RU2523047C2 - Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе - Google Patents

Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе Download PDF

Info

Publication number
RU2523047C2
RU2523047C2 RU2012104153/07A RU2012104153A RU2523047C2 RU 2523047 C2 RU2523047 C2 RU 2523047C2 RU 2012104153/07 A RU2012104153/07 A RU 2012104153/07A RU 2012104153 A RU2012104153 A RU 2012104153A RU 2523047 C2 RU2523047 C2 RU 2523047C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inputs
bus
outputs
read
convolution
Prior art date
Application number
RU2012104153/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012104153A (ru
Inventor
Валентин Михайлович Люханов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"
Priority to RU2012104153/07A priority Critical patent/RU2523047C2/ru
Publication of RU2012104153A publication Critical patent/RU2012104153A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2523047C2 publication Critical patent/RU2523047C2/ru

Links

Landscapes

  • Control Of Stepping Motors (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах с шаговым электроприводом на базе двигателей с различным числом фаз, работающих в режимах реверсивной поочередной и парной коммутации, стоянки под током и обесточенной стоянки, с автоматическим определением режима штатной работы, одиночных и многократных отказов благодаря аппаратной реализации модифицированного алгоритма Хэмминга. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей путем обеспечения автоматического контроля и индикации отказов в работе шагового электропривода. В устройство для обнаружения отказов введена первая-четвертая схемы свертки, шины пороговых датчиков фазных токов и напряжений, дополнительные разряды постоянного запоминающего устройства, соответствующие контрольным разрядам кода Хэмминга, схема ИЛИ, дешифратор и блок индикации, а также новые функциональные связи, указанные в материалах заявки. 2 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах с шаговым электроприводом на базе двигателей с различным числом фаз, работающих в режимах реверсивной поочередной и парной коммутации, стоянки под током, обесточенной стоянки, с автоматическим определением одиночных и многократных отказов благодаря аппаратной реализации модифицированного алгоритма Хэмминга.
Известно устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе [1], содержащее шаговый двигатель, в цепь каждой j фазы которого включены последовательно пороговые датчики тока Ij, a параллельно каждой обмотке включены пороговые датчики напряжения Uj, конъюнкции которых Ij∧Uj подключены к одноименным разрядным входам реверсивного регистра сдвига и первым входам элемента сравнения, вторые входы которого соединены с одноименными выходами реверсивного сдвигового регистра. При этом режим прямого или реверсивного сдвига определяется значением логической переменной на шине реверса, а сдвиг содержимого регистра - импульсами на тактовой шине, исходное содержимое регистра, соответствующее начальной комбинации включения фаз, загружается в регистр по сигналу на шине начальной установки. В рабочем режиме по каждому тактовому импульсу происходит циклический сдвиг начального содержимого регистра и его сравнение с коммутационной комбинацией включения фаз и в случае их несовпадения формируется сигнал «отказ».
К недостаткам устройства следует отнести то, что отказ не будет обнаружен, если исходно все фазы находятся под током или все фазы обесточены, кроме того, при штатном функционировании четырехфазного двигателя в восьмитактном режиме устройство сформирует ложный сигнал «отказ», кроме того, переход на 6-8-12-тактное управление достаточно трудоемко.
Наиболее близким к заявленному устройству является устройство для управления шаговым двигателем [2], содержащее первую-третью шины выбора режима коммутации, шины управления, тактовую, реверса, реверсивный счетчик, первый, второй и третий входы которого соединены с шиной управления, тактовой шиной, шиной реверса соответственно, постоянное запоминающее устройство, шину разрешения чтения, при этом первый-четвертый выходы реверсивного счетчика соединены с одноименными входами постоянного запоминающего устройства, пятый-восьмой входы которого соединены с третьей, второй, первой, седьмой шинами выбора режима коммутации и разрешения чтения соответственно, а выходы первый-шестой постоянного запоминающего устройства являются одноименными выходами устройства управления шаговым двигателем.
