Устройство для управления шаговым двигателем

Устройство для управления шаговым двигателем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

. омя

ОП ИСА-ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< о712053

К ПАТЕНТУ (6l ) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 04.0973 (21) 1955010/24-07 (23) ПРиоРнтет (32) 05. 09 .7 2 (31) 47-88833 (88) Япония

Опубликовано 2501.80. Бюллетень % 3

Дата опубликования описания 250180 (51) М. Кл.

Н 02 Р 8/00

Государственный комитет

СССР по дедам изобретений и открытий (5З) УЛ 621 .316 . .718. 5 (088.8) Иностранцы

Кенго Кобаяси и Мицуо Манабе (Япония) (72) Авторы изобретения

Иностранные фирмы (71) ЗаяВИтЕЛИ Фудзицу Лимитед и Фудзицу Фанук Лимитед (Япония) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах управления двигателями, в частности в устройствах управления двигателями электроприводов,например, для станков с программным управлением.

Известны устройства управления двигателями, содержащие блоки формирования выходных импульсов необР

10 ходимых для управления шаговым двигателем (1). Эти устройства обеспечивают ускоренное или замедленное поступление импульсов на шаговый двигатель в режимах пуска и торможения, а также равномерность расстановки выходных импульсов в случае пропадания (сбоев) импульсов управления.

Вследствие реализации в известных устройствах зкспоненциальных законов ускорения — замедления поступления выходных импульсов, время переходных процессов (время разгона от нулевой скорости до максимальной и время торможения от максимальной скорости до нулевой) оказывается большим, что является недостатком этих устройств.

Известно устройство для управления двигателем, содержащее источник ynvавляющих импульсов, реверсивный счетчик, формирователь выходных импульсов, генератор импульсов и распределитель импульсов (2) . Это устройство является наиболее близким к изобретению по технической сущнОсти и достигаемому результату, Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает допускаемого двигателем быстродействия, т.е. не обеспечивает минимально возможных для конкретного типа двигателя времени разгона и торможения.

Объясняется это тем, что известное устройство, обеспечивая увеличениеуменьшение частоты выходных импульсов, не обеспечивает изменение частоты выходных импульсов по опреде,ленным законам, например по экспоненциальному закону в сочетании с линейным законом. целью изобретения является повышение быстродействия в периоды увеличения и уменьшения частоты выходных импульсов.

Это достигается тем, что формирователь выходных импульсов снабжен дискриминатором, дополнительным реверсивным счетчиком, блоком управления, дополнительным генератором импульсов, сумматором и блоком

712053

3S

60 генерирования выходных импульсов, вход которого соединен с выходом сумматора,,входы которого соединены с выходами дополнительных генератора импульсов и реверсивного счетчика, СУММИРУЮЩИЙ H ВЫЧИТдюшнй ВХОДЫ КОТОрого соединены с выходами блока управления, первый вход которого соединен с выходом блока генерирования выходных импульсов, второй — с выходом основного генератора импульсов, а третий — с выходом дискриминатора, входы которого подключены к выходам обоих реверсивных счетчиков, выход блока генерирования выходных импульсов образует выход формирователя выходных импульсов.

Кроме того, блок управления может быть снабжен тремя элементами И, элементом ИЛИ, инвертором и делителем частоты, вход которого соединен с выходом блока генерирования выходных импульсов, а выход подключен к первому входу первого элемента И, . выход -которого вместе с выходом второго элемента И через элемент ИЛИ подключен к вычитающему входу дополнительного реверсивного счетчика, к суммирующему входу которого подключен. выход третьего элемента И, первый вход которого вместе с первым входом второго элемента И подключен к выходу основного генератора импульсов, при этом вторые входы первого и третьего элементов И непосредственно, а второго элемента И через инвертор подсоединены к выходу дискриминатора.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для управления двигателему на фиг. 2 — график временных зависимостей частоты выходных импульсов при увеличении и уменьшении частоты управляющих импульсов.

