SU983965A1 - Device for control of multi-phase stepping motor - Google Patents

Device for control of multi-phase stepping motor Download PDF

Info

Publication number
SU983965A1
SU983965A1 SU813258312A SU3258312A SU983965A1 SU 983965 A1 SU983965 A1 SU 983965A1 SU 813258312 A SU813258312 A SU 813258312A SU 3258312 A SU3258312 A SU 3258312A SU 983965 A1 SU983965 A1 SU 983965A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
phases
inputs
phase
keys
motor
Prior art date
Application number
SU813258312A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Петрович Рубцов
Евгений Алексеевич Петрыкин
Виктор Петрович Козырев
Александр Александрович Сухов
Original Assignee
Предприятие П/Я Г-4198
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Г-4198 filed Critical Предприятие П/Я Г-4198
Priority to SU813258312A priority Critical patent/SU983965A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU983965A1 publication Critical patent/SU983965A1/en

Links

Landscapes

  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ(54) DEVICE FOR CONTROLLING MULTI-PHASE STEP ENGINE

1212

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к управлению шаговыми двигател ми, и может быть использовано , например, в приводах подач станков с программным управлением , координатографах и т.д.The invention relates to electrical engineering, in particular, to controlling stepper motors, and can be used, for example, in drives for feeding machine tools with programmed control, coordinate graphs, etc.

Известно устройство дл  управлени  многофазными шаговыми двигател ми , содержащее распределитель импульсов и многоканальный усилитель мощности, каждый канал которого включает основной ключ, св зывающий фазу, двигател  с источником питани  посто нного тока низкого уровн  через разделительный диод, и вспомогательный ключ, св зывающий фазу двигател  с источником питани  высокого уров:н  и подключенный своим входом к входу основного ключа через временной элемент, задающий длительность импульса форсировани  1 A device for controlling multiphase stepper motors is known, comprising a pulse distributor and a multichannel power amplifier, each channel of which includes a main switch connecting the phase, a motor with a low-level DC power supply through a separation diode, and an auxiliary switch connecting the motor phase to high level power source: n and connected by its input to the main key input via a time element specifying the duration of the boost pulse 1

Недостатком этого устройства  вл етс  больша  погрешность в отработке шага при несимметричной коммутации , когда при изменении числа од- новременно включенных фаз двигател  измен етс  его максимальный статический момент. Кроме того, изменение фазных токов при колебани хA disadvantage of this device is a large error in the development of a step during asymmetrical switching, when the maximum static torque changes when the number of simultaneously switched phases of an engine changes. In addition, the change in phase currents during oscillations

напр жени  источника питани  вызывает дополнительные потери в фазах.power supply voltage causes additional phase loss.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  управлени  многофазным шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов, многоканальный усилитель мощности, каждый канал которого включает ос10 . новной ключ, св зывающий фазу двигател  с источником питани  посто нного тока низкого уровн  через разделительный диод, и вспомогательный ключ, св зывающий фазу двигател . The closest in technical essence and the achieved result is a device for controlling a multi-phase stepper motor, which contains a pulse distributor, a multi-channel power amplifier, each channel of which includes an OS10. a key connecting the motor phase with a low-level DC power supply through the isolation diode and an auxiliary key connecting the motor phase.

15 q источником питани  высокого уров- н , стабилизатор тока с силовым и управл ющим входами и выходом и элементы ИЛИ 2 J.15 q high level power source, current stabilizer with power and control inputs and output, and elements OR 2 J.

Недостатком известного устройст .20 ва также  вд етс  погрешность в отработке шага при несимметричной коммутации фаз и увеличенные потери в двигателе при максимальном, числе включенных фаз и в ,режиме сто нки.The disadvantage of the known device. 20 va also results in the error in the development of the pitch during asymmetrical switching of phases and the increased losses in the engine at the maximum, the number of included phases and in the parking mode.

2525

Цель изобретени  - повышение КПД и точности отработки шага при неримметричной коммутации фаз двигател  .The purpose of the invention is to increase the efficiency and accuracy of the development of the pitch with non-symmetric switching of the engine phases.

