Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Описание функциональной схемы ИШДФункциональная схема стенда приведена на верхней панели приборного блока. Схема состоит из системы управления с логическим блоком, коммутатора шагового двигателя (ШД), блока индикации и блока питания (рисунок 19). Система управления предназначена для формирования последовательности импульсов, поступающих на коммутатор ШД, в соответствии с режимами возбуждения обмоток - шаговым, полушаговым и микрошаговым. Блок СБРОС системы управления устанавливает систему в начальное состояние с помощью кнопки SB1. Логический блок системы управления состоит из регистра сдвига RG, базовых логических элементов НЕ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ и мультиплексоров MS. Блок формирует выходные сигналы QA+,QB+,QA-,QB- для управления ключами коммутатора ШД в шаговом и полушаговом режимах возбуждения.
Тактовые импульсы Clk поступают на схему восьмиразрядного реверсивного регистра RG, который вместе с элементами НЕ образует кольцевой регистр сдвига. Периодически повторяющийся на выходе RG восьмиразрядный цифровой код совместно с элементами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ формирует четырехканальную последовательность импульсов DA+,DB+,DA-,DB- на выходе мультиплексора MS. В соответствии с положением переключателя SA4 эта последовательность импульсов соответствует шаговому (рисунок 20) или полушаговому (рисунок 21) режимам возбуждения ШД. Реверсирование регистра RG осуществляется переключателем SA1, положение которого определяет направление вращения вала ШД - по часовой (CW) или против часовой (CCW) стрелке.
Рисунок 19. Функциональная схема стенда ИШД
Рисунок 20. Работа логического блока – шаговый режим
Рисунок 21. Работа логического блока – полушаговый режим
Логические уровни, приведенные на рисунках 20 и 21, выводятся на гнезда лицевой панели приборного блока в положении переключателя SA2 «Шаг» в шаговом и полушаговом режимах работы ШД. Блок КОНТРОЛЛЕР системы управления формирует четырехканальную последовательность импульсов MDA+,MDB+,MDA-,MDB-, соответствующую микрошаговому режиму возбуждения ШД. Блок формирует также выходной сигнал Dоп в параллельном двоичном коде, поступающий на вход двухканального цифро-аналогового преобразователя ЦАП (на схеме для упрощения два канала совмещены в один), с выхода которого опорное напряжение Uоп поступает на коммутатор ШД. Четырехканальная последовательность импульсов QA+,QB+,QA-,QB-, управляющая ключами коммутатора ШД, поступает с выходного мультиплексора MS логического блока. На вход этого мультиплексора поступают импульсы DA+,DB+,DA-,DB- для реализации шагового и полушагового режимов возбуждения ШД и импульсы MDA+,MDB+,MDA-,MDB- для реализации микрошагового возбуждения ШД. Выбор между этими двумя наборами импульсов осуществляется переключателем SA5.1. Блок ГЕНЕРАТОР системы управления является источником тактовых импульсов Clk, поступающих на логический блок (на вход регистра RG) и на блок КОНТРОЛЛЕР. Частота тактовых импульсов регулируется потенциометром R «Частота». С помощью переключателя SA2 определяется режим подачи тактовых импульсов -непрерывное вращение или отработка шага. Пошаговое движение осуществляется нажатием на кнопку SB2 «Шаг». С помощью переключателя SA3 осуществляется пуск и останов ШД. Блок коммутатор ШД обеспечивает выполнение следующих функций: коммутация тока в обмотках ШД с быстрым нарастанием и спадом тока; поддержание заданного значения тока. Блок состоит из транзисторных ключей VT, защитных диодов VD, датчиков тока RSA и RSB, датчика тока RS фазы А+, логических элементов 2И, RS-триггеров Т, компараторов DA и генератора ШИМ.
