×
25.08.2017
217.015.9dfe

ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к электротехнике, в частности к позиционным электроприводам постоянного тока, и может быть использовано для автоматизации металлорежущих станков, электромеханических роботов, управления рулями ракетных снарядов и в других механизмах систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Задачей изобретения является повышение надежности управления шаговым электродвигателем при воздействии большого количества помех, возникающих в моменты коммутации обмоток электродвигателя. Шаговый электропривод содержит шаговый электродвигатель, каждая фазная обмотка которого подключена к выходным выводам мостового полупроводникового преобразователя, верхние силовые ключи которого, шунтированные возвратными диодами, подключены к первому выводу постоянного напряжения питания, а нижние силовые ключи подключены к первому выводу датчика тока, второй вывод которого соединен со вторым выводом постоянного напряжения питания и с первыми выводами возвратных диодов, вторые выводы которых присоединены соответственно к первому и второму выходным выводам мостового полупроводникового преобразователя, входы управления силовых ключей которого подключены к выходам блока управления, содержащего логический распределитель импульсов управления мостовым преобразователем и узел ШИМ стабилизации тока фазы шагового электродвигателя, состоящий из триггера, на вход синхронизации которого подаются импульсы синхронизации, и компаратора, выход которого подключен к входу сброса триггера, первый вход - к первому выводу датчика тока, а второй вход - к источнику опорного напряжения, при этом в компаратор введен вход стробирования, соединенный с входом синхронизации триггера. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к электротехнике, в частности к позиционным электроприводам постоянного тока, и может быть использовано для автоматизации металлорежущих станков, электромеханических роботов и в других механизмах систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

В настоящее время известен шаговый электропривод (Г.И. Гульков, Ю.Н. Петренко, Е.П. Раткевич, О.Л. Симоненкова. Системы автоматизированного управления электроприводами. Учебное пособие. Под общ. ред. Ю.Н. Петренко. - Минск: ООО «Новое знание», 2004, стр. 209-212), содержащий шаговый электродвигатель каждая фазная обмотка которого подключена к выходным выводам мостового полупроводникового преобразователя, верхние силовые ключи которого, шунтированные возвратными диодами, подключены к первому выводу постоянного напряжения питания, а нижние силовые ключи подключены к первому выводу датчика тока, второй вывод которого соединен со вторым выводом постоянного напряжения питания и с первыми выводами возвратных диодов, вторые выводы которых присоединены к соответствующим выходным выводам мостового полупроводникового преобразователя, входы управления силовых ключей которого подключены к выходам блока управления, содержащего логический распределитель импульсов управления мостовым преобразователем и узел ШИМ стабилизации тока фазы шагового электродвигателя.

Недостатком известного устройства является низкая надежность в связи с тем, что электропривод теряет устойчивость управления шаговым электродвигателем, так как аналоговая часть системы ШИМ-стабилизации тока фаз двигателя подвержена воздействию большого количества помех, возникающих в моменты коммутации обмоток электродвигателя.

Известен также шаговый электропривод (Электронная техника в автоматике. Сборник статей под редакцией Ю.И. Конева. Выпуск 9. Издательство «Советское радио», Москва, 1977 г., стр. 13-17), содержащий шаговый электродвигатель каждая фазная обмотка которого подключена к выходным выводам мостового полупроводникового преобразователя, верхние силовые ключи которого, шунтированные возвратными диодами, подключены к первому выводу постоянного напряжения питания, а нижние силовые ключи подключены к первому выводу датчика тока, второй вывод которого соединен со вторым выводом постоянного напряжения питания и с первыми выводами возвратных диодов, вторые выводы которых присоединены к соответствующим выходным выводам мостового полупроводникового преобразователя, входы управления силовых ключей которого подключены к выходам блока управления, содержащего логический распределитель импульсов управления мостовым преобразователем и узел ШИМ стабилизации тока фазы шагового электродвигателя, состоящий из триггера, на вход синхронизации которого подаются импульсы синхронизации, и компаратора, выход которого подключен к входу сброса триггера, первый вход - к первому выводу датчика тока, а второй вход - к источнику опорного напряжения.

Недостатком известного устройства является низкая надежность в связи с тем, что электропривод теряет устойчивость управления шаговым электродвигателем, так как аналоговая часть системы ШИМ-стабилизации тока фаз двигателя подвержена воздействию большого количества помех, возникающих в моменты коммутации обмоток электродвигателя.