Устройство для управления двигателем содержит источник 1 управляющих импульсов, подключенный к основному реверсивному счетчику 2, выход которого подключен к первому входу формирователя 3 выходных импульсов. Второй вход формирователя 3 связан с выходом основного генератора 4 импульсов, а выход формирователя 3 соединен со входом распределителя 5 импульсов.

Формирователь 3 выходных импульсов содержит -соединенные между собой дискриминатор 6, дополнительный реверсивный счетчик 7 и блок 8 управления. Выход дополнительного реверсивного счетчика соединен с одним из входов сумматора 9, а другой его вход связан с дополнительным генератором импульсов 10. Выход сумматора 9 подключен к блоку 11 генерирования выходных импульсов, выход которого является выходом формирователя 3.

Блок 8 управления содержит элементы, И 12, 13 и 14, элемент ИЛИ 15, инвертор 16 и делитель 17 частоты.

Выход делителя 17 частоты соединен с выходом блока 11 генерирования выходных импульсов, а выход делителя

17 частоты соединен со входом элемента И 14„ другой вход которого подключен ко входу элемента И 12, к выходу дискриминатора 6 и через инвертор 16 — ко входу элемента И

13 . Вторые входы элементов И 12 и

13 соединены Между собой и образуют второй вход формирователя 3 выходных импульсов. Выход элемента И 12 подключен к одному из входов дополнительного реверсивного счетчика

7, с другим входом которого через

1лемент ИЛИ 15 связаны выходы элементов И 13 и 14.

Устройство управления работает следующим образом.

Импульсы управления Р; с частотой

F; от источника 1 управляющих импульсов поступают на суммирующий вход основного реверсивного счетчика

2„ который играет роль накопителя управляющих импульсов. На вычитающий вход счетчика 2 поступают выходные импульсы P0 с частотой р о которые формируются формирователем 3.

Эти импульсы уменьшают общее число импульсов, накопленных в счетчике 2.

Выходные импульсы Р, поступают в распределитель 5, импульсы с выхода которого осуществляют управление двигателем. Основной генератор 4 импульсов формирует импульсы с постоянной частотой F, которые поступают через блок 8 управления на входы дополнительного реверсивного счетчика 7.

Дискриминатор 6, входы которого подключены к счетчикам 2 и 7, сравнивает накопленное в счетчике 2 число импульсов с числом импульсов Z счетчика 7. При Е> Е дискриминатор

6 формирует сигнал HP, который поступает в блок 8 управления на логические элементы И 12 и 14 и на инвертор 16. При этом на суммирующий вход счетчика 7 поступают импульсы частоты от генератора 4 через схему

И 12, и происходит увеличение числа импульсов Z. Инвертор 16 имеет на выходе логическую единицу (сигнал) на входе схемы И 13, тогда когда

E и Z. При E > Е на выходе инвертора

16 имеется логический нуль, схема

И 13 оказывается закрытой, и импульсы частоты F генератора 4 не поступают к вычитающему входу счетчика 7.

При E) Z при наличии сигнала HP (логической единицы) открывается схема И,14, которая пропускает через схему ИЛИ 15 на вычитающйй вход счетчика 7 импульсы, поступающие .с выхода устройства ll генерирования

712053

30 формула изобретения выходных импульсов через делитель

17 частоты с коэффициентом деления, равным днум. При Е Е дискриминатор б формирует логич.еский нуль . (сигнал HP отсутствует), схемы И 12 и 14 не пропускают импульсов на входы счетчика 7. При этом на выходе инвертора 16 формируется логическая единица, схема И 13 открывается, и импульсы частоты Г генератора 4 поступают через схему ИЛИ 15 к вычитающему входу счетчика 7.

