Устройство для двухрежимного управления шаговым двигателем

Устройство для двухрежимного управления шаговым двигателем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике , к шаговому электроприводу. Цель состоит в повышении надежности и точности отработки задания при переходе с одного режима на другой. Совместное использование экономического коммутатора на сдвиговом регистре с неизменяющейся циклограммой и суммирующих логических элементов 2-2И-Ш1И-НЕ 12-15, управляемых счетным триггером 2, обеспечивает надежное функционирование. Применение счетного триггера 2 и логических элементов 2-2И-ШШ 7 и 2И-НБ 3-6 позволяет запоминать симметричное или не симметричное включение фазовых обмоток, поэтому переход от одного режима коммутирования фаз на другой происходит без потери и лишней отработки полушага, чем достигается повышение точности. 3 ил. с S (Л /г со О5 со 4 н 05 Фле/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECflYS JIHH

ПЮ <Ш сЮ4 Н 02 Р 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСНОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ

911

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 4011643/24-07, (22) 13.01.86 (46) 30.12.87. Бюл. И 48 (72) В.И.Кафизов (53) 621.313.525 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 1091122, кл. Н 02 Р, 8/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Ф 907753, кл. Н 02 Р 8/00, 1980 ($4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУХРЕЖИМНОГО

УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЬК ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике, к шаговому электроприводу.

Цель состоит в повышении надежности и точности отработки задания при переходе с одного режима на другой.

Совместное использование экономического коммутатора на сдвиговом регистре с неизменяющейся циклограммой и суммирующих логических элементов .2-2И-ИЛИ-НЕ 12-15, управляемых счет" ным триггером 2, обеспечивает надежное функционирование. Применение счетного триггера 2 и логических элементов 2-2И-ИЛИ 7 и 2И-HE 3-6 позволяет запоминать симметричное или не симметричное включение фазовых обмоток, поэтому переход от одного режима коммутирования фаз на другой происходит без потери и лишней отработки полушага чем достигается повыВ е шение точности. 3 ил.

1 13634

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в шаговом электроприводе.

Цель изобретения — повышение надежности и точности отработки задания при переходе с одного режима на другой.

На фиг.1 представлена функциональ- 1g ная схема устройства для двухрежимного управления применительно к четырехфазному шаговому двигателю; на фиг.2 — электрическая схема подключения усилителей; на фиг,3 — то же, 1 пример.

В устройстве для двухрежимного управления шаговым двигателем (фиг.1), тактовые входы сдвигового регистра 1 и,счетного триггера 2 соединены соответственно с выходами первого логического элемента 2И-HE 3 и второго логического элемента 2И-НЕ 4. Первый прямой и второй инверсный выходы 25 триггера 2 соединены соответственно с первыми входами третьего логичес,кого элемента 2И-НЕ 5 и четвертого логического элемента 2И-НЕ 6. Выходы логических элементов 5 и 6 соединены 3п соответственно с первым и третьим входами логического элемента 2-2И-ИЛИ 7. Первые входы логических элементов 3 и 4 соединены с тактовой айной 8. Второй вход логического элемента 3 соединен с выходом логического элемента 7. Вторые входы логических элементов 4,5 и 6 соединены с шиной режима коммутации 9, Потенциальная шина прямого хода 10 соеди- 40 нена со входом сдвига "влево" регистра и вторым входом логического элемента 7. Потенциальная шина обратного хода 11 соединена со входом сдвига вправо регистра 1 и четвертым 45 входом логического элемента 7. Первые и вторые входы логических элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ 12 — 15 объединены и соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым вы- 5О ходами регистра 1 ° Третьи входы логических элементов 12 — 15 соединены соответственно с четвертым, первым, вторым и третьим выходами регистра 1 °

Четвертые входы логических элементов 12 — 15 соединены с первым выходом триггера 2. Выходы логических элементов 12 — 15 соединены со входами усилителей 16 — 19. Каждый выход

16 упомянутых усилителей подключен к обмотке четырехфазного шагового двигателя 20. Разрядами регистра 1 служат

D-триггеры 21 и 22. Логические эле менты 2-2И-ИЛИ-НЕ 23 и 24 связывают перекрестными обратными связями выходы разрядов одного с D-входом разряда другого триггера. Счетный триггер 2 выполнен также íà D-триггере, в котором "нулевой выход подключен к D-входу.

