SU480227A3 - Устройство дл управлени шаговым электродвигателем - Google Patents

Description

поступающих на каждый вход, устанавливаетс  задатчи1ком шагов 15.

Модул тор И (фиг. 3) может быть вылолнен , например, в виде дополнительного счетчика 16, дешифратора 17, €ло.ка дифференцировани  18, Схем совпадени  19-26, ледущих мультивибраторов 27-30, схем «ИЛИ 31-34 и схем «НЕ 35, 36.

Устройство работает следующим образом.

Параллельно с командными импульсами CW (вперед) и CCW (назад), ноступаюп нми с управл ющей ЦВМ 1 через п-разр дный счетчик 2 и схемы «ИЛИ 12 и 13, па коммутатор 5 с модул тора 11 поочередно подаютс  импульсы пр мого VPP и обратного VNP движени  с наперед заданными периодом и длительностью. Так, если задатчкк 15 установлен на один шаг, то модул тор 11 подает один импульс на вход вперед РТ и через заданное врем  t подает итпулъс на вход назад NT. Затем снова через отрезок времени /2 модул тор 11 подает импульс на вход РТ и т. д.

В этом случае отрезок времени ti определ ет энергию, Котора  передаетс  ша гово:му электродвигателю 7 дл  движени  на один шаг в пр мом направлении, а 4 - дл  возврата его в первоначальное положение, т. е. положение ротора шагового электродвигател  в описываемом устройстве можно измен ть не только подачей командных импульсов от ЦВМ, но путем изменени  соотношени  отрезков времени ti и fe. В первом случае при поступлении на вход коммутатора каждого командного импульса ротор шагового двигател  поворачиваетс  на шаг. Перемещение ротора на дробную часть шага можно получить, измен   соотношение времени /i « 4 в соответствии с оставшейс  в п-разр дном счетчике 2 информацией. При этом импульсы с модул тора 11 поступают на коммутатор 5 независимо от Командных импульсов CW и CCW.

Временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства, при поступлении на распределитель 3 импульсов VPP и VNP показаны на фиг. 2. Применительно к изображенному на фиг. 1 л тифазному шаговому электродвигателю , используетс  попеременное включение двух и трех фаз, в результате чего образуетс  дев ть (дл  дес тиразр дного счетчика 2) устойчивых положений (в общем случае -положений соответственно числу разр дов счетчика 2) во врем  основного импульса О (см. фиг. 2), когда возбуждены фазы А, В и С. Таким образом, в предлагаемом устройстве шаг двигател  может быть уменьшен в любое число раз.

Подробнее работу устройства рассмотрим на основе схемы фиг. 3 и временных диаграмм , приведенных на фиг. 4. Генератор 14 вырабатывает импульсы То с неизменной частотой , поступаюшие в двоичный счетчик 16. Информаци , содержаща с  в счетчике 16, с помощью двшиф|ратора 17 преобразуетс  в последовательность импульсов . Одновременно счетчик 2 считает командные импульсы CW или CCW и через каждые п командных импульсов вырабатывает выходные импульсы РР или NP. Посредством дешифратора (на чертеже не показан) информаци , содержаща с  в счетчике 2, преобразуетс  в сигналы, поступающие на одну из выходных линий 1 - п.

Сигналы с одноименных разр дов обоих счетчиков через схемы совпадений 19 и схе10 мы «ИЛИ 31 поступают на блок дифференцировани  18, состо щий из ждущих мультивибраторов 29 и 30, схемы «ПЕ 35 и схем совпадени  25 и 26. Блок 18 формирует сигнал VPP, дифференциру  передний фронт им15 пульса, поступающего со схемы «ИЛИ 31, а сигнал VNP, дифференциру  задний фронт этого же импульса. Выбира  тот или иной выход Ci-Сп дешифратор 17, измен ют отношение ti-/2. Положение I (см. таблицу на 20 фиг. 2) соответствует случаю, когда /i равно «9, а /2 - «1, положение II-соответственно «8 и «2 и т. д. Ротор R1 шагового двигател  в положении I перемещаетс  на одну дес тую шага, в положении дес тых 5 н т. д.

Число импульсов VPP или VNP, поданных на каждый вход распределител  3, устанавливаетс  на шкале SW задатчика шагов 15. Метки времени CLOCK (фиг. 4) поступают на 0 вход двоичного счетчика, состо щего из ждущих мультивибраторов 27 и 28. После отработки одного шага схема «И 20 открываетс  сигналами со схем 22 или 32 и блок дифференцировани  18 за1пускаетс  каждый раз при 5 поступлении временного импульса CLOCK в схему отсчета времени. После того, как сделан второй шаг, схема «И 20 открываетс  сигналами со схем 23 или 32, при этом блок 18 запускаетс  от каждого второго времен0 иого импульса. В результате шаговой электродвигатель делает два шага в пр мом направлении и два в обратном, что увеличивает амплитуду колебаний. Однако соотношение времени ti и tz в рассматриваемом случае не 5 измен етс . При установке на шкале задатчика 15 трех шагов последовательность операций сохран етс .

