Устройство для программного управления шаговым двигателем
Назначение устройства состоит в том, что оно может быть использовано в системах автоматического управления шаговым электроприводом сканирующих устройств с повышенными требованиями к быстродействию и надежности работы. Сущность заключается в том, что с целью повышения надежности и быстродействия путем корректного переключения режимов коммутации без остановов шагового двигателя в устройство, содержащее блок 1 задания программы, блок 2 задания режима, формирователь 3 синхрои стробимпульсов. реверсивные сдвиговые регистры 18 и 19, первый 11, второй 12 и третий 13 триггеры, дополнительно введены второй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7, второй 9 и третий 10 мультиплексоры с новой совокупностью связей. Задание нового режима коммутации в устройстве путем изменения комбинации потенциальных сигналов на выходах блока 1задания программы носит подготовительный характер, а сам переход на выбранный режим выполняется по очередному тактовому импульсу и может быть реализован в любой момент времени, не требуя останова шагового двигателя с обесточиванием его фазных обмоток и последующей установки устройства и привода в исходное состояние 2ил. 1 табл. (Л С
союз соВЕтских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР, (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1
С0, 1фь ! с ) ф
Ql
1 ь
К АВТОPСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ (21) 4867526/24 (22) 17.09,90 (46) 30.12,92. Бюл. N 48 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством при Белорусском государственном университете им, B,ÈËåíèíà (72) В.В,Нижников, В.Д.Телегин, И.Н.Рудой и В,И,Лакизо (56) Авторское свидетельство СССР
N.. 1200248, кл. G 05 В 19/40. 1985.
Авторское свидетельство СССР
N 1675850, кл. G 05 В 19/40, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО
УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Назначение устройства состоит в том, что оно может быть использовано в системах автоматического управления шаговым электроприводом сканирующих устройств с повышенными требованиями к быстродействиЬ и надежности работы, Сущность заключается в том. что с целью повыц1ения
5U 1784945 А1 надежности и быстродействия путем корректного переключения режимов коммутации без остановов шагового двигателя в устройство, содержащее блок 1 задания программы, блок 2 задания режима, формирователь 3 синхро- и стробимпульсов. реверсивные сдвиговые регистры 18 и 19, первый 11, второй 12 и третий 13 триггеры, дополнительно введены второй элемент
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7, второй 9 и третий
10 мультиплексоры с новой совокупностью связей. Задание нового режима коммутации в устройстве путем изменения комбинации потенциальных сигналов на выходах блока
1 задания программы носит подготовительный характер. а сам переход на выбранный режим выполняется по очередному тактовому импульсу и может быть реализован в любой момент времени, не требуя останова шагового двигателя с обесточиванием его фазных обмоток и последующей установки устройства и привода в исходное состояние.
2 ил. 1 табл.
1784945
10
50
Изобретение относится и автоматике и вычислительной технике и может быть исполоьзовано в системах автоматического управления шаговым электроприводом сканирующих устройств с повышенными требованиями к быстродействию и надежности работы.
Известно устройство для программного управления шаговым двигателем, содержащее блок задания программы, блок задания режима, два элемента И, два элемента ИЛИ, формирователь синхро- и стробимпульсов, вь)полйенный на базе элемента 2 ИЛИ, формирователей синхроимпульсов и стробимпульсов, коммутатор фаз, выходы которого подключены к шаговому двигателю, тактовый вход, вход направления и установочный вход соединены с соответствующими выходами блока задания программы, вход которого связан с выходом блока задания режима.
Недостатком данного устройства является низкая надежность. Устройство конт. ролирует только переключение фазных обмоток шагового двигателя и общее количество переключений, но не обеспечивает контроль последовательности переключений, в т,ч. количества обмоток, включаемых по каждому такту, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для программного управления шаговым двигателем. содержащее-блок задания программы, блок задания режима, формирователь синхро- и стробимпульсов, первый, второй и третий триггеры. первый и второй элементы И, первый и второй элементы
ИЛИ, первый элемент ИСКЛ!О IAIOLLI,ÅÅ
ИЛИ, первый мультиплексор, первый и второй реверсивные сдвиговые регистры, логический коммутатор и коммутатор фаз, выходы которого подключены к шаговому двигателю, а тактовый вход, вход направления, установочный вход, вход задания количества возбужденных фаз и первый вход выбора режима коммутации соединены с соответствующими выходами блока задания программы, вход которого связан с выходом блока задания режима, вход стробирования которого, соединен с первым выходом формирователя синхро- и стробимпульсов, первый и второй входы которого подключены к установочному и тактовому выходам блока задания программы, второй выход формирователя синхро- и. стробимпульсов соедин .н с тактовыми входами первого, второго и третьего триггеров и первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго. элементов ИЛИ, первые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам третьего триггера, прямой выход которого связан с адресным входом первого мультиплексора, первая и вторая группы информационных входов которого подключены к разрядным выходам соответственно nepsoro и второго реверсивных сдвиговых регистров, входы сдвига которых соединены с выходами соответственно первого и второго элементов И, входы реверса объединены с входами направления коммутатора фаз, информационным входом первого триггера и первым входом первого элемента ИСКЛ)О lAIOLLI,EE ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, вход установки в единичное состояние которого подключен к инверсному выходу второго триггера, информационный вход которого связан с общей шиной. вход установка в единичное состояние соединен с установочным выходом блока задания программы, выход задания количества возбу>кденных фаз которого подключен к адресному входу логического коммутатора, группа информационных входов которого подключена к группе выходов коммутатора фаз, группа выходов соединена с группой информационных входов второго реверсивного сдвигового регистра, вход записи которого подключен к инверсному выходу второго триггера и объединен с входом записи первого реверсивного сдвигового регистра, группа информационных входов которого подключена к группе выходов коммутатора фаз и объединена с первой группой информационных входов блока задания режима, вторая группа информационных входов которого соединена с группой выходов первого мультиплексора.
