Распределитель импульсов для управления четырехфазным шаговым двигателем

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в шаговом Строй / электроприводе на базе четырехфазных двигателей. Цель изобретения состоит 8 повышении надежности путем исключения отработки ложных шагов и выпадения из синхронизма при переключении режима коммутации. Распределитель содержит шины тактовых импульсов 1, реверса 2, выбора режима коммутации 3. стробирования 4, двоичный счетчик 5. пять мультиплексоров 6-10, триггер 11, элемент И 12, причем выходы мультиплексоров 6-9 являются выходами распределителя, а их адресные входы соединены с разрядными выходами двоичного счетчика 5. Повышение надежности распределителя обеспечивается благодаря корректному переключению режимов коммутации при исключении возможности как выпадения двигателя из синхронизма, так и отработки ложных шагов при переходах с одного режима коммутации на другой. 2 ил. ы ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТ8Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4845002/07 (22) .13.04,9О, (46) 07.02.92, Бюл. hb 5 (7t). Специальное конструкторско-технолоГическое бюро с опытным производством при Белорусском государственном университете им. В.И.Ленина (72) И.Й.Рудой. ВД.Телегин, В.В.Нижников и В,И.Лакизо . (53) 621.313.525 (088.8) (86) Авторское свидетельство СССР, tk 1432719, кл. Н 02 Р 8/00. 1988.

Авторское свидетельство CCCP

O 1474822, кл. Н 02 Р 8/00, 1989. (54) РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ

УПРАВЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в шаговом

Einpaf,, Ж,, 1711317 А1 (я)5 Н 02 Р 8/00, Н 03 К 5/153 электроприводе на базе четырехфазных двигателей. Цель изобретения состоит в повышении надежности путем исключения от-. работки ложных шагов и выпадения из синхронизма при переключении режима коммутации. Распределитель содержит шины тактовых импульсов 1, реверса 2, выбора режима коммутации 3. стробирования 4, двоичный счетчик 5, пять мультиплексоров

6 — 10, триггер 11., элемент.И 12, причем выходы мультиплексоров 6-9 являются выходами распределителя, а их адресные входы соединены с разрядными выходами двоичного счетчика 5. Повышение надежности рас- . пределителя обеспечивается благодаря корректному переключениюрежимов коммутации при исключении возможности как выпадения двигателя из синхронизма, так и отработки ложных шагов при переходах с одного режима коммутации на другой. 2 ил.

1711317

10

30

45

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в шаговом электроприводе на базе четырехфазных двигателей.

Известен распределитель импульсов для управления четырехфазным шаговым двигателем. содержащий шины управления, тактовых импульсов, реверса и двоичный счетчик, тактовый вход которого подключен к шине тактовых импульсов. а вход для раз. решения счета соединен с шиной управления, Недостатком данного устройства являются ограниченные эксплуатационные воэможности. Распределитель обеспечивает только один режим четырехтактной коммутации с парным включением фазных обмоток в каждом такте коммутации. В распределителе не обеспечивается и возможность стоянки с обесточенными обмотками без потери информации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является распределитель импульсов для управления четырехфазным шаговым двигателем, содержащий шины тактовых импульсов, реверса, выбора режима коммутации и стробирования, двоичный счетчик, первый, второй, третий и четвертый мультиплексоры, выходы которых являются выходами распределителя, стробирующие входы подключены к шине стробирования, первый, второй, третий и четвертый информационные входы соответственно первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров связаны с шиной высокого потенциала, второй информационный вход первого мультиплексора соединен с третьим информационным входом второго, четвертым информационным входом третьего и первым информационнь|м входом четвертого мультиплексоров, остальные входы первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров подключены к общей шине, а их первые и вторые адресные входы соединены соответственно с выходами первого и второго разрядов двоичного счетчика, вход для задания направления счета которого связан с шиной реверса.

