RU2784828C1 - Apparatus for programmable control of a stepper motor - Google Patents

Apparatus for programmable control of a stepper motor Download PDF

Info

Publication number
RU2784828C1
RU2784828C1 RU2021137802A RU2021137802A RU2784828C1 RU 2784828 C1 RU2784828 C1 RU 2784828C1 RU 2021137802 A RU2021137802 A RU 2021137802A RU 2021137802 A RU2021137802 A RU 2021137802A RU 2784828 C1 RU2784828 C1 RU 2784828C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
trigger
pulse
stepper motor
frequency
comparison circuit
Prior art date
Application number
RU2021137802A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2784828C9 (en
Inventor
Владимир Анатольевич Федоров
Владимир Михайлович Каневский
Евгений Вячеславович Антонов
Владимир Владимирович Арсеньев
Вячеслав Георгиевич Карайченцев
Original Assignee
Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук" filed Critical Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук"
Publication of RU2784828C1 publication Critical patent/RU2784828C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2784828C9 publication Critical patent/RU2784828C9/en

Links

Images

Abstract

FIELD: controlling.
SUBSTANCE: invention relates to the field of automation and computing technology, and can be used to automate the control of displacement mechanisms in units equipped with stepper electric drives. The technical result of the claimed technical solution is achieved by including interrelated logic elements "AND", "OR", dividers by 2, a clock frequency generator, a reset pulse shaper, pulse counters, a code comparison circuit, triggers, a displacement sensor, and a shift register.
EFFECT: ensured fault-free operation of the apparatus.
5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для автоматизации управления механизмами перемещения в установках для выращивания кристаллов, металлорежущими станками и другими устройствами, снабженными шаговыми электроприводами.The invention relates to automation and computer technology and can be used to automate the control of movement mechanisms in crystal growth installations, metal-cutting machines and other devices equipped with stepper electric drives.

Известно устройство управления шаговым электродвигателем [1], содержащее шаговый электродвигатель, индикатор положения шагового электродвигателя, элемент сравнения, источник управляемого сигнала, коммутатор обмоток, регулятор скорости, блок управляемой задержки, сумматор и кодовый преобразователь.A stepper motor control device [1] is known, containing a stepper motor, a stepper motor position indicator, a comparison element, a controlled signal source, a winding switch, a speed controller, a controlled delay unit, an adder and a code converter.

Однако в данном устройстве применен кодовый индикатор положений шагового электродвигателя, что значительно ограничивает применение этого схемного решения из-за дороговизны кодового индикатора положений. Кроме того, для управления шаговым электродвигателем в этом устройстве необходимо изменять два физических параметра: сигнал скорости от задатчика в источнике управляемого сигнала и сигнал управляемой задержки в регуляторе скорости, что усложняет процесс управления шаговым электродвигателем.However, this device uses a code indicator of the positions of a stepper motor, which significantly limits the use of this circuit design due to the high cost of the code position indicator. In addition, to control the stepper motor in this device, it is necessary to change two physical parameters: the speed signal from the master in the controlled signal source and the controlled delay signal in the speed controller, which complicates the process of controlling the stepper motor.

Известно также устройство для программного управления шаговым двигателем [2], содержащее блок ввода программы, формирователь импульсов установки, коммутатор фаз, элемент "ИЛИ", датчик перемещений и триггер. В этом устройстве по программе импульс поступает с выхода блока ввода через элемент "ИЛИ" на первый вход коммутатора и вызывает поворот шагового электродвигателя, который жестко механически связан с датчиком перемещения импульсного типа. При нормальной работе, когда не существует ошибок при перемещении на каждый импульс программы с блока ввода, с датчика перемещений должен также поступить импульс.A device for program control of a stepper motor [2] is also known, containing a program input unit, a pulse shaper of the installation, a phase switch, an "OR" element, a displacement sensor and a trigger. In this device, according to the program, the pulse comes from the output of the input block through the "OR" element to the first input of the switch and causes the rotation of the stepper motor, which is rigidly mechanically connected to the pulse-type displacement sensor. During normal operation, when there are no errors during movement, for each pulse of the program from the input block, a pulse must also come from the displacement sensor.