Это устройство реализует режимы реверсивной коммутации, обесточенной стоянки, стоянки под током для трех, четырех, шестифазных двигателей при поочередной и парной коммутации, при этом режим коммутации задается набором логических переменных на шинах 1-3 управления, а первый-шестой выходы постоянного запоминающего устройства являются одноименными выходами устройства.
Однако данное устройство не обеспечивает автоматический контроль и индикацию отказов в работе шагового электропривода.
Заявляемое изобретение направлено на расширение функциональных возможностей устройства.
Это достигается тем, что в устройство дополнительно введены первая-четвертая схемы свертки, седьмой-десятый выходы постоянного запоминающего устройства, дешифратор, схема ИЛИ, блок индикации, одиннадцатая-четырнадцатая шины пороговых датчиков фазных токов и напряжений, при этом одиннадцатая шина соединена с объединением одиннадцатых входов первой, второй, третьей, четвертой схем свертки, двенадцатая шина соединена с объединением двенадцатых входов второй, третьей, четвертой схем свертки, тринадцатая шина соединена с объединением тринадцатых входов первой, третьей, четвертой схем свертки, четырнадцатая шина - с четырнадцатыми входами первой, второй, четвертой схем свертки, седьмой, восьмой, девятый, десятый выходы постоянного запоминающего устройства соединены с одноименными входами первой-четвертой схем свертки, выход четвертой схемы свертки соединены со вторым входом дешифратора, первый вход которого соединен с выходом схемы ИЛИ, пятый-седьмой входы которой объединены с одноименными входами блока индикации и подключены к выходам третьей, второй, первой схем свертки соответственно, первый-четвертый выходы дешифратора соединены с одноименными входами блока индикации, выходы которого седьмой-десятый являются вторым групповым выходом заявляемого устройства.
На фиг.1 приведена блок-схема устройства, на фиг.2 показано подключение фазных обмоток четырехфазного двигателя к выходам 1-4 устройства, выходов пороговых датчиков фазных токов и напряжений к шинам 11-14, а также циклы четырехтактных поочередной и парной коммутации и соответствующие им диаграммы поля старта.
Устройство содержит шины выбора режима коммутации 1-3, шину управления 4, тактовую шину 5, шину реверса 6, шину разрешения чтения 7, шины датчиков фазных токов и напряжений 11-14, реверсивный 2/12 счетчик 15, постоянное запоминающее устройство 16, первую-четвертую схемы свертки 17-20, дешифратор 21, схему ИЛИ 22, блок индикации 23, выходные шины блока индикации 7-10, выходные шины устройства 1-6. Шины выбора режима коммутации 3, 2, 1 соединены со входами 5, 6, 7 постоянного запоминающего устройства соответственно, шины управления 4, тактовая 5, реверса 6 соединены с первым, вторым, третьим входами реверсивного счетчика 15 соответственно, шина разрешения чтения 7 соединена с восьмым входом постоянного запоминающего устройства 16, выходы 1, 2, 3, 4 реверсивного счетчика соединены с одноименными входами постоянного запоминающего устройства 16, первая группа выходов которого 1-6 является выходами 1-6 заявляемого устройства, вторая группа выходов 7-10 постоянного запоминающего устройства 16 соединена с одноименными входами первой-четвертой схем свертки 20-17, при этом выход четвертой схемы свертки соединен со вторым входом дешифратора 21, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 22, объединение 5-7 входов которого с одноименными входами блока индикации соединено с соответствующими выходами 5-7 третьей 18, второй 19, первой 20 схем свертки, входы 1-4 блока индикации 23 соединены с одноименными выходами дешифратора 21.
Устройство работает следующим образом.
При начальной установке, например, четырехфазного двигателя выполняется подключение выходов устройства 1-4 через усилители мощности и пороговые датчики тока к фазным обмоткам шагового двигателя и пороговым датчикам напряжения в соответствии с фиг.2, при этом выходы 11-14 датчиков подключаются к одноименным шинам пороговых датчиков, а на шинах выбора режима коммутации 1-3 устанавливают коды 101 или 001, что реализует режим четырехтактной поочередной (код 101) либо четырехтактной парной (код 001) коммутации. Коды режимов задаются старшими разрядами адреса а5, а6, a7 постоянного запоминающего устройства (Фиг.1). Значение младших адресных разрядов которого a1, а2, а3, а4 представлено кодом состояния реверсивного счетчика на его выходах 1-4. При наличии сигнала разрешения чтения Е=1, код содержимого постоянного запоминающего устройства по адресу a1-a7 выводится на первый групповой выход b1-b6, обеспечивая заданную коммутацию напряжений на фазовых обмотках ABCD двигателя, а на второй групповой выход - значение эталонных контрольных разрядов x0-x4 модифицированного кода Хэмминга в соответствии с таблицей 1. Значение Е=0 устанавливает на выходе устройства переменные b1-b6 равными нулю, обеспечивая реализацию режима обесточенной стоянки. Значение V ¯ E = 1