Наиболее близким к предлагаемому является шаговый электропривод (Datasheets for electronics components L297. Stepper motor controllers. STMicro-electronics group of companies. December 2001), содержащий шаговый электродвигатель, каждая фазная обмотка которого подключена к выходным выводам мостового полупроводникового преобразователя, верхние силовые ключи которого, шунтированные возвратными диодами, подключены к первому выводу постоянного напряжения питания, а нижние силовые ключи подключены к первому выводу датчика тока, второй вывод которого соединен со вторым выводом постоянного напряжения питания и с первыми выводами возвратных диодов, вторые выводы которых присоединены к соответствующим выходным выводам мостового полупроводникового преобразователя, входы управления силовых ключей которого подключены к выходам блока управления, содержащего логический распределитель импульсов управления мостовым преобразователем и узел ШИМ стабилизации тока фазы шагового электродвигателя, состоящий из триггера, на вход синхронизации которого подаются импульсы синхронизации, и компаратора, выход которого подключен к входу сброса триггера, первый вход - к первому выводу датчика тока, а второй вход - к источнику опорного напряжения.

Недостатком известного устройства является низкая надежность в связи с тем, что электропривод теряет устойчивость управления шаговым электродвигателем, так как аналоговая часть системы ШИМ-стабилизации тока фаз двигателя подвержена воздействию большого количества помех, возникающих в моменты коммутации обмоток электродвигателя.

Задачей изобретения является повышение надежности управления шаговым электродвигателем.

Поставленная задача достигается тем, что для исключения потери устойчивости управления шаговым электродвигателем в компаратор введен вход стробирования, соединенный с входом синхронизации триггера.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фигуре 1 приведена схема электрическая шагового электропривода, а на фигуре 2 - диаграммы токов и напряжений на элементах устройства.

Шаговый электропривод содержит шаговый электродвигатель, каждая фазная обмотка 1 которого подключена к выходным выводам мостового полупроводникового преобразователя 2, верхние силовые ключи которого 3, 4, шунтированные возвратными диодами 5, 6, подключены к первому выводу постоянного напряжения питания 7, а нижние силовые ключи 8, 9 подключены к первому выводу датчика тока 10, второй вывод которого соединен со вторым выводом постоянного напряжения питания 11 и с первыми выводами возвратных диодов 12, 13, вторые выводы которых присоединены соответственно к первому и второму выходным выводам мостового полупроводникового преобразователя 2, входы управления силовых ключей 3, 4, 8, 9 которого подключены к выходам блока управления 14, содержащего логический распределитель импульсов управления мостовым преобразователем 15 и узел ШИМ стабилизации тока фазы шагового электродвигателя 16, состоящий из триггера 17, на вход синхронизации которого подаются импульсы синхронизации, и компаратора 18, выход которого подключен к входу сброса триггера 17, первый вход - к первому выводу датчика тока 10, а второй вход - к источнику опорного напряжения 19, особенностью предлагаемого нового технического решения является то, что в компаратор введен вход стробирования, соединенный со входом синхронизации триггера.

Шаговый электропривод (фигура 1) работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства в установившемся режиме.

Допустим, в начальный момент времени t0 (фигура 2) приходит отпирающий импульс управления 20 на управляющий вход верхнего силового ключа 3 мостового преобразователя напряжения 2. Одновременно на вход синхронизации триггера 17 приходит короткий импульс 21, и на выходе триггера устанавливается напряжение, разрешающее подачу отпирающего напряжения 22 на управляющий вход нижнего силового ключа 9. При этом через обмотку 1 шагового электродвигателя начинает протекать ток 22, а на датчике тока 10 появляется напряжение 23, пропорциональное величине тока, проходящего через обмотку шагового электродвигателя 24.

В связи с тем что индуктивность обмотки шагового электродвигателя 1 велика, ток через обмотку начинает расти практически линейно, при этом также линейно растет напряжение на датчике тока 10. При достижении напряжением на датчике тока 10 величины, равной напряжению на источнике опорного напряжения 19 (момент времени t2), срабатывает компаратор 18 и на вход триггера 17 поступает сигнал сброса, триггер 17 переходит в другое устойчивое состояние и на выходе триггера устанавливается напряжение, запрещающее подачу отпирающего напряжения 22 на управляющий вход нижнего силового ключа 9. Ключ 9 запирается, и ток обмотки 1 начинает протекать по контуру, состоящему из ключа 3 и диода 6. Ток в обмотке начинает спадать до момента прихода очередного импульса синхронизации t3. Таким образом, в обмотке 1 поддерживается постоянная величина тока управления шаговым электродвигателем.