Недостатком известного распределите ля является низкая надежность, обусловленная возможностью отработки ложных шагов и тем самым потери информации, а также выпадения из синхронизма при переключениях режимов коммутации. К примеру, во время перемещений на частотах, близких к частоте приемистости шагового двигателя, и движении условно влево с включением одной фазной обмотки в каждом такте (1-4-3-2-1-...) переход на режим коммутации с парным включением обмоток при сохранении направления движения (4143-32-21-41-...) будет сопровождаться отработкой полутора шагов и ведет таким образом к потере информации с высокой вероятностью выпадения двигателя из синхрониэма, Аналогичная ситуация может иметь место и при переходе от режима с . парным включением обмоток к режиму с. поочередным включением фаэных обмоток при движении условно вправо, когда, например, при включенных первой и второй обмотках в следующем такте должна включиться третья фазная обмотка двигателя в пределах одного такта коммутации

Цель изобретения — повышение надежности путем исключения возможности отработки ложных шагов и выпадения из синхронизма при переключениях режимов коммутации.

Поставленная цель достигается тем, что в распределитель импульсов для управления четырехфазным шаговым двигателем, содержащий шины тактовых импульсов, реверса, выбора режима коммутации и стробирования, двоичный счетчик, первый, второй, третий и четвертый мультиплексоры, выходы которых являются выходами распределителя, стробирующие входы подключены к шине стробирования, первый, второй, третий и четвертый информационные входы соответственно первого, второ- го, третьего и четвертого мультиплексоров связаны C шиной высокого потенциала, второй информационный вход первого мультиплексора соединен с третьим информационным входом второго и четвертого, информационным входом третьего и первым информационным входом четвертого мультиплексоров, остальные информационные входы первого. второго, третьего и четвертого мультиплексоров подключены к общей шине, а их первые и вторые адресные входы соединены соответственно с выходами первого и второго разрядов двоичного счетчика реверса, дополнительно введены пятый мультиплексор, триггер и элемент И, первый вход которого объединен с тактовым входом триггера и подключен к шине тактовых импульсов, выход связан с тактовым входом двоичного счетчика, второй вход соединен с выходом пятого мультиплексора, первый и четвертый информационные входы которого подключены к общей шине.

На фиг.1 представлена функциональная схема распределителя импульсов для управления четырехфаэным шаговым двигателем; на фиг.2 — эпюры напряжений в узловых точках схемы на выходах элементов, позиционное обозначение каждого из

30

50 которых согласно фиг,1 указано В скобках рядом с порядковым номером эпюры напряжений.

Распределитель содержит шины тактовых импульсов 1, реверса 2. выбора режима

1 коммутации 3, стробирования 4, двоичный счетчик 5, первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9 и пятый 10 мультиплексоры; триггер 11 и элемент И 12, первый вход которого объединен с тактовым входом триггера 11 и подключен к шине 1. тактовых импульсов, второй вход соединен с выходом пятого мультиплексора 10, первый и четвертый информационные входы ко opom подключены к общей шине, второй и третий информационные входы соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера 11, информационный вход которого подключен к шине 3 выбора режима коммутации и обьединен с первым адресным входом (А) пятого мультиплексора

10, второй адресный вход (В) которого связан с шиной 2 реверса и объединен с входом для задания направления счета двоичного счетчика 5, тактовый вход которого подключен к выходу элемента N 12, выходы первого и второго разрядов соединены соответственно с первыми (А) и вторыми (В) адресными входами первого 6, второго 7. третьего-8 и четвертого 9 мультиплексоров, выходы которых являются выходами распределителя, . стробирующие входы подключены к шине 4 стробирования, первый информациойный вход первого мультиплексора 6 объединен с вторым информационным входом второго мультиплексора 7, третьим информационным входом третьего мультиплексора 8, четвертым информационным входом четвертого мультиплексора 9 и подключен к шине высокого потенциала (Еп), второй, третий, четвертый и первый,информационные входы соответственно первого 6, второго 7, третьего 8 и четвертого 9 мультиплексоров соединены с прямым выходом триггера 11, а остальные информационные входы первого 6, второго 7, третьего, 8 и четвертого 9 мультиплексоров подключены к общей шине. Элемент И 12 работает в инверсной логике.

Распределитель работает следующим образом.