Поставленна  цель достигаетс  тем, The goal is achieved by

30 что в устройстве дл  управлени  многофазным шаговым двигателем, содержащем распределитель импульсов, мно гоканальный усилитель, стабилизатор тока и элементы ИЛИ, введены элементы И по числу фаз двигател  с числом входов, .равным половине числ фаз , два дополнительных ключа, инвертор и дополнительные стабилизато ры тока, число которых на единицу меньше половины числа фаз, причем все стабилизаторы тока подключены своими силовыми .входами кисточнику питани  низкого уровн , выходами к разделительным диодам каналов уси лител  мощности, вз тых через два, а управл йадими входами - к выходам обоих дополнительн1ых ключей, св зан ных управл ющими входами с выходом элемента ИЛИ - один непосредственно а другой через инвертор, а входы элементы ИЛИ соединены с выходами всех элементов И, каждый из которьрс подключен к входам основных ключей усилител  мощности смежных каналов со смещением подключени  входов последуквдего элемента И относительно предыдущего на один канал. ГСроме того, в устройство введены третий, четвертый, п тый и шестой дополнительные ключи, второй инвертор и формирователь длительности импульсов, подключенный входами к . входам распределител , а выходом управл ющим входам третьего и четвертого ключей непосредственно, а п того и шестого - через второй инвертор , выходы третьего и четвертого ключей подключены к сигнальному входу первого дополнительного ключа а п того и шестого ключей - к сигна ному входу второго дополнительного ключа. Такое выполнение устройства позвол ет уменьшить различие в максимальных моментах шагового двигател  при различном числе одновременно возбужденных фаз за счет регулирова ни  токов в фазах. Одновременно уме шение фазных токов при максимальном числе одновременно возбужденных фаз приводит к повышению КПД. Этому спо бствует и снижение тока в фазах дви гател  в режиме сто нки. На фиг.1 приведена функциональна  схема устройства применительно шестифазному шаговому двигателю с двенадцатитактной несимметричной коммутацией; на фиг.2 - ве1 :торные диаграммы моментов шестифазного дви гател  при различном, числе одновременно включенных фаз. Устройство содержит распределитель импульсов 1, подключенный выходами к входам многоканального уси лител  мощности 2. Каждый канал усилител  2 включает основнрй 3 и вспомогательный 4 ключи, подключающие фазу двигател  5 к источнику посто нного тока низкого уровн  и, через разделительный диод б, а к источнику высокого уровн  и - непосредственно . Длительность включени  вспомогательного ключа 4 задаетс  временным элементом 7. Фаза 5. шагового двигат.ел  св зана с источником высокого уровн  через диод 8. Между источником питани  низкого уровн  и и разделительными диодами 6 включены стабилизаторы тока 9 (они могут быть выполнены как параметрическими , так и импульсными).Уставки тока на входах всех стабилизаторов измен ютс  посредством ключей 10-15, на вхбды которых подаютс  сигналы с шин уставок тока ГТ ст.мин; О ст. макс; IT вр.мин; J вр. макс. Управление ключами 10 и 11 осуществл етс  от дешифратора режима коммутации , вы вл ющего число одновременно возбужденных фаз. Дешифратор построен на элементе ИЛИ 16 и элементах И. 17. Ключ 10 соединен с выходом элемента ИЛИ 16 непосредственно, а ключ 11 - через инвертор 18 Управление ключами 12-15 осуществл етс  от измерител  скорости (частоты управлени ) шагового двигател , выполненного, например, в виде . элемента ИЛИ 19, и формировани  длительности импульсов 20. Ключи 12 и 14 св заны с выходом формировател  20 непосредственно, а ключи 13 и 15 - через инвертор 21. При выполнении распределител  импульсов 1 по схеме с одним тактовым (сигнальным) входом и двум  вхо- . дами направлени  движени  элемент ИЛИ 19 исключаетс  из измерител  скорости. Устройство работает следующим образом . При отсутствии на входах В или Н распределител  1 импульсов управлени  fy на его выходах устанавливаетс  определенна  комбинаци  сигналов единичного и нулевого уровней, соответствующа  некоторому числу одновременно возбужденных фаз 5 шагового двигател . Применительно к шестифаэному шаговому двигателю, управл емому по двенадцатитактной системе коммутации, одновременно может быть воебуждено либо две, либо три фазы (фиг.2). При возбуждении двух фаз 5 результирук ций момент составл 1ет , например дл  фаз, создающих моменты Vl тл м Н 11 число тактов коммутации фаз где п шагового двигател  ( дл  двенадцатитактной ком-. мутации); максимальный статический момент одной фазы.30 that in the device for controlling a multiphase stepper motor containing a pulse distributor, a multichannel amplifier, a current stabilizer and OR elements, elements AND are introduced according to the number of phases of the motor with the number of inputs, equal to half of the number of phases, two additional switches, an inverter and additional stabilizers current, the number of which is one less than half of the number of phases, all current stabilizers are connected by their power inputs to the low-level power supply driver, the outputs to the separation diodes of the power amplifier channels, via two and control inputs, to the outputs of both additional keys, associated control inputs with the output of the OR element, one directly and the other through an inverter, and the inputs of the OR elements are connected to the outputs of all AND elements, each of which is connected to the inputs of the main switches of the power amplifier of adjacent channels with the offset of the connection of the inputs of the subsequent element AND relative to the previous one by one channel. In addition, the third, fourth, fifth, and sixth additional switches, the second inverter, and the pulse width former connected to the inputs are introduced into the device. to the inputs of the distributor, and the output to the control inputs of the third and fourth keys directly, and the fifth and sixth through the second inverter, the outputs of the third and fourth keys are connected to the signal input of the first additional key and the fifth and sixth keys to the signal input of the second additional key . Such an embodiment of the device makes it possible to reduce the difference in the maximum moments of a stepper motor with a different number of simultaneously excited phases due to the regulation of currents in the phases. At the same time, the decrease in phase currents with the maximum number of simultaneously excited phases leads to an increase in efficiency. This is facilitated by the reduction of current in the phases of the engine in the parking mode. Figure 1 shows the functional diagram of the device with respect to a six-phase stepper motor with a twelve-cycle asymmetrical switching; Fig. 2 shows the ve1: torus diagrams of the moments of a six-phase motor with different, number of simultaneously switched on phases. The device contains a pulse distributor 1 connected by outputs to the inputs of multichannel power amplifier 2. Each channel of amplifier 2 includes a main 3 and auxiliary 4 keys that connect the phase of the motor 5 to a low-level DC source and to a high source Level and - directly. The activation time of the auxiliary key 4 is set by the time element 7. Phase 5. The stepper motor is connected to the high level source through the diode 8. A current regulator 9 is connected between the low level power source and the separation diodes 6 (they can be parametric, and pulsed). The current settings at the inputs of all stabilizers are changed by means of keys 10-15, to the inputs of which signals are sent from the buses of the current settings of GT. About Art. Max; IT vr.min; J time Max. The keys 10 and 11 are controlled by a switch mode decoder that detects the number of simultaneously excited phases. The decoder is built on the element OR 16 and elements I. 17. The key 10 is connected to the output of the element OR 16 directly, and the key 11 through the inverter 18. The keys 12-15 are controlled by a speed meter (control frequency) of a stepper motor, for example as . the element OR 19, and the formation of the pulse duration 20. The keys 12 and 14 are connected with the output of the imaging unit 20 directly, and the keys 13 and 15 through the inverter 21. When the pulse distributor 1 is executed according to the circuit with one clock (signal) input and two inputs . By the direction of movement, the element OR 19 is excluded from the speed meter. The device works as follows. If there are no control pulses 1 at inputs B or H of fy, a certain combination of single and zero signal signals is established at its outputs corresponding to a certain number of simultaneously excited phases 5 of a stepper motor. With reference to a six-phase stepper motor controlled by a twelve-cycle switching system, either two or three phases can be simultaneously excited (figure 2). When two phases of 5 resultings are excited, the moment is 1t, for example, for phases that create moments Vl or Hl 11, the number of phase switching cycles where n is a stepping motor (for a twelve-stroke com- mutation); maximum static moment of one phase.

