1.4. Входной контроллер
Последней частью системы управления является входной контроллер. Он управляет количеством шаговых импульсов и их распределением во времени, а в некоторых случаях и направлением вращения ротора.
1.4.1. Одношаговый контроллер.
Простейшей является система, обеспечивающая инкремент движения за один шаг. Зависимость количества шагов от времени в этой системе будет такой, как показано на рис. 1.36.
Рис. 1.36. Одношаговый отклик.
Установление положения равновесия ротора имеет, как правило, колебательный характер, и демпфирование зависит от вида используемого двигателя и схемы управления. Входной контроллер достаточно прост, так как его функция заключается в создании входного сигнала, который соответствует входному сигналу логического блока.
Рис. 1. 37. Входной контроллер для однофазного управления, который может быть широко использован для формирования импульса.
Пример, приведенный на рис. 1.37, имеет следующие особенности: требуется входной сигнал соответствующего высокого уровня; выходная помеха фильтруется конденсатором; форма входного сигнала формируется триггером Шмитта, который построен на логической схеме НЕ-И или НЕ-ИЛИ. Для устранения входных сигналов обратной полярности используют диод, показанный на рисунке пунктирной пинией. Наиболее универсальные логические блоки имеют встроенный триггер Шмитта.
1.4.2. Входной контроллер для электронного демпфера.
Для выполнения одношагового движения без колебаний используется способ, называемый методом обратной фазы. Связь между положением ротора и временем подачи импульсов управления приведена на рис. 1.38.
Рис. 1.38. Угол поворота и ширина импульса при демпфировании методом обратной фазы: 1 - переключение с фазы 1 на фазу 2; 2 - переключение на фазу 1; 3 - переключение на фазу 2.
Двигатель, находящийся в положении равновесия при возбужденной обмотке фазы 1, получает команду перейти в следующее положение равновесия. Если ротор продолжает ускоряться за счет возбуждения обмотки фазы 2, то он проходит следующее положение равновесия. Поэтому в то время, как ротор движется к следующему положению равновесия, обмотка 2 отключается и снова включается обмотка 1. Это создает момент, который замедляет движение ротора и обеспечивает его возврат в требуемое положение равновесия. В момент возврата ротора снова возбуждается обмотка 2. Импульс на включение 1 и отключение 2 для создания тормозного момента должен быть точно рассчитан по времени так, чтобы ротор имел нулевую частоту вращения в положении равновесия 2. Таким образом, когда возбуждается обмотка 2, ротор находится в положении равновесия фазы 2 без проскоков и колебаний. Цепь входного контроллера для управления методом обратной фазы приведена на рис. 1.39.
Рис. 1. 39. Входной контроллер при демпфировании методом обратной фазы одношагового движения.
Эта схема может быть применена при большем количестве шагов на инкремент движения добавлением большего количества импульсов, предшествующих импульсу обратной фазы. Для реализации способа устранения колебаний ротора методом обратной связи необходимо подобрать импульсы, предшествующие моменту включения обратной фазы и дающие минимальный отклик: импульс включения обратной фазы для замедления движения ротора с нагрузкой так, чтобы достигалось точно требуемое положение равновесия; последующий импульс так, чтобы удержать ротор в его заданном положении с минимумом колебаний.