Недостатком известного устройства являются низкие надежность и быстродействие. В общем случае переход с одного режима коммутации, к примеру, с нессимметричного на симметричный и обратно либо с одного симметричного режима на другой симмутричный реализуется в известном устройстве путем подачи потенциального сигнала низкого уровня на установочный вход коммутатора фаз с обесточиванием шагового двигателя и последующей установкой устройства в исходное состояние с целью записи данных на новом режиме коммутации в оба регистра или в один из них. Наряду с вынужденными непроизводительными остановками шагового двигателя при переключениях режимов коммутации и последующей установке в исходное состояние в данном случае имеет место
iT84945 и потеря информации о положении ротора входы. реверса объединены с входами нашагового двигателя, т,к. последний может правления коммутатора фаз, информационбыть обесточен в любой момент времени с ным входом первого триггера и первым блокировкой коммутатора фаз, т.е, также со . входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ сбросом его в исходное состояние. В ряде 5 ИЛИ, второй вход которого соединен с выже случаев обесточивание обмоток шагово- ходом первого триггера, вход установки в
ro двигателя. неизбежное при переключе- единичное состояние которого подключен к нии режимов коммутации в известном инверсному выходу второго триггера, ин- . устройстве,недопускаетсявпроцессеотра- формационный вход которого связан с обботки перемещений по технологическим и 10 щей шиной, вход установки в единичное иным причинам, например, из-за возможно- состояние соединен с установочным выхости неуправляемого перемещения объекта дом блока задания программы, выход задапод действием силы тяжести или других ния количества возбужденныхфаз которого действующих в механической части элект- подключен к адресному входу. логического ропривода усилий.. 15 коммутатора, группа информационных вхоЦель изобретения — повышение надеж- дов которого подключена к группе выходов ности и быстродействия путем корректного коммутатора фаз, группа выходов соединепереключения режимов коммутации без ос- на с группой информационных входов втотановов шагового двигателя.. рого реверсивного сдвигового - регистра, Поставленная цель достигается тем, что 20 вход записи которого подключен к инверсв устройство для программного управления . ному выходу второго триггера и объединен шаговым двигателем, содержащее блок за- ., с входом записй первого реверсивного дания программы, блок задания режима, сдвигового.регистра, группа информационформирователь синхро- и стробймпульсов, них входов. которого подключена к группе первый, второй и третий триггеры, первый 25 выходов коммутатора.фаз и объединена с и второй элементы И, первый и второйэле- первой группой информационных входов менты ИЛИ, первый элемент ИСКЛЮЧАЮ- . блока задания режима. вторая группа инЩЕЕ ИЛИ, первый мультиплексор; первый формационных входов которого соединена и второй реверсивные сдвигвоые регистры, c груйпой выходов первого мультиплексора. . логический коммутатор и коммутатор фаэ, 30 дополнительно введены второй элемент выходы которого подключены к шаговому ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй и третий двигателю, а тактовый вход, вход направле- . мультиплексоры, входы стробирования кония, установочный вход, вход задания коли- . торых.подключены к прямому выходу второчества возбужденных фаз и первый вход ro триггера, младшие адресные входы выбора режима коммутации соединены с 35 соединены с первым выходом выбора режисоответствующими выходами блока зада- ма коммутации блока задания .программы, ния программы, вход которото связан с вы- . второй выход выбора режима коммутации ходом блока задания режима; вход которого соединен с соовтетствующим вхо. стробирования которого соединен с первым дом коммутатора фаз и первым входом вто выходомформирователясинхро-истробим- 40 рого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, пульсов, первый и второй входы которого второй вход которого объединен с адресподключены к установочному и тактовому, ным входом логического комутатора, а вывыходам блока задания программы, второй ход подключен к старшим адресным входам выход формирователя синхро- и стробим= второго и третьего мультиплексоров, выхопульсовсоединен стактовыми входами пер- 45 ды которых соединены соответственно с вого. второго и третьего триггеров и вторымивходамипервогоивторогоэлеменпервыми входами первого и второго зле- .тов ИЛИ и с информационным входом мейтов И, вторые входы которых подключе- третьего триггера, первый и второй инфорны к выходам соответственно первого и мационные входы второго мультиплексора второго элементов ИЛИ, первые входы ко- 50 объединены и связаны с общей шиной, треторыхподключенысоответственно.кпрямо- тий и четвертый информационные входы му и инверсному выходам третьего второго мультиплексора подключены к вытриггера, прямой выход которого связан с ходу первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ адресным входом первого мультиплексора, ИЛИ, первый. информационный вход третьпервая и вторая группы информационных 55 его мультиплексорасвязан с шиной высоковходов которого подключены к разрядным го потенциала, второй и третий выходам соответственно первого и второго информационные входы третьего мультиреверсивных сдвиговых регистров, входы . плексора подключены к инверсному выходу сдвига которых соединены с выходами сооТ- третьего триггера, четвертый информационветственно первого и второго элементов И, 1784945 ный вход третьего мультиплексора связан с общей шиной, На фиг,1 представлена функциональная схема устройства для программного управления шаговым двигателем; на фиг.2 — схема реализации логического коммутатора.
