Вариант задания:

Дано:

1-й блок

Параметры двигателя:

Фазность………………………………………………………5

Порядок включения обмоток…………………………..…несим.

Характеристика СУ:

Полярность……………………………………………..…однопол.

Комплектность…………………………………………..двухкомпл.

Число микросхем на плате…………………………………….....∞

В схеме использовать………………………………………..........∞

Серия микросхем………………………………………………..К555

2-й блок

Параметры двигателя:

Номинальное напряжение…………….…………………….70В

Конструктивный параметр К_М……….…………………..…1,3

Параметры ОВ:

Активное сопротивление R_ОВ……………………………...10 Ом

Индуктивность L_ОВ……………………………………….3,7∙10^-3Гн

Момент сопротивления М_с…………………………………….1.4 Нм

Частота НЧГ……………………………………………………..255Гц

3-й блок

Коэффициент дробления шага К_ДР………………………………8

Базис микросхем………………………………………………...К176

Число микросхем на плате………………………………………..4

Схема генератора…………………………………………..…на логике

4-й блок

Принудительное торможение после 12-ти шагов

Естественное торможение после 20-ти шагов

Номинальный момент двигателя М_Ндвиг……………………….2,3Нм

Момент инерции привода………………………………..……0,015кгм²

5-й блок

Синтезировать САУ пуска СШД в режиме запуска с самокоммутацией.

1. Описание системы управления

В общем случае структурная схема системы управления СШД имеет следующий вид (рис. 1.1):

ГТИ – генератор тактовых импульсов

ЗУ – задающее устройство

П – преобразователь

К – коммутатор

СШД – синхронно-шаговый двигатель

РМ – рабочий механизм

ДШ – датчик шагов

Рис. 1.1

Задающее устройство – устройство, вырабатывающее задающий сигнал того или иного вида или кода.

Преобразователь обеспечивает реверс, разгон, торможение, старт/стопный режим, а также включает в себя блоки дробления шага; преобразует управляющий сигнал в ту или иную систему команд, поступающих на коммутатор К.

Коммутатор – устройство, включающее в себя логическую часть, распределитель импульсов и выходные усилители, с которых сигналы поступают на обмотки СШД. Датчик шагов является вспомогательным органом и используется в специальных режимах.

2. Блок реверсивного коммутатора

Для данной СУ коэффициент тактирования будет равен:

,

где m – число обмоток управления,

k₁=2 при несимметричной коммутации,

k₂=1 при однополярном управлении.

Угол поворота вала двигателя за один шаг составит:

,

где p – число пар полюсов двигателя.

Скорость вращения двигателя при частоте НЧГ=255 Гц составит:

об/мин

На рис.2.1 изображена векторная диаграмма работы пятифазного шагового двигателя с несимметричным порядком включения фаз.

Рис.2.1 Векторная диаграмма

Рис.2.2 Циклограмма

Р ис.2.3 Схема счетчика

На триггерах DD1A, DD2A, DD1B, DD2B построен двоичный счетчик. Когда счетчик досчитает до 10 сигнал с элемента DD4A сбрасывает все триггеры , наступит первое положение и счет начнется заново.

Р ис.2.4

1=Q₁Q₂Q₃Q₄

2 =Q₁Q₂Q₃Q₄

3 =Q₁Q₂Q₃Q₄

4 =Q₁Q₂Q₃Q₄

5 =Q₁Q₂Q₃Q₄

6 =Q₁Q₂Q₃Q₄

7 =Q₁Q₂Q₃Q₄

8 =Q₁Q₂Q₃Q₄

9 =Q₁Q₂Q₃Q₄

1 0=Q₁Q₂Q₃Q₄

Каждая комбинация с выходных сигналов триггеров (DD1A, DD2A, DD1B, DD2B) формируется на соответствующих элементах в логическую единицу, далее сигнал поступает на схему распределения рис.2.5

С хема распределения импульсов подает сигналы к обмоткам в соответствии с циклограммой и набранными комбинациями счетчика. Например при втором положение счетчика 2=Q₁Q₂Q₃Q₄ согласно циклограмме должны работать обмотки 1 и 5, т.е. присутствуют сигналы на выходах 11 и 15 согласно схеме рис2.5.

Рис.2.5 Схема распределения импульсов на обмотки

Р ис.2.6 Схема включения обмоток ВПЕРЕД/НАЗАД

Схема на включение вперед/назад работает следующим образом. При осуществлении реверса комбинации которые включали 2ю обмотку будут включать 5ю, для 3й -4ю, для первой обмотки все останется без изменения.

Сигнал поступивший со входа 11(рис.2.6) при включении двигателя вперед либо назад через элементы DD1A ,DD4A включает первую обмотку.

Сигнал со входа 12 при вращении вперед поступит на 2ю обмотку, при реверсе на 5ю.

Печатная плата (10 комбинаций счетчика) рис.2.8

Печатная плата рис.2.9

Печатная плата включения ВПЕРЕД/НАЗАД рис.2.10