Figure 00000001
обеспечивает реализацию режима стоянки под током.
По данным x0, x1, x2, x4 и x3, x5, x6, x7 первая-четвертая схемы свертки 20-17 и схема ИЛИ 22 формируют Р, S1, S2, S4, M в соответствии с соотношениями 1.1.
{ P = x 0 x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 , S 1 = x 1 x 3 x 5 x 7 , S 2 = x 2 x 3 x 6 x 7 ,                                     ( 1 . 1 ) S 4 = x 4 x 5 x 6 x 7 , M = S 1 S 2 S 4 .
Figure 00000002
В таблице 2 показано функционирование заявляемого устройства в штатном режиме, при одиночном отказе x3≡1, x3≡0, при отказе фаз А, В (х3=x5≡0), либо С, D (х6=x7≡1), а также в ситуации, когда все четыре фазы обесточены или постоянно находятся под током.
При штатной работе устройства дешифратор 21 формирует сигнал α = Р ¯ М ¯
Figure 00000003
, а блок индикации отображает ситуацию и выдает сигнал во внешние цепи по шине 7 «штатная работа», при одиночном отказе блок индикации высвечивает номер 8 отказавшего канала и формирует сигнал β=Р∧М об одиночном отказе на выходной шине 10. В случае отказа большей кратности ситуация отображается в блоке индикации и формируются сигналы М ¯ Р
Figure 00000004
, М Р ¯
Figure 00000005
на шинах 8, 9, при этом М⊕Р=γ.
Источники информации
1. Авторское свидетельство №1415401, кл. Н02Р 8/00, опубликованное от 07.08.88. Бюл. №29.
2. Патент RU 2417512, Н02Р 8/00, Н02Р 8/20, опубликован 27.04.2011. Бюл. №34.
3. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями / Под редакцией М.Г.Чиликинаю М.: Энергия, 1971.
4. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд. перераб. и доп. - СПб.: БХВ - Петербург, 2007.
Таблица 1
Число фаз 4 4
Код режима Код счетчика а5а6а7=001 4-тактный парный а5а6а7=101 4-тактный поочередный
Выходы постоянного запоминающего устройства 1-10
x7 x6 x5 x3 x7 x6 x5 x3
D С В А x4x2x1x0 D C B A x4x2x1x0
b6b5 b4 b3 b2 b1 b6b5 b4 b3 b2 b1
0000 0 0 1 1 1100 0 0 0 1 0010
1000 0 1 1 0 0110 0 0 1 0 1011
0100 1 1 0 0 0011 0 1 0 0 1101
1100 1 0 0 1 1001 1 0 0 0 1110
0010 0 0 1 1 1100 0 0 0 1 0010
1010 0 1 1 0 0110 0 0 1 0 1011
0001 1 1 0 0 0011 0 1 0 0 1101
1001 1 0 0 1 1001 1 0 0 0 1110
0101 0 0 1 1 1100 0 0 0 1 0010
1101 0 1 1 0 0110 0 0 1 0 1011
0011 1 1 0 0 0011 0 1 0 0 1101
1011 1 0 0 1 1001 1 0 0 0 1110
Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе
Таблица 2
Р=x1⊕x2⊕⊕x3⊕x4⊕⊕x5⊕x6⊕⊕x7⊕x0
S=1·S1+2·S2+4·S4 S4=x4⊕x5⊕⊕x6⊕x7 S2=x2⊕x3⊕⊕x6⊕x7 S1=x1⊕x3⊕⊕x5⊕x7 x4 x2 x1 x0 x7 x6 x5 x3
4 2 1 D C B A
Штатное функционирование
α 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1
α 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0
α 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0
α 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1
Фаза А постоянно под током х3=1
α 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1
β 1 3 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1
β 1 3 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1
α 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1
Фаза А постоянно обесточена х3=0
β 1 3 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0
α 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0
α 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0
β 1 3 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0
Фазы А, В постоянно обесточены х3=x5=0
γ 0 6 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0
β 1 5 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0
α 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0
β 1 3 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0
Фазы С, D постоянно под током x6=x7=1
γ 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1
β 1 7 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0
α 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0
β 1 6 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1
Продолжение таблицы 2
Р=x1⊕x2⊕⊕x3⊕x4⊕⊕x5⊕x6⊕⊕x7⊕x0
S=1·S1+2·S2+4·S4 S4=x4⊕x5⊕⊕x6⊕x7 S2=x2⊕x3⊕⊕x6⊕x7 S1=x1⊕x3⊕⊕x5⊕x7 x4 x2 x1 x0 x7 x6 x5 x3
4 2 1 D C B A
Все фазы обесточены x3=x5=x6=x7≡0
γ 0 6 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0
γ 0 3 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0
γ 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0
γ 0 4 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0
Все фазы под током x3=x5=x6=x7≡1
γ 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1
γ 0 4 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1
γ 0 6 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1
γ 0 3 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1