Устройство для программного управления шаговым двигателем (фиг.1) содержит блок 1 задания программы, блок 2 задания режима, формирователь 3 синхро- и стробимпульсов, Коммутатор 4 фаз, соединенный своими выходами с шаговым двигателем 5, первый 6 и второй 7 элементы
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый 8, второй 9 и третий 10 мультиплексоры, первый 11, второй 12 и третий 13 триггеры, первый 14 и второй 15 элементы ИЛИ, первый 16 и второй 17 элементы И, первый 18 и второй 19 реверсивные сдвиговые регистры и логический коммутатор 20, группа информаицонных входов которого обьединена с первой группой (А) информационных входов блока
2 задания ре>кима, группой информационных входов первого реверсивного сдвигового регистра 18 и подключена к выходам коммутатора 4 фаз, установочный вход, тактовый вход, вход направления (+. 1), первый и второй выходы выбора режима коммутации и вход для задания количества возбужденнных фаз которого соединены с соответствующими выходами блока 1 задания программы, вход которого связан с выходом блока 2 задания режима, вход .стробирования которого-подключен к первому выходу формирователя 3 синхро- и стробимпульсов, вторая группа (В) информационных входов соединена с выходами первого мультиплексора 8, первая и вторая группы информационных входов которого подключены к разрядным выходам соответственно первого 18 и второго-19 реверсивного сдвиговых регистров, входы записи (Е) которых подключены к инверсному выходу второго триггера 12, входы реверса (+ ) объединены с входом направления коммутатора 4 фаз, информационным входом первого триггера 11 и первым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6. группа информационных входов второго реверсивного сдвигового регистра 19 подключена к выходам логического коммутатора 20, адресный вход которого объединен с входом для задания количества возбух<денных фаз коммутатора 4 фаз, установочный и тактовый. входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами формирователя;. 3 синхро- и стробимпульсов, второй выход которого подключен к тактовым входам первого 11, второго 12, третьего 13 триггеров, а также к вторым входам первого 16 и второго 17 элементов
И, выходы которых соединены со входами сдвига соответственно первого 18 и второго
19 реверсивных сдвиговых регистров, à первые входы подключены к выходам соответственно первого 14 и второго 15 элементов
ИЛИ, первые входы которых соединены с выходом BTopoIo мультиплексора 9, вход
10 стробирования которого объединен с вхо15
55 дом стробирования третьего мультиплексора 10 и подключен к прямому выходу второго триггера 12, первый и второй информационные входы связаны с общей шиной, третий и четвертый информационные входы подключены к выходу первого элемент а ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера 11. вход установки в единичное состояние которого подключен к инверсному выходу второго триггера 12, информационный вход которого связан с.общей шиной, выход установки в единичное состояние соединен с установочным входом коммутатора 4 фаз; первый вход выбора режима коммутации которого обьединен с младшими (А) адерсными входами второго 9 и третьего 10 мультиплексоров, второй вход выбора режима коммутации и вход для задания количества возбужденных фаз связаны соответственно с первым и вторым входами второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7, выход которого подключен к старшим(В) адресным входам второго мультиплексора 9 и третьего мультиплексора 10, первый информационный вход которого связан с шиной высокого потенциала (Еп). второй и третий информационные входы подключены к инверсному выходу третьего триггера 13 и обьединены со вторым входом второго элемента ИЛИ 15, четвертый информационный вход соединен с общей шиной, выход третьего мультиплексора 10 подключен к информационному входу третьего триггера 13, прямой выход которого соединен с адресным входом первого мультиплексора 8 и вторым входом первого элемента lflfllfl 14.