Дл  шестифазного двигатели при двух возбужденных фазах момент равенFor six-phase motors with two excited phases, the moment is

М .2М -cos . | 1,73MJ. /i-j, лл ь rtVM .2M -cos. | 1.73MJ. / i-j, ll rtV

При возбуждении трех фаз результирующий момент, обусловленный, например моментами М ; М (фиг.2) составит дл  шестифазного двигател When three phases are excited, the resulting moment, due, for example, to moments M; M (figure 2) will be for a six-phase motor

М 2М.. . itb . WM 2M ... itb. W

Несимметрична  кокниутаци  шагового двигател  характеризуетс , как правило, изменением числа одновременно возбужденных фаз на единицу при максимальном числе одновременно возбужденных фаз, близком к половине числа фаз двигател  (с округлением в большую сторону при нечетном числе фаз). Таким образом, при двенадцати тактной системе коммутации шестифазного шагового двигател ., характеризукадейс  поочередным врзбуждени то двух (М ) , то трех (М- . фаз 5,результирующий момент измен етс  .приблизительно на 15%, так какAsymmetrical co-knockout of a stepper motor is characterized, as a rule, by a change in the number of simultaneously excited phases by one with the maximum number of simultaneously excited phases close to half the number of phases of the motor (rounded up with an odd number of phases). Thus, with a twelve-stroke switching system of a six-phase stepper motor., Characterizing the sequence by alternating the excitation of either two (M) or three (M-. Phase 5, the resulting moment changes. Approximately 15%, because