В реальной конструкции устройства управления шаговым электродвигателем аналоговая часть системы стабилизации тока обмоток 1 является нестабильной вследствие того, что сигнал, снимаемый с датчика тока 10, содержит большое количество помех. Помехи возникают в моменты коммутации ключей 3, 4, 8, 9, и при этом величина напряжения помех на входе компаратора 18 может, по амплитуде, превышать величину полезного сигнала 23. Для ликвидации этого эффекта введен вход стробирования компаратора 18, на который поступает сигнал синхронизации, запрещающий срабатывание компаратора 18 на время прохождения напряжения помехи (t0-t1).

Техническим результатом от использования предлагаемого технического решения является повышение надежности управления шаговым электродвигателем путем исключения ложной коммутации силовых ключей при наличии значительного напряжения помех на элементах устройства.

Шаговый электропривод, содержащий шаговый электродвигатель, каждая фазная обмотка которого подключена соответственно к первому и второму выходным выводам мостового полупроводникового преобразователя, верхние силовые ключи которого, шунтированные возвратными диодами, подключены к первому выводу постоянного напряжения питания, а нижние силовые ключи подключены к первому выводу датчика тока, второй вывод которого соединен со вторым выводом постоянного напряжения питания и с первыми выводами возвратных диодов, вторые выводы которых присоединены соответственно к первому и второму выходным выводам мостового полупроводникового преобразователя, входы управления силовых ключей которого подключены к выходам блока управления, содержащего логический распределитель импульсов управления мостовым преобразователем и узел ШИМ стабилизации тока фазы шагового электродвигателя, состоящий из источника опорного напряжения, триггера, на вход синхронизации которого подаются импульсы синхронизации, и компаратора, выход которого подключен к входу сброса триггера, первый вход - к первому выводу датчика тока, а второй вход - к источнику опорного напряжения, отличающийся тем, что для повышения надежности в компаратор введен вход стробирования, соединенный с входом синхронизации триггера.
ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД
ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 88 items.
20.11.2014
№216.013.092d

Способ измерения динамических характеристик кварцевого маятникового акселерометра (варианты)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров кварцевых маятниковых акселерометров. Согласно заявленному способу в одну из точек замкнутого контура акселерометра подают синусоидальные, калиброванные сигналы U Для всего требуемого диапазона...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533750
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.11.2014
№216.013.092f

Способ определения параметров прецизионного кварцевого маятникового акселерометра

Изобретение относится к измерительной технике, и может быть использовано для определения параметров кварцевых маятниковых акселерометров. Согласно способу акселерометр располагают в первом положении на подвижном основании, при котором ось чувствительности пластины акселерометра лежит в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533752
Дата охранного документа: 20.11.2014
10.12.2014
№216.013.0de2

Преобразователь угла поворота вала в код

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. Техническим результатом является обеспечение возможности измерения мгновенных значений угла и работы в режиме...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534971
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.01.2015
№216.013.1d5c

Многоканальный кварцевый генератор

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в резервированных источниках электрических колебаний. Достигаемый технический результат - повышение стабильности частоты при возникновении неисправностей и упрощение устройства. Многоканальный кварцевый генератор содержит линию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538944
Дата охранного документа: 10.01.2015
20.02.2015
№216.013.2bc5

Формирователь установочного импульса

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в цифровых вычислительных машинах, запоминающих устройствах, устройствах, содержащих элементы памяти. Технический результат заключается в восстановлении работоспособности устройства. Устройство содержит два...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542662
Дата охранного документа: 20.02.2015
10.04.2015
№216.013.38f7

Устройство контроля протекания тока

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано в системах управления ракетоносителя, в системах управления разгонным блоком для контроля прохождения команд в коммутационных системах. Техническим результатом является повышение надежности работы коммутирующего устройства....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546071
Дата охранного документа: 10.04.2015
20.04.2015
№216.013.41ef

Безобогревной термоинвариантный электромеханический поплавковый измеритель угловой скорости

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения угловых скоростей в системах управления движущимися объектами. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого измеритель содержит гироблок, усилитель обратной связи, содержащий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548377
Дата охранного документа: 20.04.2015
10.05.2015
№216.013.49bc