Логический коммутатор 20 (фиг.2) включает в себя селектор-мультиплексор 21, элементы 2 ИЛИ 221.Д22m по числу выходов коммутатора 4 фаз и элементы 2 И 23ь„„23 по числу выходов коммутатора 4 фаз, причем первые входы первого элемента 2 ИЛИ
221 и первого элемента 2 и 23> подключены к первому выходу коммутатора 4 фаз, связанному с вторыми выходами второго элемента 2 ИЛИ 222 и второго элемента 2 И 232, первые входы которых подключены к второму выходу коммутатора 4 фаз, связанному с
1784945
9 вторыми входами третьих элементов 2 ИЛИ входов блока 2, второй группой информаци22з и 2 И 23з, и далее по кольцевой схеме, онных входов которого являются вторые выходы элементов 2 ИЛИ 22 ..,22 подклю- входы сравнения элемента сравнения ко- чены к первой группе информационных вхо- дов. дов селектора — мультиплексора 21, вторая 5 .. Одновременно импульс начальной устагруппа информационных входов которого новки с установочного выхода блока 1 задасоединена с выходами элементов 2 И ния программы йоступэет на 5-вход второго
23>...23>, адресный вход (А) соединен с вхо- триггера 12, устанавливая его в единичное дом коммутатора 4 фаз для задания количе- состояние .(либо подтверждая это состояства возбужденных фаз, а выходы 10 ние), Сигналом низкогоуровня с инверсного селектора-мультиплексора 21, т,е. выходы выхода этого триггера разрешается параллогического коммутатора 20, подключены к . лельная запиСь данных в первый 18 и второй группе информационных входов второго ре- 19 реверсивные сдвиговые регйстры и.обесверсивного сдвигового регистра.19,;.:: -:. .:печивается установка первого триггера 11 в
Формирователь 3 синхро- .и стробим- 15 единичное состояние, в то время как сигнал пульсов может быть выполйен на элементе : высокого уровня с прямого выхода второго
2 ИЛИ, двух последовательно соединенных триггера 12, поступая на входы стробироваодновибраторах и триггере, вйход котрого ". ния второго 9 и третьего 10 мультиплексоявляется первь м выходом формирователя, ров, блокирует .эти мультиплексоры и установочные входы соединены с выходами 20 обуславливает появление сигналов низкого элемента 2 ИЛИ и одного из одновибрато-" уровня на их выходах независимо от состоров, выход первогоизкоторыхиспользуется яния адресных входов. Тем самым на перв качестве второго выхода формирователя, . вые входы первого 14 и второго 15 а входы элемента 2 ИЛИ.подключены к yc- . элемейтов ИЛИ постуйает сигнал низкого тановочному и тактовому входам блока 1 25 уровня и, независимо от состояния третьего задания режима,: ... - . — триггера 13; на вторых входах первого 16.и
Устройство работает следующим обра- второго 17 элементов И поддерживается зом..: . -:....:... разрешающий сигнал низкого уровня.
При запйтывании устройства на устано- . По окончании импульса начальной уста: вочном входе блока 1 задания программы 30 новки на установочном выходе блока 1 задаформируется отрицательный импульс на- ния программы устанавливается высокий чальной установки длительностью 10 мкс —: уровень, переключающий коммутатор 4 фаз
1 мс, обуславливающий в течение указанно - .: в исходное состояние, определяемое уровго промежутка времени блокировку комму- .;: нями потенциальных сигналов на его пер. татора 4 фаз с обесточиванием фазных 35 вом и втором входах выбора режима обмоток шагового двигателя 5; одновремен- коммутации и входе для задания количества но этот импульс поступает на первый вход возбужденныхфаз. Призадании,к примеру, формирователя 3 синхро- и стробимпуль- .. минимального количества возбужденных сов, обуславливая появление сигнала низ- . фаз в исходном состоянии в случае несимкото уровня на первом выходе 40 метричного режима коммутации на входдля формирователя 3. Данный сигнал блокирует . заданйя количества возбу>кденных фаз из работу блока 2 задания режима, на выходе блока 1 подается сйгнал низкого уровня, а
: которого при этом независимо от входных - на flepBblA и второй входы выбора режима сигналов появляется сигнал высокого уров-. коммутации могут быть поданы сигйалы соня, являющийся сигналомотсутствия сбоя и 45 ответственно высокого и низкого уровней. разрешающий работу блока 1 задания про- На соответствующих выходах коммутатора граммы, Блок 2 заданйя режима может быть 4 фаз при его установке в исходное состоявыполнен на элемента сравнения кодов, ние появляются сигналы высокого уровня, элементе ИЛИ-НЕ и элементе И, число вхо- . обуславливающие запитывание определендов у каждого из которых равно числу выхо- 50 ных фазных обмоток шагового двигателя 5. дов коммутатора 4 фаз, и элементе 3 . По перепадусигнала из Ов1 наустано
ИЛИ-НЕсостробированием, выходкоторо- вочном выходе блока 1 формирователь 3 го является выходом блока 2, вход строби- начинает формировать на своем втором вырования подключен к первому выходу ходе отрицательный синхроимпульс, котоформирователя 3, входы соединены с выхо- 55 рый проходит через открытые первый 16 и дами элементов ИЛИ-НЕ, И и элемента второй 17 элементы И на входы сдвига персравнения кодов, первые входы которого вого18ивторого19реверсивныхсдвиговых обьединены с соответствующими входами регистров. На входах записи (Е) регистров элементов ИЛИ-НЕ, И и используются в присутствуетсигналнизкогоуровня,снимакачестве первой группы информационных емый с инверсного выхода второго триггера
1784945
10
20
30
50
12. и по окончании синхроимпульса, т.е. его перепадом из 0 в 1, в первый реверсивный сдвиговый регистр 18 записывается кодовая комбинация, присутствующая на выходах коммутатора 4 фаз и соответствующая минимальному количеству фазных обмоток, запитываемых в одном из тактов выбранного несимметричного режима коммутации.
