193728. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés léptetőmotorok vezérléséhez
193728 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés léptetőmotorok vezérléséhez, amely a léptetőmotorokat a gyári — konstrukciójuk és kivitelük által meghatározott — paraméterek elvi határainak elérésére teszi alkalmassá, üzembiztosabb működést tesz lehetővé és ezáltal az alkalmazás körét kiszélesíti. Az elektromos léptetőmotorok egyre elterjedtebben használt elemei a korszerű, automatikusan működő rendszereknek. A gyártók általában specifikálják és garantálják a motorok teljesítmény-paramétereit, a konstrukció által meghatározott maximális működtetési — léptetési — frekvenciáját és a lépésszög nagyságát. Ezeket az értékeket a gyártó az általa forgalmazott vagy ajánlott kapcsolású elektronikus vezérlőrendszerek használata esetére garantálja. Egy adott típusú motor alkalmazásának korlátjai a maximális terhelő nyomaték nagysága, a kritikus lépésfrekvencia — amit a saját frekvenciák miatti rezonanciák szabnak meg —, továbbá az, hogy a lépésszög bizonyos felhasználásokhoz nem megfelelő. Ismeretesek olyan megoldások, amelyekkel egyes paraméterek gyakorlati korlátái kedvezően befolyásolhatók, pl. a rezonanciák ellensúlyozhatok bizonyos speciális vezérlési megoldások alkalmazásával. A lépésszög mechanikus áttételi művekkel változtatható. Ezek azonban többnyire költségesek, s egyetlen paramétert illetően hoznak létre kedvező változást. Jó eredményeket lehet elérni az úgynevezett mikroléptetés megvalósításával. Ezzel a módszerrel mind a nyomaték megnövelése, mind a lépésszög megváltoztatása, mind pedig a káros rezonanciák elkerülése megvalósítható. Ennél a megoldásnál a kívülről beadott vezérlőjelek illesztését és az elektronikus áramkörök védelmét illesztő áramkörök szolgálják. Az ezek kimenetéhez csatlakozó áramköri egység — ütemadó — feladata ezeknek a formált, illesztett jeleknek az értelmezése, feldolgozása. Innen kezdve válik ketté a gerjesztés és fázisengedélyezés ága. Egy külön logikai áramkör állítja elő a gerjesztés vezérléséhez szükséges jeleket, és egy másik a fázisengedélyezéshez szükséges jeleket. Itt jelentkezik a fő probléma, ugyanis a két ág bármelyikének meghibásodása esetén illegális vezérlőjelek jutnak a végfokkártyára, és ezáltal a motor rosszul működik. A gerjesztés jelei tehát ennél a megoldásnál nincsenek szorosan egymáshoz rendelve. További hátrányt jelent, hogy a gerjesztés vezérléséhez szükséges jeleket előállító logikai áramkör egy-egy memórián (PROM) és egyegy D/A átalakítón át van összekötve a végfokkártyával, mivel a két D/A átalakító ára teszi ki az alkatrészköltség nagy részét. Ráadásul a ma használatos D/A átalakítók kiszolgálásához minimálisan 8-12 bites kimenettel rendelkező PROM-okat kell alkalmazni, ami tovább növeli a költségeket. 2 1 Az ismert vezérlések tehát — beleértve a mikroléptetést is — biztosítják ugyan a lépte téshez szükséges áram- és feszültségértékeket előre meghatározott ütemben, azonban a téves lépéseket, a lépéskihagyásokat, a túl len dü lések hatásait, stb. nem ellenőrzik, így a hibás pozicionálás veszélye minden esetben fennáll, továbbá ezek a vezérlések viszonylag drágák. Célunk a találmánnyal egy olyan kapcsoló si elrendezés létrehozása, amely kiküszöböli az említett hátrányokat, és az ismert mikroléptetési vezérléseknél alkalmazott analóg-digitál átalakítót kiváltja egy lényegesen olcsóbb és megbízhatóbb megoldással. A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött cél akkor érhető el, ha az áramkör a motor léptetéséhez szükséges logikai — feszültség — állapotokat egyidőben jelenteti meg, és ezeket az állapotokat egy közös jelforrásból működtetett fáziskijelölő és engedélyező áramkörök állítják elő, továbbá a motor számára szükséges optimális vezérlési feltételeket egy memória egységben tárolt program biztosítja és a motor elforgatásához — léptetéséhez — szükséges pl. sinus és cosinus görbe szerint változó feszültségeket lépcsős közelítéssel egy dekódoló áramkör hozza létre. A találmány szerinti kapcsolási elrendezésben az ütemadó kimenetei egy szekvenciagenerátoron át egy memória bemeneteire vannak kapcsolva. A memória fázisengedélyező kimenetei a végfokozat fázisengedélyező bemeneteire csatlakoznak, a memória gerjesztő kimenetei pedig két párhuzamosan kapcsolt dekódoló-meghajtó áramkörön át a végfokozat gerjesztő bemenetéivel vannakösszekötve. A találmányt a továbbiakban kiviteli példa és rajzok alapján részletesen ismertetjük. A rajzokon az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés tömbvázlata, és a 2. ábra a fázistekercsek gerjesztésének mértékét és a gerjesztés engedélyezését szemléltető idődiagramm. Az 1. ábra szerint az 1 ütemadó kimenetei a 2 szekvenciagenerátoron át a 3 memória bemeneteire vannak kapcsolva. A 3 memória fázisengedélyező kimenetei a 6 végfokozat fázisengedélyező bemeneteire csatlakoznak. A 3 memória gerjesztő kimenetei a két párhuzamosan kapcsolt 4,5 dekódoló-meghajtó áramkörön át a 6 végfokozat gerjesztő bemenetéivel vannak összekötve. A 6 végfokozathoz csatlakoznak a 7 motor fázistekercsei. A kapcsolási elrendezés egy célszerű kiviteli alakjánál a 2 szekvenciagenerátor egy felfelé-lefelé számláló áramkör, amely öt bittel harminckét teljes mikroállapotot határoz meg. A 2 szekvenciagenerátort egy ötbites vezeték köti össze a PROM-ként megvalósított 3 memóriával. A motor mozgatására vonatkozó parancsok — START, STOP, LÉPÉSFREKVENCIA, FORGÁSIRÁNY stb. — az 1 ütemadó-2 5 10 15 20 25 30 35 4C 45 50 55 60 65
