Zapojení řídicího obvodu krokového motoru

Číslo patentu: 259339

Dátum: 17.10.1988

Autor: Fojtík Josef

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

I vynález se týká zapojení fídicího obvodu krokováho motoru a náleží do oboru elektrických pohonů.V současné době známé způsoby řízení krokových motorů využívají L/R řízení nebo proudový přerušovač. U L/R řízení je do série s vinutím krokoveho motoru zapojen předřadný odpor,ktorý zlepšuje čaeovou konstantu Š obvodu a při ustaleném proudu ve vinuti omezuje jeho velikost na jmenovitou hodnotu. To má velkou nevýhodu v tom, za v ustáleném stavu. kdy se motor netočí,se většina elektrické energie, přiváděné do motoru mění v teplo. Také momentové charakteristiky motoru nejsou příznivé a maximální frekvence pulsů, které může motor zpracovat je značnéomezena na rozsah od 101 do 102 Hz.Druhý způsob s proudovým přerušovačem připojuje vinutí motoru k napájecímu napětí řízeným spínače. Ten je ovládán proudovým senzorom, zapojeným do série s vinutím. Při jmenovitém proudu spínač rozpíná a při minimální hodnotě proudu působí jeho sepnutí. Tento cyklus se velmi rychle opakuje. Frekvence spínání je určena časovou konstantou obvodu a může být řàdově106 Hz. Momentové charakteristiky motoru jsou podstatné pfíznivější, než-li u L/R řízení.Rovněž frekvence vstupních pulsů motoru je až o řad vyšší, tj. 103 Hz. Nevýhodou tohoto způsobu řízení je nutnost použití citlivého proudového senzoru, jehož realizace je poměrně složitá. Kromě toho jim není možno nastavit jinou hodnotu proudu vinutím krokového motoru,než-li je hodnota jmenovitá.Krokový motor je dále možno ovladat generováním jmenovítého počtu kroků na otáčku hřidele nebo generováním mikrokroků, kdy je jmenovitý krok rozdělen na série menších krokú.Mikrokrokovánim se odstraňují nepríjemné rezonanční efekty krokověho motoru e zvyšuje se jeho přesnost. Nevýhodou však je značná složitost napájecího zdroje, který musí dodávat jak konstantni, tak proměnné napětí pro aktivaci vinutí.Výše uvedené nevýhody odstraňuje zapojení řídioího obvodu krokového motoru podle vyná 1 ezu,jehož podstata spočíva v tom, že mikropočitač je připojen jednak na vstupy dvou programovatelných generátorů pulsní šířkové modulece a jednak na vstup reverzibilního čitače, jehož výstup spolu s výstupy programovatelných generátorů pulsní šířkové modulace je připojen na adresové vstupy paměti, jejíž výstupy jsou pŕivedeny na obvod výkonových spínacích prvků aąz něho k jednotlivým vinutím krokového.motoru.zapojení podle vynálezu přináší úspory elektrické energie v důsledku plynulé změny přikonu krokového motoru a umožňuje napájení motoru konstantním stejnosměrným napětím, které může několikanásobně převyšovat jmenovité napájecí napětí motoru.Na připojených výkresech je na obr. 1 znázorněno blokové schéma zapojení podle vynálezu a na obr. 2 jsou nakresleny časové průběhy řídicích signálů.Rídicí obvod je tvoŕen mikropočítačem ł, jehož datová a adresní sběrnice je přivedena na dva shodné proqramovatelné generátory g, g pulsní šířkové modulace a část výstupu mikro počítače ł je připojena 2 na vstup reverzibilního čítače 1. Mikropočítač łlje dále spojen s vnějšim prostředím 3, kterým může být nadřazený počítač, osobní počítačnebo vlastní ovládací panel. Výstupy z programovatelných generátorů 3, 3 pulsní šířkové modulace a z reverzibilního čitače 5 jsou přivedeny na adresní vstupy pamätí à, jejíž výstupy jsou přes obvod Q výkonových spínacích prvků pripojeny na vinutí krokového motoru 1.Časový průběh łg znázorňuje logicky signál pro řízení příkonu celého motoru na vstupu paměti 5, průhěh łł odpovídí logickému signálu pro mikrokrokování na vstupu paměti Q. Průběh łg označuje změnu napětí La jednom vinutí motoru v čase. Průběh łg označuje časový průběh na druhém vinutí, jehož příkon činí v tomto případě například 20 a příkonu prvního vinuti a tomu odpovídá 20 8 natočení kotvy mezi póly vinutí. Další průběh łg znázorňuje středníhodnotu proudu prvním vinutím - tj. 100 3 a na průběh lg znázorňuje velikost střední A hodnoty proudu druhým vinutím, která zde například činí 20 hodnoty proudu prvním vinutím.zapojení využívá vlastností indukčnosti vinutí krokového motoru 1. Připojením napájecího napětí k vinutím krokového motoru 1 dojde k pozvolnému nârůstu proudu vinutím, jehož časová konstanta je určena indukčností vinutí, ohmiokým odporom vinutí a odporem spínacího tranzistoru v sepnutém stavu. odpojením napětí při dosažení jmenovité hodnoty proudu vinutím a jeho opětovným připojením za určitý časový okamžik, lze regulovat střední hodnotu proudu vinutím. Změnou střídy spínacích pulsů, to znamená pulsní šířkovou modulaci, lze nastavit požadovaný proud vinutí a tím 1 příkon krokového motoru 1. oddělenou requlací proudu ve dvou sousedních vinutích krokového motoru 1 se dosáhne natočení kotvy do plochy mezi dvěma sousedními pôly statoru.