Записываемая во второй реверсивный сдвиговой регистр 19 кодовая комбинация снимается при вышеприведенных условиях (нулевом состоянии адерсного входа логического коммутатора 20; т.е. селекторэ— мультиплексора 21, см, фиг.2) с выходов группы элеметов 2 ИЛИ 221...22m и содержит благодаря их кольцевому включению (при работе в положительной логике) нэ одну логическую единицу больше в сравнении с кодовой комбинацией на выходе коммутатора 4 фаз, соответствуя включению обмоток шагового двигателя 5 в следующем такте коммутации при движении в прямом направлении, задаваемым высоким уровнем сигнала на выходе направления блока 1 задания программы, Одновременно с записью данных в первый 18 и второй 19 реверсивные сдвиговые регистры в третий триггер 13 с его информационного входа, т,е. с выхода третьего мультиплексора 10, перепадом синхроимпульса из 0 в 1 записывается (либо подтверждается) сигнал низкого уровня, поступающий с прямого выхода третьего триггера 13 на адресный вход первого мультиплексора 8 и обеспечивающий прохождение через этот мультиплексор кодовой комбинации с разрядных выходов первого. реверсивного сдвигового регистра 18 на вторую группу(В) информационных входов блока 2 задания режима, Перепадом синхроимпульса из в 1 во второй триггер 12 с его информационного входа записывается также сигнал низкого уровня. разрешающий работу второго 9 и третьего 10 мультиплексоров. На инверсном выходе второго триггера 12 с небольшой временной задержкой обусловленной записью информации, появляется сигнал высокого уровня, который переводит пер= вый 18 и второй 19 реверсивные сдвиговые регистры в режим сдвига записаных данных и деблокирует первый триггер 11, на инверсном выходе которого благодаря задер>кке на втором триггере 12 продолжает сохраняться сигнал низкого уровня, При задании движения в прямом направлении (высокий уровень сигнала на выходе направления блока 1) с выхода первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 на третий и четвертый информационные входы второго мультиплексора 9 поступает сигнал высокого уровня, что в вышеуказанных условиях (задание несимметричного режима коммутации путем установки сигналов высокого и низкого уровней на первом и втором выходах задания режима в блоке 1 при минимальном количестве первоначально возбужденных фаз, т,е. соответственно сигналов высокого и низкого уровней на младших и старших адресных входах второго 9 и третьего 10 мультиплексоров) обуславливает прохо>кдение сигнала высокого уровня с третьего информационного входа второго мультиплексора 9 на первые входы первого
14 и второго 15 элементов ИЛИ. При нулевом состоянии третьего триггера 13 на втором входе первого элемента И 16 сохраняется разрешающий сигнал низкого уровня, в то время как второй элемент И 17 блокируется "сигналом высокого уровня с выхода второго элемента ИЛИ 1 5, на второй вход KoToporo, равно кэк и на информационный вход третеьго триггера 13 поступает сигнал высокого уровня с инверсного выхода триггера 13;
После окончания синхроимпульса с некоторой временной задержкбй, необходимой для завершения переходных процессов в реверсивных сдвиговых регистрах и мультиплексоре 8, на первом выходе формирователя 3 появляется сигнал высокого уровня, деблокирующий блок 2 задания режима, На первую(А) и вторую (8) группы информационных входов этого блока поданы кодовые комбинации с вь ходов коммутатора 4 фаз и выходов первого мультиплексора 8 соответственно. При равенстве обеих кодовых комбинаций, т.е. при штатном первоначальном включении шагового двигателя с запитыванием хотя бы одной фазной обмотки и наличии хотя бы одной обесточенной фазной обмотки, на выходе блока 2 задания режима после снятия строба будет присутствовать сигнал высокого уровня, разрешающий дальнейшую работу блока 1 задания программы в.установленном режиме.