М.г- Mr-

2-1,73 2-1,73

0,156. 1,73 i0.156. 1.73 i

Изменение максимального момента от одного такта коммутации к другому приводит к погрешности в отработке шага, поскольку величина угла поворота ротора двигател  &  вл етс  {функцией максимального значени  ребультирующего моментаA change in the maximum moment from one switching cycle to another leads to an error in the development of the step, since the magnitude of the rotation angle of the rotor of the engine & is {function of the maximum value of the recurring moment

МнMn

& arcsin& arcsin

М,M,

мрmr

где MH -. момент нагрузки;where MH is. load moment;

максимальное значение результирующего момента, равное Н).1 при двух возг бужденных фазах и М. при трех фазах. Уменьшение тока двигател  при трех одновременно возбужденных фазах позвол ет исключить колебани  результирующего момента, уменьшив погрешность в отработке шага и снизив одновременно потери. В описываемой схеме это Достигаетс  введением трёх стабилизаторов 9 тока (они могут быть любого типа), управл ющие входы которых- подключены к выходам двух ключей 10 и 11. На сигнальные входы ключей 10 и 11 подаютс  сигналы уставрк тока, соответствующие трем (3 мин) и двум (J макс возбужденным фазам. Эти сигналы могут поступать непосредственно с шин уставок тока (как показано пунктиром на фиг.1), если ток в фазах 5 двигател  сохран етс  неизменным как в сто нке (f i Р® 1жиме вращени  (f 0)Т В большинств the maximum value of the resultant moment, equal to H) .1 with two excited phases and M. with three phases. Reducing the motor current with three simultaneously excited phases eliminates the oscillation of the resulting torque, reducing the error in working out the step and reducing the losses at the same time. In the described scheme, this is achieved by introducing three current stabilizers 9 (they can be of any type), the control inputs of which are connected to the outputs of two keys 10 and 11. The signal inputs of keys 10 and 11 are supplied with current settings corresponding to three (3 min) and two (J max excited phases. These signals can come directly from the setpoint buses (as indicated by the dotted line in FIG. 1) if the current in the motor phases 5 remains unchanged as in the parking lot (fi P® 1). T In most

случаев момент шагового двигател  в режиме сто нки может быть снижен (путем уменьшени  тока) без ущерба , дл  качества работы системы. Дл  иэменени  тока в фазах 5 в режимах 5 вращени  и сто нки в схему введены ключи 12-15, св зывающие сигнальные входы ключей 10 и 11 с шинами уставок тока и ст. мин; tl ст. макс; 3 вр. мин; ГГ вр. макс.In cases of time, the stepper motor in the parking mode can be reduced (by reducing the current) without detriment to the quality of the system. To change the current in phases 5, in modes 5 of rotation and parking, keys 12–15 are inserted in the circuit, connecting the signal inputs of keys 10 and 11 with the current setting buses and st. min; tl art. Max; 3 times min; GG vr. Max.

10ten

Значение уставки тока на входах стабилизаторов 9 и соответственно IB фазах 5 определ етс  состо нием элементов, контролирующих режимы возбуждени  двигател .В режиме сто нки (f 0) на выходе формировател  длительности импульса 20 вырабатыва тс  сигнал логического нул . При этом закрыты ключи 12 и 14 и через инвертор 21 открыты (наход тс  в провод щем состо нии) ключи The value of the current setpoint at the inputs of the stabilizers 9 and, respectively, IB phases 5 is determined by the state of the elements controlling the motor excitation modes. In the parking mode (f 0), the output of the pulse width generator 20 produces a logical zero signal. In this case, the keys 12 and 14 are closed and, through the inverter 21, the keys are open (are in the conducting state)

20 13 и 15. В этом случае на сигнальные входы ключей 10 и 11 поступак т сигналы уставок J ст. мин и J ст. макс., соответствуннцие режиму сто нки (пониженное значение тока в фазах). При этом уставка J ст.мин соответствует трем возбужденным фазам 5, а уставка ZT ст. макс - двум фазам. Уставки тока на входах стаOQ билизаторов 9 будут определ тьс 20 13 and 15. In this case, the signal inputs of the keys 10 and 11 receive signals of settings J st. min and J Art. max., corresponding to the parking mode (low current in the phases). In this case, the setpoint J st. Min corresponds to three excited phases 5, and the setpoint ZT st. max - two phases. The current settings at the inputs of the stabiq bilizers 9 will be determined

при этом числом одновременно возбужденных фаз 5.however, the number of simultaneously excited phases 5.