Количествр несимметрично включаемых фазовых обмоток шагового двигателя 20 может быть меньше или больше количества симметрично включаемых обмоток. Это зависит от выполнения усилителей 16 — 19, которые на выходе могут инвертировать или не инвертировать в входные сигналы управления, На фиг.2 показана электрическая схема подключения усилителей 16 — 19 где для обеспечения достаточного быстродействия включения фаз и поддержания необходимого момента на валу шагового двигателя 20 показана также схема питания. Здесь одни концы фазовых обмоток подключены к источникам питания +Еп, — низкого уровня напряжения, и +Еп — высокого уровня напряжения, другие концы, подключенных к выходам усилителей

16 — 19, соединены с входами логического элемента ИЛИ 25. Выход логического элемента 25 соединен со входом ячейки для форсированного включения к ячейке 26. Шины источников питания +Еп< и +Еп — Еп„ и общий подключены к ячейке 26. Логические элементы 12 — 15 могут быть образованы логическими элементами 2И-HE 27 и 28, выходы которых подключены ко входу усилителя, к ограничительному резистору 29. Усилители 16 — 19 содержат также транзистор 30 типа п-р-п, подключенный эмиттерным переходом к общей шине. Резистор 29 одним выводом подключен к источнику питания +Еп, а другим выводом подключен к базовому переходу транзистора 30. Коллекторный переход транзистора 30 служит выходом усилителя.

Такая схема усилителей позволяет производить несимметричные включения с меньшим количесpBQM фазовых обмоток . На фиг.3 в усилителях 16 — 19 базовый переход транзистора 30 подключен к выходу логического элемента

НЕ 31, вход которого служит входом

63416

25 о

35

45

3 13 усилителя. Приведенная схема усилителей позволяет производить несимметричное включение с большим количеством Аазовых обмоток.

Устройство также допускает возможность управления трехфазным и шестифазным шаговыми двигателями, Устройство работает следующим образом, Пусть при управлении шаговым двигателем 20 в прямом направлении на шину 8 поступают импульсные сигналы, на шины 9 и 10 поступают сигналы логического "0", на шину 11 поступает сигнал логической "1". Причем, триггер 2 находится в "нулевом" состоянии.

Логические элементы 4, 5 и 6 закрыты. На выходе логического элемента

7 — сигнал "1", и через логический элемент 8 импульсы поступают на тактовые входы регистра 1, управляя им.

Сигналы первого двоичного кодирования регистра 1 свободно проходят через первые входы логических элементов 12 — 15 и поступают на входы соответствующих усилителей 16 — 19.

Сигналы второго двоичного кодировайия

\ регистра 1 (сдвинутыр вправо на один шаг) не проходят через вторые входы логических элементов 12 — 15 так как на их третьи входы поступает сигнал запрета с "единичного" выхода триггера 2, При поступлении. на усилители 1619 сигналов "1" и "0" последние включают или отключают соответствующие фазы шагового двигателя 20. Ротор шагового двигателя 20 перемещается в прямом направлении. Так как происходит симметричное включение фазовых обмоток, одна пара фаз включена, а

1 другая отключена, то каждому импульсу соответствует х6д одного шага перемещения ротора. Количество импульсов, необходимых для полного цикла управления, равно количеству . фаз, т.е. m=4. Порядок переключения фазовых обмоток в установленном режиме коммутирования с отработкой полного шага. "16 17 — 19,16 — 18, 19 — 17, t8. Когда триггер 2 находится в единичном" состоянии, то на третьи входы логических элементов

12 — 15 поступает сигнал разрешения.

Теперь происходит логическое сложение сигналов первого кодирования с сигналами второго кодирования регистра 1. Поскольку сигналы одного кода регистра 1 сдвинуты ня один такт, то после сложения, включаемых фазовых обмоток на одну Аязу. будет меньше или больше, чем при симметричном включении, в зависимости от применяемых усилителей (Аиг.2 или Аиг,3).

Такому несимметричному включению Аазовых обмоток соответствует также

ip шаговый ход перемещения ротора. 8 этом случае, порядок переключения °

Аазовых обмоток в режиме коммутирования в полным шагом: 16-19-18-17 или 16, 17, 18 — 19, 16, 17 — 18, 19, 16 — 17, 18, 19.