При выдаче на тактовый выход блока 1 задания программы отрицательного тактового импульса комбинация сигналов на выходах коммутатора 4 фаз изменяется соответственно заданному несимметричному режиму коммутации с подключением очередной фэзной обмотки двигателя 5, обуславливая отработку шага в прямом направлении. Одновременно по началу тактового импульса, т,е. его перепадом из 1 в 0 на первом выходе формирователя 3 выставляется строб, блокирующий работу блока 2 задания режима с поддержанием нэ его выходе сигнала высокого уровня. По оконча1784945 нии тактового импульса на втором выходе вход сдвига второго регистра 19, обуславлиформирователя 3 начинается формирова- вая своим окончанием сдвиг записанных в ние отрицательного синхроимпульса, кото- нем данных, в то время как на вторую группу рый проходит через открытый первый инфорационных входов блока 2 поступает элемент И 16 на вход сдвига первого реги- 5 кодовая комбинация с выходов первого рестра 18, обуславливая своим окончанием гистра 18, соответствуя информации на инсдвиг записанных в первом регистре 18дан- формационных входах первой группы блока ных право (т.е. на один шаг в прямом на- 2 при штатной работе шагового двигателя и правлении) и появление на выходах этого устройства.Пока>кдомутактовомуимпульсу регистра кодовой комбинации, соответству- 10 . таким образом происходит сдвиг кодовой ющей включечию обмоток шагового двига- комбинации в одном из регистров (формителя 5 в следующем такте. Одновременно рование следующего заданного коммутациперепадом синхроимпульса из 0 в 1 под- ионного состояния) и сравнение тверждается состояние первого триггера 11 содержимого второго из регистров, равного (при отсутствии сигнала реверса) и второго 15 при штатной работе шагового электропритриггера 12, в то время как в третий триггер вода фактическому состоянию последнего
13с его информационного входазапишется после прохождения тактового импульса и . сигнал высокого уровня, что приводит к бло- завершения переходных процессов. кировке первого элемента И 16 и разреше- При изменении направления движения нию прохождения отрицательных 20 путем подачи сигналов низкого уровня с высинхроимпульсов через второй элемент И хода направления блока 1 на соответствую17, на второй вход которого через второй щий вход коммутатора 4 фаэ уровни элемет ИЛИ 15 с инверсного выхода треть- сигналов на входах первого элемента ИСКего триггера 13 поступает разрешающий ЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 становятся одинковысигнал низкого уровня. Сигнал низкого 25 ми и на третий и четвертый уровня с инверсного выхода третьего триг- . информационные входы второго мультигера 13 поступает также на второй и третий плексора 9 с выхода элемента 6 поступает информационные входы третьего мульти- сигнал низкого уровня, С выхода второго плексора10и,при сохранении вышеуказан- мультиплексора 9 при этом независимо от ного режима, несимметричной коммутации. 30 состояния его адресных входов снимается проходит на выход этого мультиплексора и сигнал низкого уровня, подтверждающий далее на информационный вход третьего открытое состояние одного из элементов 16, триггера 13, подготавливая его к перебросу 17 и снимающий запрет на прохождение в следующем такте коммутации и обеспечи- через второй из этих элементов отрицательвая тем самьил работу третьего триггера в 35 ного синхроимпульса, формируемого на счетном режиме при несимметричном ре- втором выходе элемента 3 по очередному жиме коммутации. тактовому импульсу, обусловившему после
На адресный вход первого мультиплек- подачи сигнала реверса отработку двигатесора,8 с прямого выхода третьего триггера лем 5 шага в обратном направлении.
13 после выдачи первого тактового импуль- 40 . Поокончаниисинхроимпульсаданные в са и прохождения соответствующего ему обоих регистрах 18 и 19 одновременно сдвисинхроимпульса подается сигнал высокого гаются в обратном направлении. третий уровня, обуславливающий прохождение на триггер 13 переключается(к примеру, в едивторую группу (В) информационных входов ничное состояние) и на сравнение с выходов блока 2 задания режима данных с выходов 45 соответствующего регистра выдается сдвивторого реверсивного сдвигового регистра нутая B обратном направлении кодовая KQM19,т,е. кодовой коминации. уже присутству- бинация, совпадающая с кодовой ющей при штатной работе шагового двига- комбинацией на первой группе информацителя и устройства в целом на первой группе онных входов блока 2 при штатной работе (А) информационных входов блока 2. Тем 50 шагового электропривода в режиме реверсамым на выходе блока 2 после завершения са. Окончанием синхроимпульса в первый переходных процессов и снятия строба по триггер 11 записывается далее сигнал низсигналу с первого выхода формирователя 3 кого уровня и на выходе первого элемента продал>кает поддерживаться сигнал отсут- ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 восстанавливаетствия отказа. 55 ся сигнал высокого уровня. Тем самым при
После подачи очередного тактового им- подаче последующих такотвых импульсов пульса вышеописанный цикл повторяется с первый 16 и второй 17 элементы И вновь той; однако, разницей, что синхроимпульс открываются и запираются поочередноиуссо второго выхода формирователя 3 прохо- тройствоработаетаналогично вышеописандит через открытый второй элемент И 17 на ному.
