Способ управления шаговым двигателем в режиме самокоммутации и устройство для его осуществления

 

1. Способ управления шаговым двигателем в режиме самокоммутации путем подачи иа многоканальный усилитель мощности, коммутирующий фазы двигателя, сигналов от кодового датчика положения ротора двигателя, отличающийся тем, что, с целью регулирования угла коммутации, производят суммирование сигнала кодового датчика с этим же сигналом несколько раз - по числу фнкснрсванн||ас значений угла коммутации, а результирующий сигнал подают на входы усилителя мощности.

СООЗ СОВЕТСКИХ

4444 4

РЕСПУБЛИК

09! (И) 1!(Д! Н 02 P 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4 POTOPCMOMV 44444Т4444Т4Ъ \

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ .И ОТНРЦТЦЙ (2!) 3624309/24-07 (22) 22.07.83 (46) 15.11.84. Бюл. У 42 (72) В.Е.Солодкин и К.Н.Павлова (71) Калужский филиап МВТУ им. Н.Э.Баумана (53) 621 ° 313. 13-133.3.525(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 425275 ° кл. Н. 02 К 29/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

I 767908,,кл. Н О2 К 29/00, 1978. . (54)CAGCOOO УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ В РЕЖИМЕ САМОКОММУТАЦИИ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ управления щаговым двигателем в ревнме самокоммутации путем подачи на многоканальный усилитель мощности, коммутирующий фазы двигателя, сигналов от кодового датчика полонения ротора двигателя, отличающийся тем, что, с целью регулирования .угла коммутации, производят суммирование сигнала кодового датчика с этим не сигналом несколько раэ - по числу фиксированный значений угла коммутации, а резуль-: тирующий сигнал подают на входы усилителя мощности.

1!24419

2. Устройство для управления шаговым двигателем в режиме самокоммутации, содержащее многоканальный усилитель мощности, подключенный выходами к фазам двигателя, а входами связанный с выходами кодового датчика положения, расположенного на валу двигателя, и блок регулирования угла коммутации, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, блок регулирования угла коммутации

Изобретение относится к области электротехники..и может быть использовано, например, в многоканальных. системах управления устройств автоматики, телемеханики и в станках . 5 .с программным управлением.

Известен способ управления шаговым двигателем в режиме самокоммутации путем подачи на многоканальный усилитель мощности, коммутирующий . 10 фазы двигателя, сигналов параллельного кода от датчика положения .tl) ., Известно также устройство для управ- ления шаговым двигателем в режиме свмокоммутвции, содержащее мно1 о- 15 канальный усилитель мощности, подключенный выходами к фазам. двигателя, а входами — к выходам датчика положения роторе (1) .

Недостатком этого способа и уст-; ц ройства является ограниченная возможность изменения угла коммутации фвз двигателя, что не позволяет получить оптимальные характеристики двигателя при пуске, торможении н реверсе.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ управления шаговым двигателем в режиме самокоммутацин путем подачи на многоканальный усилитель мощности, коммутирующий фазы двигателя, сигналов от кодового датчика положения ротора двигателя Ц

Известно также устройство,цля 35 управления шаговым двигателем, реализующее укаэанный способ, содержащее многоканальный усилитель мощности, снабжен П сумматорами и П блоками ключей, соединенных сигнальными входами с выходами кодового датчика и с первыми входами первого сумматора, соединенного вторыми входами с выходами ключей первого блока, причем первые входы каждого последующего сумматора соединены с выходами предыдущего, вторые входы — с выходами соответствующего блока ключей, а выходы Иго сумматора соединены с входами усилителя мощности. подключенный выходами к фазам двигателя,в входами связанный с выходами кодового датчика положения, расположенного на валу двигателя, и блок регулирования угла коммутации(2).

Недостатками указанных способов и устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные применением непрограммируемых логических элементов, и низкая надежность, ввиду применения большого числа логических элементов.

Цель изобретения " регулирование угла коммутации и расширение функциональных возможностей регулирования угла коммутации путем использования программно-управляемой системы.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления шаговым двигателем в режиме самокоммутации путем подачи на многоканальный усилитель мощности, коммутирующий фазы двигателя, сигналов от кодового датчика положения ротора двигателя, производят суммирование сигналов кодового датчика с этим же сигналом несколько раз по числу фиксированных. значений угла коммутации, а результирующий сигнал подают на входы .усилителя мощности.

Кроме того, в устройстве для управления шаговым двигателем в режиме самокоммутации, содержащем многоканальный усилитель мощности, подключенный выходами к фазам двигателя, а входами связанный с выходами кодового датчика положения, расположенного нв валу двигателя, и блок

3 I1244tg регулирования угла коммутации, по- л следний снабжен И- сумматорами и Ив блоками ключей, соединенных сигналь". п ными входами с выходами кодового датчика, и с первыми входами первого сумматора, соединенного вторыми с входами с выходами ключей первого с блока, причем первые входы каждого (д последующего сумматора соединены д с выходами предыдущего, вторые 10 I входы — с выходами соответствующего д блока ключей, а выходы II --го сумматора соединены с входами усилителя ем мощности. эт

Способ рассмотрим на примере уп- . 15 в, равления четырехфазным шаговым двига- ко телем при парной коммутации его фаз. дв

Датчик положения ротора ориенти- . не рован таким образом, что в режиме фиксации при возбуждении определенных фаз двигателя на его выходах вы- уг рабатывается 4- разрядный код, дв приведенный ниже.