Склеивающая прокладка сфг

Изобретение относится к склеивающей прокладке на основе эпоксидных смол и стеклотканей, применяемых для изготовления многослойных печатных плат. Склеивающая прокладка изготавливается с применением стеклоткани, пропитанной смесью эпоксидной диановой смолы, 4,4′-диаминодифенилсульфона,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550383
Дата охранного документа: 10.05.2015
10.06.2015
№216.013.5358

Способ увеличения диапазона углов поворота изделия относительно гиростабилизированной платформы, установленной на изделии в карданновом подвесе

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах навигации подвижных объектов, например летательных аппаратов. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого относительно гиростабилизированной платформы (ГСП), установленной на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552857
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.07.2015
№216.013.62f9

Способ настройки вентильного электродвигателя

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для настройки вентильных электродвигателей. Техническим результатом является обеспечение угловой стабильности момента двигателя. В способе настройки вентильный электродвигатель, представляющий собой моментный двигатель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556884
Дата охранного документа: 20.07.2015
Showing 11-20 of 62 items.
20.11.2014
№216.013.092d

Способ измерения динамических характеристик кварцевого маятникового акселерометра (варианты)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров кварцевых маятниковых акселерометров. Согласно заявленному способу в одну из точек замкнутого контура акселерометра подают синусоидальные, калиброванные сигналы U Для всего требуемого диапазона...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533750
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.11.2014
№216.013.092f

Способ определения параметров прецизионного кварцевого маятникового акселерометра

Изобретение относится к измерительной технике, и может быть использовано для определения параметров кварцевых маятниковых акселерометров. Согласно способу акселерометр располагают в первом положении на подвижном основании, при котором ось чувствительности пластины акселерометра лежит в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533752
Дата охранного документа: 20.11.2014
10.12.2014
№216.013.0de2

Преобразователь угла поворота вала в код

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством. Техническим результатом является обеспечение возможности измерения мгновенных значений угла и работы в режиме...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534971
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.01.2015
№216.013.1d5c

Многоканальный кварцевый генератор

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в резервированных источниках электрических колебаний. Достигаемый технический результат - повышение стабильности частоты при возникновении неисправностей и упрощение устройства. Многоканальный кварцевый генератор содержит линию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538944
Дата охранного документа: 10.01.2015
20.02.2015
№216.013.2bc5

Формирователь установочного импульса

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в цифровых вычислительных машинах, запоминающих устройствах, устройствах, содержащих элементы памяти. Технический результат заключается в восстановлении работоспособности устройства. Устройство содержит два...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542662
Дата охранного документа: 20.02.2015
10.04.2015
№216.013.38f7

Устройство контроля протекания тока

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано в системах управления ракетоносителя, в системах управления разгонным блоком для контроля прохождения команд в коммутационных системах. Техническим результатом является повышение надежности работы коммутирующего устройства....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546071
Дата охранного документа: 10.04.2015
20.04.2015
№216.013.41ef

Безобогревной термоинвариантный электромеханический поплавковый измеритель угловой скорости

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения угловых скоростей в системах управления движущимися объектами. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого измеритель содержит гироблок, усилитель обратной связи, содержащий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548377
Дата охранного документа: 20.04.2015
10.05.2015
№216.013.49bc

Склеивающая прокладка сфг

Изобретение относится к склеивающей прокладке на основе эпоксидных смол и стеклотканей, применяемых для изготовления многослойных печатных плат. Склеивающая прокладка изготавливается с применением стеклоткани, пропитанной смесью эпоксидной диановой смолы, 4,4′-диаминодифенилсульфона,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550383
Дата охранного документа: 10.05.2015
10.06.2015
№216.013.5358

Способ увеличения диапазона углов поворота изделия относительно гиростабилизированной платформы, установленной на изделии в карданновом подвесе

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах навигации подвижных объектов, например летательных аппаратов. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого относительно гиростабилизированной платформы (ГСП), установленной на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552857
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.07.2015
№216.013.62f9

Способ настройки вентильного электродвигателя

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для настройки вентильных электродвигателей. Техническим результатом является обеспечение угловой стабильности момента двигателя. В способе настройки вентильный электродвигатель, представляющий собой моментный двигатель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556884
Дата охранного документа: 20.07.2015
+ добавить свой РИД