В униполярном шаговом двигателе обмотки имеют отвод от середины, и направление поля меняется путем переключения половинок обмоток первой фазы А+ и А-ключами VT. То же для обмоток В+ и В- второй фазы ШД. Диоды VD служат для ограничения выбросов напряжения, возникающих при коммутации обмоток двигателя, представляющих собой индуктивности. Коммутация фаз ШД осуществляется транзисторными ключами VT под управлением четырехканальной последовательности импульсов QA+,QB+,QA-,QB-, поступающих через элементы 2И на затворы транзисторов VT.
Максимальная величина тока в обмотках ШД ограничена допустимой мощностью рассеяния фазы двигателя. При увеличении частоты вращения вала двигателя для сохранения величины момента необходимо увеличивать скорость нарастания тока в обмотках путем повышения напряжения питания. При этом ограничение максимальной величины тока обмотки может быть выполнено следующими способами: с помощью дополнительного резистора, включенного последовательно с обмоткой; с помощью линейного генератора тока; путем использования двух источников питания; с помощью ШИМ-регулирования. Последний способ получил наибольшее распространение вследствие высокой эффективности: высокая скорость нарастания тока в обмотках; простота регулирования; низкие потери; нечувствительность к колебаниям напряжения питания.
Высокая скорость нарастания тока в обмотках ШД обеспечивается при напряжении источника Un, в несколько раз превышающем номинальное напряжение двигателя. Средние значения напряжения и тока в обмотках поддерживаются путем регулировки скважности импульсов, поступающих на ключи VT. Для этого элементы 2И в цепях затворов транзисторов VT управляются логическими уровнями, поступающими с выходов RS-триггеров Т. Триггеры устанавливаются импульсами генератора ШИМ, частота которого 20...25 кГц. Стабилизация тока в обмотке ШД происходит в результате действия токовой обратной связи. В процессе коммутации последовательно с обмоткой включается резистивный датчик тока (RSa, RSb), падение напря-жения на котором, пропорциональное току в обмотке, поступает на вход компаратора DA. Когда триггер Т устанавливается импульсом от генератора ШИМ, открывается соответствующий ключ VT, и ток фазы начинает расти. Когда ток достигает установленного значения, определяемого величиной Uоп, компаратор DA переключается, сбрасывая триггер Т, ключ VT выключается, что приводит к падению тока. Когда ток упадет до величины нижнего порога, триггер Т снова устанавливается очередным импульсом с генератора ШИМ, и ключ VT снова включается. Этот процесс повторяется периодически при постоянной частоте коммутации, поддерживая среднее значение тока постоянным. Среднее значение тока фазы ШД определяется величиной опорного напряжения Uоп (рисунок 22). Выбор опорного напряжения Uоп в шаговом, полушаговом и микрошаговом режимах производится переключателем SA5.2.
Рисунок 22. Формирование фазного тока ШД в шаговом и полушаговом режимах Микрошаговый режим возбуждения описан выше, в разделе 4.2 «Коммутация фаз ШД». Управление формированием токов фаз ШД в этом режиме производится блоком КОНТРОЛЛЕР, который выводит четырехканальную последовательность импульсов MDA+…MDB-, соответствующую микрошаговому режиму. При этом опорное напряжение Uоп , поступающее на коммутатор ШД с выхода ЦАП, изменяется блоком КОНТРОЛЛЕР в фиксированные моменты времени, соответствующие величине дробления шага, формируя таким образом синусоидальный фазный ток (рисунок 23). Осциллограмму тока фазы А ШД можно получить на клеммах IфА датчика тока RS коммутатора ШД.
Рисунок 23. Фазные токи ШД в микрошаговом режиме Блок индикации HG выводит значение частоты управляющих импульсов в Гц, поступающих на вход коммутатора ШД (сигналы QA+...QB-) при непрерывном вращении ШД, и выводит количество выполненных шагов при каждом нажатии на кнопку SB2 «Шаг». Блок питания UZ обеспечивает коммутатор ШД напряжением постоянного тока +24В, а также напряжением +5В систему управления и блок индикации.
|