1784945
При необходимости перехода на один обоих регистрах выполняется синхронный из симметричных режимов коммутации, ин- сдвиг данных rio каждому синхроимупльсу. формация окоторомзаписана, кпримеруво . На сравнение при этом, однако, выдается втором реверсивном сдвиговом: регистре: содержимое только второго регистра 19, в
19, на первый вход выбора режима комму- 5 то время как сдвйг данных в первом регисттации 4 фаз с соответствующего выхода бло- ре 18 обеспечивает возможность перехода ка 1 задания программы без обесточивания " на симметричный режим коммутации, инфазных обмоток двигателя 5 подается сиг- формация о котором записана в этом регинал низкого уровня, задающий - в сочета-" стре; либо возможность возврата на нии с сигйалом на втором входе выбора 10 несимметричный режим. коммутации, инрежима:коммутации коммутатора 4 фаз —., формация о которрм записана в это регист. симметричный режим коммутации фазных . ре, либо - ьозможность возврата на обмоток: двигателя 5.- Одновременно этот ... несимметричный- режйм "коммутацйи в люсигнал "поступает на младшие адресные вхо- .. бой требуемый" момент времени без останоды (А) второго 9 и третьего 10 мультиплексо- 15 ва шаговоГо двитателя с обесточиванием его ров, на старших адресных входах (В) фазных обмоток. При переходе на симметкоторых продолжает сохрайяться :Сигнал ". ричный режиЫ коммутации контролируе- :, низкогоуровня,снимаемййс:выходавторо-" мый с -помощьЮ первого регистра 1.8, на го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7, на :: второй:вход выбора режима коммутации входах которого присутствуют сигналы оди- 20 коммутатора 4 фаз с coîòâåòoòâóþùåt.:î вынакового (низкого уровня). Тем Самым с вы- . - хода блока 1 .задания программы подается хода второго мультиплексора 9. будет-. : потенциальный сигйал:высокогоуровня при постоянно снйматься сигнал низкого уров- ","Сохранении.: сигналов низкого уровня йа ня, присутствующий на первом информаци- ". .: первам входе выбора режима коммутации и онном входе этого мультиплексора и 25 входе-для :задания количества возбуждендеблокйрующий первый 16 и второй.17 эле-. ных фаз, 8 "этом случае нэ младших адресменты И независимо от состояния третьего "," ных входax" втоporo:9 и третьего 10 триггера 13, на информационный вход кото-"- ..: мультйплексоров сохраняется: сигнал низрого с выхода третьего мультйплексора 10.::-" кого уровня,"в то"время как на стафцие:адпослезадания вышеописанногосимметрич- 30 ресйые . входы) этйх мультиплексоров ного режима коммутации постоянйо посту -":. начинает поступать сигнал высокого уровйя пает сигнал - высокого уровня. После . с выхода этого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ прохождения очередного тактового импуль-,. ИЛИ 7; йа входы которого подаются сигналы са коммутационное состояние шагового:: . разнйх" уровней..На выходы второго 9 и двигателя 5 при штатной работе будет сост- 35 третьего 10 мультиплексоров в этих условиветствовать кодовой комбинации на выходе ". " ях проходят сигналы соответственно.с четвторого регистра 19, выдаваемой на Сравне- .: . вертого и второго йнформацйонных входов, ние-после установки третьего триггера 13 e .:. т;е. сигналы низкого уровня. После прохожединичное состояние (либо подтверждения- " денйя очередного тактового импульса и соэтого состояния) окончанием соответствую- 40 ответствующего ему синхроимпульса щего синхроимпульса. При выдаче Следую- третий триггер 13 установится:в нулевое сощего тактового импульса и изменения стояние (либо это состояйие будет подтверкоммутационного состояния шагового. дви- "ждено), обесПечивая в дальнейшем выдачу гателя 5 соответственно заданному симмет- на сравнение содержимого только первого ричному режиму коммутации 45 регистра 18присинхронномсдвигеданных синхроимпульс, формируемый на- втором во втором регистре t9; Возврат на несимвыходе элемента 3 аналогично вышеописан-: метричный режим коммутации происходит ному, не изменит единичное состояние: при подаче одной из соответствуащих этотретьего триггера 13,. но обусловйт синхрон- му режиму комбинаций потенциальных сигный сдвиг кодовых комбинаций, записан- 50 "налов на первый и второй входы выбора ных в первом 18 и втором -19 регистрах, . режима коммутации и входдля эаданияxoпричем на сравнение. вновь будет выдано личества возбужденных фаз коммутатора 4 содержимоевторогорегистра19,соответст- фаз с соответствующих выХодов блока 1; вующее коммутационному состоянию шаго- Все возможные сочетания потенциальных ваго двигателя при отсутствии сбоев в 55 управляющих сигналов на вышеуказанных работе последнего. Благодаря наличию сиг- трех входах коммутатора 4 фаз с указанием нала низкого уровня на выходе BTopofo . контролируемых flpM этом режимов комму мультиплексора 9 и тем самым: на вторых тации прйведены в таблице. входах первого 16 и второго 17 элементов И При любом отклонении от .заданного при симметричном режиме коммутации в коммутационного состояния, к примеру, на1784945
18 личии невключенной фэзной обмотки двигателя, которая должны быть включена, при нештатном обесточивании либо зэкорачивании на шину питания нескольких либо всех фазных обмоток как при движении, так и в режиме стоянки кодовые комбинации на первой и второй группах информационных входов блока 2 будут отличаться друг от друга и после снятия строба на,выходе блока 2 задания режима появится сигнал низкого уровня, т.е. с гнал отказа. Поступая на блок
1 задания программы, сигнал отказа обуславли гет прерывание выполняемой программы и может быть дополнительно использован для аварийной сигнализации, блокировки управляемого обьекта и т,д.