Число импульсов Е счетчика 7 начинает уменьшаться, Блок 11 генерирования выходных импульсов по принципу действия вявляется накапливающим счетчиком, который осуществляет суммирование хранящегося в нем числа с вновь постугаюшим числом с выхода сумматора 9, которое равно числу Z счетчика 7. Суммирование в блоке 11 осуществляется с частотой Б, которая формируется дополнительным генератором 10. Когда происходит переполнение накапливающего счетчика н блоке 11, на его выходе формируется выходной импульс

Р,, В режиме пуска двигателя — в режиме увеличения частоты F выходных импульсов происходит увеличение частоты F; входных управляющих импульсон Р;, Число импульсов E в счетчике 2 быстро увеличивается и становится F ) Z. .При этом дискриминатор б формирует сигнал HP (логическую единицу), число импульсов

Е в счетчике 7 начинает увеличиваться, счетчик 11 начинает накапливать импульсы Е с частотой 1 . и формировать импульсы Р с частотой Р которые проходят через распределитель 5 импульсов и приводят в движение двигатель. Аналитический анализ работы устройства при Е ) Е показывает, что изменение частоты F будет происходит по экспоненциальному закону. На фиг . 2 показан экспоненциальный закон нарастания частоты р при подаче скачком частоты Р; управляющих импульсов

kt (1 g 2) где т — коэффициент, определяющий показатель экспоненциального закона;

n — число битов счетчика блока 11;

t — время.

В момент времени, управляющие импульсы Р прекращаются, но еще н течение некоторого времени сохраняется условие Е>Е до момента t . При имеет место равенство E Z u

â€, Аналитический анализ работы ! устройства на участке времени после показывает, что уменьшение

2 частоты F выходных импульсов буде происходит по линейному закону до

65 момента нремени = от значения р =р,-до F, =0 при этом время линейного уменьшения частоты Р опрея О деляется как tz -t = — „Таким образом, выбирая при проектировании устройства величины F; р, можно обеспечить требуемое время пуска и торможения двигателя, т.е. увеличить быстродействие устройства управления и всей системы управления нагрузкой с помощью двигателя.

Устройство управления двигателем обеспечивает увеличение частоты выходных импульсов по экспоненциаль. ному закону, а уменьшение частоты— по линейному закону. Применение такого сочетания указанных законов позволяет наилучшим образом использовать характеристики нагруженных двигателей и обеспечивает минимально допустимые времена переходных процессов н системе устройство управления — двигатель-нагрузка.

1. Устройство для управления двигателем, содержащее источник управляющих импульсовi выход которого подключен к суммирующему входу основного реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом формирователя выходных импульсов, со вторым входом которого соединен выход основного генератора, импульсон, т ричем выход формирователя выходных импульсов подключен к распределителю импульсов и к вычитаюшему входу основного реверсивного счетчика, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия в периодыувеличения и уменьшения частоты выходных импульсов, формирователь выходных импульсон снабжен дискримина" тором, дополнительным реверсивным счетчиком, блоком управления, дополнительным генератором импульсов,сумматором и блоком генерирования выходных импульсов, вход которого соединен с ныходом сумматора, входы которого соединены с выходами дополнительных генератора импульсов и реверсивного счетчика, суммирующий и вычитающий входы которого соединены с выходами блока управления, первый вход которого соединен с выходом устройства генерирования выходных импульсов, второй — с выходом основного генератора импульсов, а третий — с выходом дискриминатора, нходы которого подключены к выходам реверсивных счетчиков, выход блока генерирования выходных импульсов образует выход формирователя выходных импульсов.

712053

Тираж: 783 Подписное

ЦНИИПИ Заказ 9389/66

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления снабжен тремя элементами

И, элементом ИЛИ, инвертором и делителем частоты, вход которого соединен с выходом, блока генерирования выходных импульсов, а выход подключен к первому входу первого элемента И, .выход. которого вместе с выходом второго элемента И через элемент ИЛИ подключен к вычитаюшему входу дополнительного реверсивного счетчика, к суммирующему входу которого подключен выход третьего элемента И, первый вход которого вместе с первым входом второго элемента И подключен к выходу основного генератора импульсов, причем вторые входы первого и третьего элементов И непосредственно, а второго элемента И через инвертор подсоединены к выходу дискриминатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

)Q 1. Патент США М 3614517, кл. 315-36, 1970, 2. Авторское свидетельство СССР

9 368707, кл. Н 02 Р 7/62, 1970