При подготовке распределителя к рабо-. те двоичный счетчик 5 обнуляется, на шины реверса 2 и выбора режима коммутации 3 подаются потенциальные сигналы, соответствующие заданному направлению движения и выбранному режиму коммутации обмоток шагового двигателя, а триггер И устанавливается таким образом, чтобы уровень сигнала на его прямом выходе совпадал с уровнем сигнала на шине 3 выбора режима коммутации (цепи обнуления двоичного счетчика 5 и первоначальной установки триггера 11 стандартны и на фиг.2 не показаны). Пусть, к примеру, в исходный момент времени Т1 на шину 2 реверса (эпюра 13) подан сигнал высокого уровня, обуславливающий работу двоичного счетчика 5 в реж .ме прямого счета и соответственно д :: жение условно вправо, а на шине 3 (эпюра 14) установлен сигнал низкого уровня с последующей установкой триггера 11 (эпюра 15, прмгой выход) в нулевое состояние, далее с некоторой задержкой — на шину 4 стросирования, второй 7, третий 8, четвертый 9 мультиплексоры (эпюры 16-19 соответственно), и распределитель устанавливается в исходное состояние, при котором на выходе первого мультиплексора

6 (эпюра 16) присутствует сигнал высокого уровня, обуславливающий включение первой фазной обмотки двигателя.

На второй вход элемента И 12 при при- веденных условиях с прямого выхода триггера 11 через пятый мультиплексор 10 (эп,ора 20) поступает разрешающий сигнал низкого уровня и при подаче на шину 1 (эпюра 21) отрицательных тактовых импульсов последние проходят через открытый элемент И 12 (эпюра 22) на тактовый вход двоичного счетчика 5. На выходах последнего пои поступлении тактовых импульсов фор- мируется двоичный адресный код (00-01-1011-00-... при движении вправо). обуславливающий выборку соответствующих информационных входов мультиплексоров 6 — g и тем самым формирование на выходах распределителя кодовых комбинаций (эпюры 16 — 19) в соответствии с задан.ным режимом четырехтактной коммутации с включением одной фазной обмотки в каждом такте (1-2-3-4-1-...). При изменении направления движения путем подачи в момент времени Т2 сигнала низкого уровня на шину

2 реверса (эпюра 13) на втором адресном входе (В) пятого мультиплексора 10 также устанавливается сигнал низкого уровня, что обуславливает прохождение сигнала низкого уровня с первого информационного входа пятого мультиплексора 10 на второй вход элемента И 12 и поддержание этого элемента в незапертом состоянии. Двоичный счетчик 5 после изменения уровня сигнала на шине 2 pesepca начинает работать в режиме вычитания, формируя адресный код для мультиплексоров 6-9 в обратной последова-, тельности (00-11-10-01-00-...), благодаря чему обеспечивается формирование в обратной последовательности и выходных сигналов распределителя (эпюры 16 — 19), 1711317 т.е. отработка перемещения в противоположном направлении (влево).

При необходимости перехода на режим паркой коммутации фаз двигателя в процессе движения на шину 3 выбора режима коммутации, к примеру, в момент времени Т3 подается потенциальный сигнал высокого уровня (зпюра 14), записываемый окончанием очередного тактового импульса в момент времени Т4 (по переходу из 0 в 1) в триггер

11 (эпюра 15). На прямом выходе триггера

11 и на соответствующих информационных входах первого 6, второго 7, третьего 8 и четвертого 9 мультиплексоров появляется сигнал высокого уровня, обуславливая при движении влево подключение дополнительной фазной обмотки двигателя (зпюры 18 и

19) и отработку полушага в заданном направлении без изменения текущего адресного кода мультиплексора 6-9, так как в этих условиях тактовый импульс, вызвавший изменение состояния триггера 11, не проходит на тактовый вход счетчика 5 через элемент И 12 {эпюра 22), на второй вход которого вплоть до окончания этого тактового импульса через пятый мультиплексор

10 {эпюра 20) поступает запрещающий сигнал высокого уровня с инверсного выхода триггера 11, благодаря чему исключается отработка полутора шагов при смене режима коммутации.