При поступлении на шину 9 сигнала

"1" устройство работает в полушаговом режиме коммутирования. Тогда, при заданном прямом направлении, если триггер 2 находится в "единичном" состоянии, происходит несимметричное включение Аазовых обмоток.

Логический элемент 5 открыт и сигналом с выхода логического элемента

7 закрывается логический элемент 3.

Поступаемый на шину 8 импульсный сигнал проходит через логический элемент 4 и опрокидывает триггер 2 в "нулевое" состояние.

Логическое сложение запрещается и происходит симметричное включение фазовых обмоток. Логический элемент

5 закрыт и сигналом с выхода логического элемента 7 разрешается прохождение импульса через логический элемент 3 на тактовые входы регистра

1, и так далее. В результате такого включения фазовых .обмоток осуществляется полушаговый ход ротора на каждый импульс. Порядок переключения фазовых обмоток в режиме коммутирования с отработкой полушага — 16-19, 16-19-19, 18-18-18, 17-17-17, 16 или

16, 17, 18 16, 17 19, 16, 17 19, i6 18, 19, 16- t8, 19-17, 18, 19-17, 18.

Для управления шаговым двигателем

20 в обратном направлении на шины

10 и 11 подаются соответственно сигналы "0" и "1" Поэтому при работе устройства в шаговом режиме коммутирования симметричное включение усилителей происходит в повторяющейся последовательности: 16, 17-17, t8-18, 19-19, 16; несимметричное включение— в повторяющейся последовательности:

16-17 -18-19 или 16, 17, 18 — 17, 18, 19-18, 19, 16-19, 16, 17, При работе устройства в полушаговсу режиме ком10

Епу

ВНИИПИ Заказ 6576/51 .Тираж 659

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 13634 мутирования комбинированное включение усилителей происходит в повторяющейся последовательности: 16-16, 17-17-17, 18- t8-18, 19-19-19, 16 или 16, 17, 18-17, 18-17, 18, 19-18, 19-18, !9s

16-19, 16-19, 16, 17-16, 17. В остальном работа устройства аналогична описанному.

Таким образом, в предлагаемом устройстве для двухрежимного управления шаговым двигателем совместное использование экономичного коммутатора на сдвиговом регистре с неиз- !5 меняющейся циклограммой и суммирующих логических элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ, управляемых счетным триггером, обеспечивает надежное функционирование.

Применение счетного триггера и логи- 20 ческих элементов 2-2И-ИЛИ и 2И-НЕ позволяет запоминать характер включения фаз — симметричное или несимметричное. Поэтому переход от одного режима коммутирования фаз на другой режим коммутирования происходит без потери и лишней отработки полушага, чем достигается повышение точности.

Формула изобретения 30

Устройство для двухрежимного управления шаговым двигателем, содержащее усилители мощности по числу фаз двигателя, тактовую шинулютенциальные шины прямого и обратного хода, шину режима коммутации и сдвиговый, регистр, включающий в себя D-триггеры и элементы 2-2И-ИЛИ-HE выходы

16 6 которых соединены перекрестными обратными связями с D-входами D-триггеров, выходы которых соединены с первым и четверым входами элементбв

2-2И-ИЛИ-НЕ, вторые и третьи входы которых соединены с шинами прямого и обратного хода, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности и точности отработки задания при переходе с одного режима на другой, дополнительно введены элементы 2-2И-ИПИ-НЕ по числу фаз, элемент 2-2И-ИЛИ, счетный D-триггер и четыре элемента 2И-HE первый из которых соединен выходом с тактовыми входами сдвигового регистра, первым входом — с тактовой шиной, вторым— с выходом элемента 2-2И-KIN второй элемент 2И-НЕ входами соединен с шинами тактовой и режима коммутации, выходом — с -тактовым входом счетного

D-триггера, выходы которого подключены к первым входам третьего и четвертого элементов 2И-НЕ, вторые входы которых соединены с шиной режима коммутации, выходы — с первым и третьим входами элемента 2-2И-ИЛИ, второй и четвертый входы которого подключены к шинам прямого и обратного хода, каждый выход сдвигового регистра соединен с первым и вторым входами одно" го дополнительно c введенного элемента 2-2И-ИЛИ-HE и третьим входом другого, межного с ним, четвертые входы дополнительно введенных элементов

2-2И-ИЛИ-HE соединены с прямым выходом счетного D-триггера, а выходы— с входами усилителей мощности.