При трех возбужденных фазах 5, что соответствует наличию единичного сигнала на любых трех выходах With three excited phases of 5, which corresponds to the presence of a single signal on any three outputs

5 распределител  1, один из логических элементов И 17 вы вл ет эту комбинацию и вырабатывает на своем выходе также сигнал логической единицы , который проходит через эле0 мент ИЛИ 16 на вход ключа 10 и отпирает его (переводит в провод щее состо ние). Нулевым сигналом на выходе инвертора 18 при этом запираетс  ключ 11. В результате на управл ющие входы всех стабилизаторов 9 поступает сигнал I ст. мин. Если сигнал логической единицы присутствует только на двух выходах распределител  1 (любых), все элементы 0 И 17 (их число должно быть равно числу фаз двигател ) вьорабатывают сигнал логического нул , который через элемент ИЛИ 16 и инвертор 18 отпирает ключ 11 и запирает ключ 10. 5 При этом на входы стабилизаторов 9 поступает сигнал уставки I ст.макс., соответствующий двум возбужденным фазам.5 of the distributor 1, one of the logical elements AND 17 detects this combination and produces at its output also a signal of a logical unit that passes through the element OR 16 to the input of the key 10 and unlocks it (puts it in the conducting state). The zero signal at the output of the inverter 18 locks the key 11. As a result, the control inputs of all the stabilizers 9 receive a signal I st. min If the signal of a logical unit is present only at two outputs of the distributor 1 (any), all elements 0 and 17 (their number must be equal to the number of phases of the engine) viral signal of the logical zero, which through the element OR 16 and inverter 18 unlocks the key 11 and locks the key 10 5 At the same time, the inputs of the stabilizers 9 receive a signal of the setpoint I st max that corresponds to two excited phases.

Claims (2)

1. Луценко В.Е. и др. Электропривод с шаговыми двигател ми ВИНИТИ. Электропривод и автоматизаци  промышленных установок . Том.б, 1978, с. 59-60.1. Lutsenko V.E. and others. Electric motor with stepping motors VINITI. Electric drive and automation of industrial installations. Tom.b, 1978, p. 59-60. 2. Авторское свидетельство СССР 551788, кл. Н 02 Р 7/62, 1975.2. USSR author's certificate 551788, cl. H 02 R 7/62, 1975. «t"T ffff i/ti / t HUH iBpfow. IcmftaJic. .Ifm./raiiA flexcu/f ffaSo/fr6/ ff ffMfof/fezo jfc/n/ffft/c/rnifa ftti.f 8 /yHUH iBpfow. IcmftaJic. .Ifm. / RaiiA flexcu / f ffaSo / fr6 / ff ffMfof / fezo jfc / n / ffft / c / rnifa ftti.f 8 / y JJ ffeffe
SU813258312A 1981-03-13 1981-03-13 Device for control of multi-phase stepping motor SU983965A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813258312A SU983965A1 (en) 1981-03-13 1981-03-13 Device for control of multi-phase stepping motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813258312A SU983965A1 (en) 1981-03-13 1981-03-13 Device for control of multi-phase stepping motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU983965A1 true SU983965A1 (en) 1982-12-23

Family

ID=20946864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813258312A SU983965A1 (en) 1981-03-13 1981-03-13 Device for control of multi-phase stepping motor

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU983965A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0130537B1 (en) Brushless dc motor control system
EP1172926B1 (en) Power output device
US5568034A (en) Fault-tolerant variable speed induction motor drive
US6057663A (en) Current control in driving DC-brushless motor with independent windings
JP4346813B2 (en) Power output apparatus and control method thereof
US6903523B2 (en) Methods and apparatus for dynamically reconfiguring a pulse width modulation approach
SU983965A1 (en) Device for control of multi-phase stepping motor
US20050001581A1 (en) Motor control unit
JP2003033071A (en) Motor controller
JPH08336300A (en) Driver for permanent type magnet synchronous motor
US4956595A (en) Driving circuit for a five-phase stepping motor
JP2659737B2 (en) Drive device for brushless motor
JP2003209999A (en) Motor controller
JP2854033B2 (en) Micro-step driving device for 5-phase stepping motor
SU1672547A1 (en) Device for control over frequency-controlled electric drive
SU1325656A1 (en) Frequency-controllable electric drive
SU1403333A1 (en) Stepping motor control device
JPH05244791A (en) Speed controller for ac motor
JP2940024B2 (en) Motor drive
JPH0519397B2 (en)
JP3364948B2 (en) Drive device for brushless motor
SU1267581A1 (en) Method and apparatus for controlling velocity of three-phase induction electric motor
SU1663734A1 (en) Device for control over asynchronous motor
SU1661959A1 (en) Former of reference harmonic voltages for controlling synchronous motor
SU1246332A1 (en) Device for controlling m-phase stepping motor