ühe 1.natočení je úměrný velikosti proudu oběma vinutími. Jeden krok krokového motoru 1 se tak rozdělí na mikrokroky, kterých může být řâdově 103.základem řídicího obvodu je jednočipový mikropočítač ł, který ovláda dva programovatelné generátory g, 3 pulsně šířkové modulace, tvořené programovatelnými děliči a pomocnou logikou. Řídicím programom mikropočítače ł se nastavuje střída a frekvence pulsů, generovanýoh oběma generátory 3, 3 pulsně šířkovázmodulace, přičemž příkon krokověho motoru 1 a počet mikrokroků lze volit programom, nezávisle na sobě. První proqramovatelný generátor 3 generuje pulsně šířkově~modu 1 ovsný signál pro tvorbu mikrokroků a druhý programovatelný generátor 3 vyrábí modulaci pro řízení celého příkonu krokového motoru 1. Mikropočítač l dále ovládá reverzibilní čítač A, kterému předává informace o směru čítání a taktovací pulsy. Frekvence taktovacích pulsů odpovídá frekvenci krokování motoru 1 po obvyklých krocích a je násobkem počtu mikrokroků, které vytváří poměr délky pulsu a mezery z výstupu prvního programovatelného qenerátoru 3 pulsně šíłkové modulace.Výstupy obou proqramovatelných generátorů 3, g pulaně äířkové modulace jsou přivedeny na dva nejvyšší adresní bity tj. na čtvrtý a pátý bit adresy paměti á typu PROH s kapacitou 32 bitů. Na nižší tři bity adresy paměti § jsou přivedeny výstupy reverzibilního čítače 3,který číta vpřed či vzad podle požadovaného směru otáčení motoru, určeného mikropočítačem ł. z paměti g jsou využity čtyři z osmi výstupu, na které jsou přímo připojsny báze koncových výkonových tranzistorů typu Darlington, zapojených v obvodu Q výkonových spínacích prvku.Tyto tranzistory spínají proud do vinutí krokového motoru 1. V paměti 3 jsou naprogramovány čtyři tabulky, ktoré jsou adresovány v rytmu pulsü, přicházejících z obou programovatelných generátorů g, 3 pulsní šířkové modulace a 2 reverzibilního čítače 1. V paměti Ě je dále zakôdována tabulka pořadí spínání jednotlivých vinutí krokového motoru 1, nezávisle na pulsní šíŕkové modulaci. Hodnoty z této tabulky jsou vyhírány jako adresy, které generuje reverzibilní čítač 4.Adresování kôdovacích tabulek, uložených v paměti §, je prováděno tak, že je-li na výstupu prvního programovatelněho generátoru g pulsní šířkové modulace úroveň logické 0, je v paměti 2 adresovana tabulka, otevírající vždy dva výkonové tranzistory a tím jsou aktivována současně dvě vinutí krokového motoru 1. Při logické úrovni 1 je aktivováno pouze jedno vinutí a ve druhém dochází v tomto okamžiku k poklesu proudu. současně s modulací mikrokroků probíhá nezávisle modulace příkonu celého krokověho motoru 1, který zajiščuje druhý programovatelný generátor 1 pulsní šířkové mndulace, jeho výstup je přiveden na nejvyšší adrssní vstup paměti §. Při logické úrovni 0 na tomto vstupu jsou otevřeny příslušné tranzistory podle sekvence mikrokrokování, generované rsverzibilním čítačem 3 a prvním programovatelným generátorem 2, při úrovni logické 1 jsou všechny tranzistory zavřeny a dochází k poklesu proudu vinutími,která byla płedtím aktivována. změnou střídy pulsů vysílaných z druhého programovatelného generátoru 3 pulsní šířkově modulace se mění celkový příkon krokového motoru 1.vynález je využitelný k pohonu číslicově řízených obraběcích strojů, robotu, při vědeckých experimsntech a podobnč.zapojení řidiciho obvodu krokového motoru a mikropočitačem se vyznačuje tim, že mikropočítač /1/ je připojen jednak na vstupy prvého a druhého programovatelnéhc generátoru /2,3/ pulsni šířkóvé mpdulace a jednak na vstup reverzibilního čitače /4/, jehož výstup spolu s výstupy programovatelných genezâtorů /2, 3/ pulsni šiŕkové modulace je připojěn na adreaovévstupy paměti /5/, jejíž výstupy jsou připojeny na obvod /6/ výkonových prvků, který je pripojen na jednotlivé vinutí krokového motoru /7/.

MPK / Značky

MPK: H02P 8/00, H02K 37/00, G05B 19/40

Značky: řídicího, krokového, zapojení, obvodů, motorů

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-259339-zapojeni-ridiciho-obvodu-krokoveho-motoru.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zapojení řídicího obvodu krokového motoru</a>

Podobne patenty