Схема «ИЛИ 34 и схема «НЕ 36 предусмотрены дл  запирани  блока 18 при поступ0 лении импульсов РР и NP со счетчика 2, предотвраща  тем самым их одновременную подачу на вход распределител  3.

Если командные импульсы CW или CCW и импульсы на выходе схемы совпадени  19 5 не синхронизированы друг с другом, то это приводит к нежелательным пульсаци м тока в фазах шагового электродвигател , поскольку сигналы, не совпадающие по времени, не проход т. При работе в области высоких частот этот эффект усиливаетс , что приводит к уменьщению момента , развиваемого двигателем и увеличению вибраций. Дл  предотвращени  этого нежелательного  влени  счетчик 16 каждый раз устаиавливаетс  входными импульсами, поступающими со схемы «ИЛИ 33, в исходное положение . В результате сигналы на выходах дешифратора 17 и счетчика 2 синхронизируютс . Кроме того, в этом случае счетчик 2 выполн етс  двоичным и сбрасываетс  в нуль, через каждые п входных имиульсов (в рассмотренном примере ).

Синхронизаци  сигналов Ci-С„ н 1-п устран ет аульсаиии тока.

Характеристики, представленные на фиг. 5, показывают различне в моментах, развиваемых дв;гатолем, при наличии синхронизации (сллошнг  лмнн ) и при отсутствии ее (пунктирна  лини ). По оси абсцисс (фиг. 5) отложена частота входных и.мпульсов, а по оси момент, развиваемый шаговым ;локродзи:ателе-м.

Од |ако, если сброс счетчика 16 в исходное состо 11ие производитс  каждый раз при поступлении входного импульса, то в области высоких частот переменное двухфазное - трехфазное возбуждение, применительно к рассматриваемому здесь п тифазиому шагоBOiMy двигателю, измен етс  на трехфазное возбуждение, что снижает

эффективность предлагаемого устройства.

Дл  предотвращени  -того

нежелательного  влени  c6ijoc счетчика 16 в исходное состо ние осуществл етс  только до о-иределенной частоты входных импульсов. При большей частоте входных и,мт1ульеов синхронизаци  отключаетс . Это обеспечивает сохранение режима переменного двухфазного-трехфазного возбуждени .

На фиг. 6 по-казаны графики изменени  угла поворота ротора шагового двигател  при управлении его от описываемого устройства (сплошна  лини ) и известного (пунктирна  лини ). На фиг. 7 аналогично изображены частотные хара-ктеристики двигател . Нижний масштаб по оси абсцисс соответствует работе двигател  в опиеываемом устройстве. Как

следует из приведенных графиков, при работе двигател  значительно уменьшаютс  колебани , в то врем  как нагрузочные свойства практически сохран ютс .

Приведенное описание работы устройства выполнено применительно к шаговому электродвигателю с вращаюш,имс  ротором. Однако рассмотренное устройство в том же виде применимо и дл  шагового электродвигател 

с пр молинейным движением  кор .

Предмет изобретени 

Claims (3)

1. Устройство дл  управлени  шаговым

электродвигателем, содержаш,ее иереключающнй в заданной последовательности фазы

двигател  коммутатор, соединенный своими

двум  входами с выходами счетчика входных

импульсов, отличаюш.еес  тем, что, с целью уменьшени  цены шага и повышени  точности церемешени , в нем применен модул тор импульсов, подключенный выходами ко входам указанного коммутатора, а входами -

к выходам счетчика и генерирующий импульсы , поступающие ноочередно на оба входа коммутатора, со скважностью, модулируемой сигналами с выходов счетчика.

2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что в ием .применен синхронизатор, св зывающий входы счетчика и модул тора и синхронизирующий работу последнего импульcaiMH , поступающими на входы счетчика.

3.Устройство но нп. 1 и 2, отличающеес  тем. что модул тор содержит доиолннтельный счетчик, св занный с выходом синхронизатора и устанавливаемый последним в исходное положение при поступлении на входы основного счетчика каждого импульса .

Приоритет по пунктам: 25.12.70, по п. 1 30.03.71 по пп. 2, 3.

I

ЮР

Л)

CLOCK liMlljfllllliniMlinnilllllllllllllllMini

TO П ПП U27 anRruiJi.rLJiJirLrLnjimLrinrLrinr. U28 J LJ rLJ rLJn J LJnLn ri

C1 llllllliniHIIIIIIIHIIIIIIIIIIIIIIIIII SC2 I I I I M I I M M I I I I I I I I I . SC3 I I I I I I I I I I

J

ct Л PP .S.

П

VNP

n

IliJIIIi TL

J-l лгшллл г

0

80120

160

200 K-fu

Фи.г 5

.6.-.

.-.- - -х:: -, ...

- - г200 мсек

-лг.

ч.

(--A