Claims (1)

  1. Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе, содержащее первую-третью шины выбора режима коммутации, шины управления, тактовую, реверса, реверсивный счетчик, первый, второй, третий входы которого соединены с шиной управления, тактовой шиной, шиной реверса соответственно, постоянное запоминающее устройство, шину разрешения чтения, при этом первый-четвертый выходы реверсивного счетчика соединены с одноименными входами постоянного запоминающего устройства, пятый-восьмой входы которого соединены с третьей, второй, первой, седьмой шинами выбора режима коммутации и разрешения чтения соответственно, а выходы первый-шестой постоянного запоминающего устройства являются одноименными выходами устройства управления шаговым двигателем, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены первая-четвертая схемы свертки, седьмой-десятый выходы постоянного запоминающего устройства, дешифратор, схема ИЛИ, блок индикации, одиннадцатая-четырнадцатая шины пороговых датчиков фазных токов и напряжений, при этом одиннадцатая шина соединена с объединением одиннадцатых входов первой, второй, третьей, четвертой схем свертки, двенадцатая шина соединена с объединением двенадцатых входов второй, третьей, четвертой схем свертки, тринадцатая шина соединена с объединением тринадцатых входов первой, третьей, четвертой схем свертки, четырнадцатая шина - с четырнадцатыми входами первой, второй, четвертой схем свертки, седьмой, восьмой, девятый, десятый выходы постоянного запоминающего устройства соединены с одноименными входами первой-четвертой схем свертки, выход четвертой схемы свертки соединен со вторым входом дешифратора, первый вход которого соединен с выходом схемы ИЛИ, пятый-седьмой входы которой объединены с одноименными входами блока индикации и подключены к выходам третьей, второй, первой схем свертки соответственно, первый-четвертый выходы дешифратора соединены с одноименными входами блока индикации, выходы которого седьмой-десятый являются выходами заявляемого устройства.
RU2012104153/07A 2012-02-06 2012-02-06 Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе RU2523047C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012104153/07A RU2523047C2 (ru) 2012-02-06 2012-02-06 Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012104153/07A RU2523047C2 (ru) 2012-02-06 2012-02-06 Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012104153A RU2012104153A (ru) 2013-08-20
RU2523047C2 true RU2523047C2 (ru) 2014-07-20