Таким образом, предлагаемое устройство для программного управления шаговым двигателем обладает более высокими надежностью и быстродействием в сравнении с известным техническим решением, обеспечивая переход с одного-режима коммутации на другой (в т.ч. с несимметричного на один из симметричных и наоборот) в любой момент времени без останова шагового двигателя, обесточивания его фазных обмоток и последующей установки в исходное состояние, что особенно важно и ри отработке перемещений на различных режимах с повышенными требованиями к быстродействию всей системы в целом, а также в тех случаях, когда обесточивание обмоток двигателя в процессе отработки перемещений либо при переходе с одного режима на другой не допускается по условиям эксплуатации системы, Формула. изобретения
Устройство для программного управления шаговым двигателем, содержащее блок задания программы, блок заданий режима, формирователь синхро- и стробимпульсов, первый, второй и третий триггеры, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. первый мультиплексор, первый и второй реверсивные сдвиговые регистры, логический коммутатор и коммутатор фаз, выходы которого подключены к шаговому двигателю, а тактовый вход, вход направления, установочный вход, вход задания количества возбужденных фаз и первый вход выбора режима коммутации соединены с соответствующими выходами блока зада- ния программы, вход которого связан с выходом блока задания режима, вход стробирования которого соединен с первым выходом формирователя синхро- и стробимпульсов, первый и второй входы которого подключены к установочному и тактовому выходам блока задания программы, второй выход формирователя синхро- и стробимпульсов соединен с TelKToBbIMM входами первого, второго и третьего триггеров и первыми входами первого и второго эле5 ментов И, вторые входы которых подключены к выходам соответСтвеннО первого и второго элементбв ИЛИ, первые входы подключены соответственйб к прямому и инверсному выходам третьего триггера, 10 прямой выход которого связан с адресным входом первого мультиплексора, первая и вторая группы информационных входов которого подключены к разрядкым выходам соответственно первого и второго ревер15 сивных сдвиговых регистров, входы сдвига которых соединены с выходами соответственно первого и вторОго элементов И, входы реверса обьединекы с входами направления коммутатора фэз, информационным
20 входом первого триггера и йервым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. второй вход которого соединен с выходом первого триггера, вход установки в единичное состояние которого подключен к инвер25 сному выходу второго триггера, информационный вход которого связан с общей шиной, вход установки в единичное состояние соединен с установочным выходом блока задания программы, выход зада30 ния количества возбужденных фаз которого подключен к адресному входу логического коммутатора, группа икформационных входов которого подключена к группе выходов коммутатора фаз, группа выходов соедине35 на с группой информационных входов второго. реверсивного сдвигового регистра, вход записи которого подключен к инверсному выходу воторого триггера и объединен с входом записи первого реверсивного
49. сдвигового регистра, группа информационных входов которого подключена к группе выходов коммутатора фаэ и объединена с первой группой информационных входов блока задания режима, вторая группа ин45 формационных входов которого соединена с группой выходов первого мультиплексора, о т л и ч э ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия путем корректного переключения режима
50 коммутации без остановов шагового двигателя, в него введены второй элемент ИСКЛЮЧА10ЩЕЕ ИЛ И, второй и третий мультиплексоры, входы стробирования которых подключены к прямому выходу второ55 го триггера, младшщие адресные входы соединены с первым выходом выборг ре>кима коммутации блока задания прогроммы, второй выход выбора режима коммутации которого соединен с соответствующим входом коммутатора фаз и первым входом вто19
1784945
20 рого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вто- четвертый йнформационные" входы второго . рой вход которого объединен с адресным мультиплексора подключены к выходу. входом логического коммутатора, а выход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к старшим адресным входам вто- . первый, информационный вход третьего рого и третьего мультиплексоров, выходы 5 мультиплексора связан с шиной высокого которых соединены соответственно.с втё- потенциала, второй.:и третий ийформационрым входом первого и-второго элементов ные входы третьега::мультиплексора, подИЛИ и с информационным входом третьего": ключены к инверСному"выходу третьего триггера, первый и второй информацион- триггера,,чегвертый информациойный вход ные входы второго мультиплексора объеди- 10 третьего- мультийлексора связан с общей нены и связаны с общей шиной, третий и шиной.:
1784945
Редактор
Заказ 4363 Тираж Подписное
ВНИИПИ Г
ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 кйхЫкн дюка<
Составитель В;Телегин
Техред М.Моргентал Корректор С.Патрушева