При движении вправо с паачередным включением обмоток и вышеописанном переключении режима коммутации в момент времени.Т5 (логические единицы кэ обоих адресных входах пятого мультиплексора 10, эпюры 13 и 14) элемент И 12 остается открытым, но подключение дополнительной обмотки и штатный переход на рс.ким парной коммутации с отработкой полушага в заданном направпении (зпюры 18 и 19) происходит в момент времени Тб после увеличения адресного када мультиплексоров 6-9, ка единицу, т.е. после прохождения тактового импульса (эпюра 22), по окончании которого в данном случае меняется состояние как триггера 11 (эпюра 15), так и двоичного счетчика 5.

Обратный переход с режима парной коммутации на режим с поачередным включением обмоток выполняется в распределителе аналогичным образом с той разницей, что штатный полушаг отрабатывается после, прохождения очередного тактового импульса без изменения текущего адрескога кода при движении влево.

Режим фиксированной стоянки и стоянки с обесточенными обмотками обеспечивается s предлагаемом распределителе соответственно путем прекращения подачи тактовых импульсов на шину 1(например, от центрального блока управления), и при подаче сигнала высокого уровня на шину 4 стробирования. В последнем случае на всех выходах мультиплексоров 6 — 9 независимо от уровней сигналов из информационных и адресных входах появляются сигналы кизкого уровня, обеспечивающие обесточивание фазных обмоток шагового двигателя.

Информация о состоянии распределителя в обоих режимах стоянки сохраняется в двоичном счетчике 5 и при возобновлении движения шаговый двигатель, начинает отработку перемещений иэ того же положе10 ния, в котором произошел его останов..

Преимуществом предлагаемого распределителя является и то, что изменение уровня сигнала на шике 3 выбора режима коммутации в режиме фиксированной стоянки не приводит к отработке полушага, что было возможным в известном распределителе. Отработка шагов в распределителе на20 чинается только после подачи тактовых импульсов на шину 1.

Таким образом, распределитель импульсов для управления четырехфазным шаговым двигателем обладает более высокой надежностью в сравнении с известными техническими решениями, обеспечивая при кость как выпадения двигателя из синхронизма, так и потери информации

35 вследствие возможной отработки ложных шагов, (Формула изобретения

Распределитель импульсов для управления четырехфэзным шаговым двигателем, содержащий шины тактовых импульсов, реверса, выбора режима коммутации и стробирования, двоичный счетчик, первый, второй, третий и четвертый мультиплексоры, выходы которых являются выходами

45 распределителя, стробирующие входы подключены к шине страбирования, первый, второй, третий и четвертый информационные входы соответственно первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров соединены с шиной высокого потенциала, второй информационный вход первого мультиплексора соединен с третьим информационным входом второго, четвертым информационным входом третьего и первым информационным входом четвертого мультиплексоров, остальные информационные входы первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров подключены к общей шине, а их первые и вторые адресные входы соединены соответственно с выходами пер30 любам переключении режимов коммутации штатную отработку одного полушага в заданном направлении и исключая возмож1711317

rs(z) . М(л) 22ф2

Составитель 8. Алфимов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Л. Бескид

Редактор Н. Яцола

Заказ 348 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 вого и второго разрядов двоичного счетчика. вход для задания направления счета которого связан с шиной реверса, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения отработки ложных шагов и выпадения иэ синхронизма при переключениях режимов коммутации, введены пятый мультиплексор, триггер и элемент И, первый вход которого объединен с так овым входом триггера и подключен к шине тактовых импульсов, выход связан-с тактовым входом двоичного счетчика, второй вход соединен с выходом пятого мультиплексора, первый и четвертый информационные входы которого подключены к общей шине, второй информационный вход связан с инверсБ ным выходом триггера, третий информационный вход объединен с вторым информационным входом первого мультиплексора и подключен к прямому выхору триггеоа, информационный вход

10 которого связан с шиной выбора режима коммутации и-объединен с первым адресным входом пятого мультиплексора, второй адресный вход которого соединен с шиной реверса,