Family

ID=49162375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012104153/07A RU2523047C2 (ru) 2012-02-06 2012-02-06 Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2523047C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2638522C2 (ru) * 2016-05-04 2017-12-14 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") Шаговый электропривод

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1511843A1 (ru) * 1988-02-01 1989-09-30 Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством при Белорусском государственном университете им.В.И.Ленина Устройство дл обнаружени отказов в шаговом электроприводе
RU2032265C1 (ru) * 1991-07-08 1995-03-27 Аверин Александр Андреевич Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе
RU2037264C1 (ru) * 1992-08-18 1995-06-09 Александр Андреевич Аверин Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе
JP2000152695A (ja) * 1998-11-11 2000-05-30 Fujitsu Ltd ステッピングモータ制御回路
US6700346B2 (en) * 2001-02-07 2004-03-02 Microtek International Inc. Motor driving circuit with a motor failure detecting function

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1511843A1 (ru) * 1988-02-01 1989-09-30 Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством при Белорусском государственном университете им.В.И.Ленина Устройство дл обнаружени отказов в шаговом электроприводе
RU2032265C1 (ru) * 1991-07-08 1995-03-27 Аверин Александр Андреевич Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе
RU2037264C1 (ru) * 1992-08-18 1995-06-09 Александр Андреевич Аверин Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе
JP2000152695A (ja) * 1998-11-11 2000-05-30 Fujitsu Ltd ステッピングモータ制御回路
US6700346B2 (en) * 2001-02-07 2004-03-02 Microtek International Inc. Motor driving circuit with a motor failure detecting function

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2638522C2 (ru) * 2016-05-04 2017-12-14 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") Шаговый электропривод

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012104153A (ru) 2013-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7145268B2 (en) Fault-tolerant three-level inverter
US9479084B2 (en) Pseudo zero vectors for space vector modulation and enhanced space vector modulation
US9654040B2 (en) Drive circuit of stepping motor, integrated circuit thereof, and electronic equipment including same, and method for controlling drive circuit of stepping motor
CA2125457C (en) Power converter
US8084974B2 (en) Inverter device
US9030853B2 (en) Power conversion equipment having a capacitor failure detecting circuit
JP2012228155A (ja) モータ駆動装置
WO2014024460A1 (ja) モータ制御装置
CN110557060A (zh) 多相无刷直流电机及其驱动方法
Mehta et al. Hall sensor fault detection and fault tolerant control of PMSM drive system
JP2008061494A (ja) 電気駆動での電流サンプリング誤差を最小にする、電圧源インバータのpwm制御の方法及びシステム
RU2523047C2 (ru) Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе
JPWO2019097627A1 (ja) モータ制御装置
US20130221884A1 (en) Power conversion apparatus
US20150069944A1 (en) Motor driving control apparatus, motor driving control method and motor system using the same
Zhu et al. Detection and remediation of switch faults on a fault tolerant permanent magnet motor drive with redundancy
JP2001258151A (ja) 電源電圧異常検出回路および方法
RU2526859C2 (ru) Трехтактный распределитель импульсов с автоматической коррекцией одиночных ошибок
JP2006352949A (ja) 3相交流モータ用電流センサの異常検出装置
RU2523048C2 (ru) Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе
JP2016032342A (ja) 同期電動機の速度・位相推定方法
RU2440664C1 (ru) Трех-шеститактный распределитель импульсов
RU2526855C1 (ru) Многофункциональный распределитель для управления шаговым двигателем
JP2007074834A (ja) センサレスモータの起動装置
RU2516528C2 (ru) Устройство для управления шаговым двигателем

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150207