2,3

0l lO

1100

3,4

4,1

1001

Номера возбужден- Код сигнала, посту. ных фаз двигателя пающего с датчика 25

1,2 00ll

Суммирование производится таким

35 образом, что.в случае переполнения сумматора (появление единицы в разряде переноса) единица переносится в младший разряд. Многократное суммирование, а их число определяет- 40 ся числом фиксированных значений угла коммутации, позволяет получить требуемое значенМе кода и соответствующий ему угол коммутации фаэ двигателя.

При возбуждении фаэ 1,2 с датчика

45 поступает код 00 ll который после . суммирования преобразуется в код

0110(0011+0011=0110).

При формировании на выходе сумматора сигнала, соответствующего этому коду, возбуждаются фазы 2,3,что соответствует вращению двигателя с нейтральным углом коммутации.

На втором шаге с датчика поступа- 55 ет .код 0110, который после суммирования преобразуется в код 1100(91101

+0110=IIOOJ. Под воздействием сигнаа, соответствующему этому коду, оэбуждаются фазы 3,4 и двигатель выолняет следунищий mar;

При выполнении третьего шага с атчика поступает код 1100. его уммирование производится с переноом единицы из старшего пятого разрЮа в младший, в результате на выхоах сумматора формируется код 1001

100т1!00=1001), прв этом воэп аются фазы 4 и Il.

При суммировании кода 1001 получакод OQII(1001+1001 0011), при ом возбуждаются фазы 1,2. После полнения двигателем 4 шагов процесс ммутации обмоток повторяется и игатель непрерывно вращается с йтральным углом коммутации.

Для перевода двигателя в режим коренного вращения с опережающим лом коммутации производится укратное суммирование сигнала датчика положения.

Например, при поступлении кода

00ll после двукратного суммирования получим код IIOO(0011+0011 0110, Ol10+OlIO-=II00j. Этот сигнал возбуждает обмотки 3 и 4, обеспечивая опережающую коммутацию фаэ двигателя.

Для перевода двигателя из этого режима работы в режим генераторного торможения производится трехкратное суммирование кодового сигнала датчика (0011+0011--0llO,0llO+OIIO--ll00, Il00+Il00=I00l) . При появлении на выходе сумматора кода 1001 коммутируются фазы 4 и 1, что вызывает торможение ротора.

При вращении двигателя н обратном направлении (реверсе) число операций суммирования при вращении с нейтраль-. ным углом коммутации равно трем с опережающим углом — двум, а нри торможении — одному., Результаты примера преобразования кода при изменении Режима работы

4- фазного двигателя сведены в табли" це

Аналогичным образом изменение режима работы двигателя осуществляется и при поочередной коммутации фаз.

Коды сигналов с датчика в этом случае имеют вид 0011, 0010, 01100р 1000.

Способ может быть применен для управления двигателем с любым числом фаэ. С ростом числа фаз увеличиваетСя число возможных фиксированных значений углов коммутации. Для получения

1124419 мых программным устройством 6. Так, например, при фиксации двигателя суммирование сигналов не производится и все ключи. закрыты. При вращении

5 двигателя с нейтральным углом коммутации открываются ключи первого блока,5 и суммирование производится один раз. При вращении с опережающим углом коммутации открываются ключи двух блоков 5, Суммирование при этом производится дважды и т.д.

Устройство может быть реализовано на микросхемах средней степени интеграции серии К155. Сумматоры

15 выполняются на элементах KI55 НИЗ (четырехразрядные сумматоры), а ключи и программное устройство — на микросхемах К155ЛА1(4И-НЕ и К155ЛАЗ (2И-НЕ)..

20 Способ наиболее эффективно реализуется при Использовании в системах

:с программируемой логикой, выполнен-. ных на базе микропроцессоров и микро-ЭВИ. Его программная реализация

25 требует малого числа команд и времени для их выполнения, благодаря чему уменьшается временная задержка . между входными и выходными сигналами, повышаются быстродействие и точность

ЗО регулирования угла коммутации. С

,уменьшением числа управляющих команд уменьшается также объем памяти запоминающих устройств. всех возможных значений углом коммутации увеличивается кратность суммирования сигналов датчика.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего способ управления с регулированием угла коммутации.

Устройство содержит многоканальный усилитель мощности 1, @ -разрядный кодовый датчик положения ротора

2, расположенный на валу шагового двигателя 3, блок сумматоров 4, состоящий из 11 последовательно соединенных сумматоров, и блоки ключей

5, подключенных входами управления . к программному устройству 6, состоящему, например, иэ элементов ИЛИ.

Устройство работает. следующим образом.

Кодовый rA --разрядный сигнал с датчика положения 2 поступает на вторые входы всех сумматоров 4 через блоки ключей 5 и на первые входы первого .сумматора. На первые входы каждого последующего сумматора поступают сигналы с выхода предыдущего сумматора, а с выхода:и -ro. сумматора сигналы подаются на входы усилителя мощности.

Число pas суммирования сигналов с датчика положения,а следовательно, и режим работы двигателя определяет".; ся работой блоков ключей 5, управляеРежим работы

Код с датчик амера коммут. фаз

Код на выходе сумматора братка Прямое

Обратное, Прямое

Фиксация

0011 0 0

1,2

0011 0011

1,2

Пуск с нейтральным углом коммутации 00)1

Разгон с опережающим углом коммутации 0011

Торможение противовключеиием

0l:1O 001

2,3

1,4

3,4

3,4

1100 1100

2 2

2,3

1,4

0110 1001

0011 3 ВНЯВ 3еке 8296/44 Ъщаж 666 Подписное

Филиал ШШ тент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4