepared; The prohibition on access of signals to counter 11. Next, to expose the counting, a signal is sent from console 12 to block 10, which then is not allowed to pass at the next signal from divider 9 signals to counter 11. The subsequent signal from console 12 is fed to a clock generator 13, during operation of which the reversible counter 11 is reset, and the counter I receives pulses, the number of which is determined by the state of the reversing counter 11 in m ment deny access to it signals. The mechanical filter 15 separates the constant and low frequency components of the speeds of the engine 2, which in total are equal to the speeds of movement of the inertial element 17. The engine 2, the inertial element 17 and the additional inertial element 20 have equal constant components of the speeds of movement. The equality of the low-frequency components of the engine 2 and the inertia element 17 is provided by the damping element 18, the force of which the element 17 is due to the viscous friction in the link 19 and is proportional to the relative speed of the element 17 and the link 20. The speed of the element 17 does not contain high-frequency components which are filtered out by the dynamic system of the series-connected elastic element 16, the inertial element 17 and the damping element 18. The movement of the element 17 from the moment it started and the movement is measured by a cyclic sensor 3. The value of the low-frequency component of the mismatch between the set and the actual position of the output element of the stepper motor during the steady process of its movement is determined by the formula D 5 (/ V + g / - 05), where b is the discrete value of the stepper motor 2 and cyclic position sensor 3; N is the number determined by the state of the reversible counter 11 at the moment when the signals are denied access to it; t is the lag in time of the signals of the imager 6 relative to the signals of the imager 5; f is the average frequency of the periodic signals from the control unit 1. The set of values of the above-mentioned mis-frequency component of the error, measured at different predetermined positions of the output element of the stepping motor, determines the constant and low-frequency variable components of the error. Measuring these mismatch components provides information on the static characteristics of the stepper motor and their periodic changes as it moves. High measurement accuracy (up to fractions of one discrete), a small number of operations when working with instrumentation, and, accordingly, the short time required for their execution allows the installation to be used under production conditions, which allow automation of the diagnostic process and control of a stepper motor. Using the proposed installation to pre-control the operation of a stepper motor prior to its installation on the equipment (metal cutting machine, etc.) allows reducing the time for assembling and debugging the latter and diagnosing failures and poor quality of the specified equipment. 5 10 15 20 25 Fo rm a and 3 b ete and ii 1. Installation for testing a stepper motor, containing control and recording units and a polar field sensor associated with its shaft with a drive motor shaft, characterized by so that, in order to increase the accuracy and simplify the control process, it is equipped with a mechanical filter, the input shaft of which is connected to the shaft of the pinch motor, and the output shaft to the shaft of the position sensor. 2. The installation according to claim 1, wherein the mechanical filter comprises successively connected elastic, inertial and damping elements, the elastic element being connected to the shaft of the drive motor, and inertial to the shaft of the position sensor. Sources of information taken into account in the examination 1. US patent number 3586953, cl. 318-685, 1971. 2. Discrete electric drive with pinch motors. Ed. Chilikina M. G. M., “Energie, 1971, p. 575.

Г,G,

5five

--

Г7;G7;

1818

+-wwv+ -wwv

2020

.J.J