При отрицательной или положительной ошибке, когда с блока ввода поступают на два импульса меньше или больше, чем с датчика перемещений, R-триггер выполняет функцию схемы сравнения частот и переключает прохождение импульсов от блока ввода на первый, разрешающий вход коммутатора, устраняя тем самым положительную ошибку.With a negative or positive error, when two pulses less or more than from the displacement sensor are received from the input block, the R-trigger performs the function of a frequency comparison circuit and switches the passage of pulses from the input block to the first one that allows the switch input, thereby eliminating the positive error .

Данное устройство не обеспечивает надежность управления и контроль скорости разгона шагового двигателя. Так, например, если с ввода программы скачкообразно, от нуля, подать максимальную частоту управления шаговым двигателем, то данная схема не сможет отработать заданный сигнал.This device does not provide reliable control and control of the acceleration speed of the stepper motor. So, for example, if from the input of the program stepwise, from zero, the maximum frequency of controlling the stepper motor is applied, then this circuit will not be able to work out the specified signal.

Однако, самым главным недостатком обоих перечисленных выше устройств, является возможность остановки шагового привода при увеличении нагрузки на механизме перемещения вследствие нештатной ситуации, например: "затирания" в некоторых узлах установок, например установок для выращивания кристаллов, плохой смазки в редукторе механизма перемещения, и других факторов.However, the most important disadvantage of both devices listed above is the possibility of stopping the stepper drive with an increase in the load on the movement mechanism due to an emergency situation, for example: "mashing" in some units of installations, such as crystal growing installations, poor lubrication in the gearbox of the movement mechanism, and others. factors.

Вращающий момент на валу шаговых двигателей имеет существенную зависимость от скорости вращения вала двигателя. Отношение крутящих моментов на низких скоростях (частота управления двигателем в пределах сотен герц) к крутящим моментам на высоких скоростях (частота управления двигателем в пределах единиц килогерц) составляет 5, 6 и более раз.The torque on the shaft of stepper motors has a significant dependence on the speed of rotation of the motor shaft. The ratio of torques at low speeds (motor control frequency within hundreds of hertz) to torques at high speeds (motor control frequency within units of kilohertz) is 5, 6 or more times.

Технической задачей изобретения является повышение надежности управления шаговым двигателем и обеспечение заданной рабочей скорости вращения в нештатных ситуациях. Предлагаемое устройство при нештатном увеличении нагрузки на шаговый двигатель, приводящей к его остановке, автоматически переводит устройство управления на низкую частоту управления, тем самым увеличивая в несколько раз крутящий момент шагового электродвигателя. Преодолев нештатное увеличение нагрузки, устройство автоматически разгоняет шаговый электропривод до заданной рабочей скорости вращения (до заданной частоты управления шаговым двигателем).The technical objective of the invention is to improve the reliability of stepper motor control and provide a given operating speed in emergency situations. The proposed device, with an abnormal increase in the load on the stepper motor, leading to its stop, automatically switches the control device to a low control frequency, thereby increasing the torque of the stepper motor several times. Having overcome an abnormal increase in load, the device automatically accelerates the stepper drive to the set operating speed of rotation (up to the set stepper motor control frequency).

Техническим результатом является обеспечение нормальной безаварийной работы установки, в которой применяется предлагаемой устройство.The technical result is to ensure the normal trouble-free operation of the installation in which the proposed device is used.

Решение поставленной технической задачи и достижение требуемого результата обеспечиваются тем, что в устройстве для программного управления шаговым двигателем, содержащем блок ввода программы (1), формирователь импульсов установки (2), коммутатор фаз (23), элемент "ИЛИ" (15), датчик перемещений (21) и триггер (16), дополнительно введены два делителя частоты на два (4 и 5), генератор тактовой частоты (3), два формирователя импульса сброса (6, 9), шесть блоков «И» (7, 8, 10, 18, 19, 20), два счетчика импульсов (И, 13), схема сравнения кодов (12), второй элемент «ИЛИ» (12), сдвиговый регистр (14) и второй триггер (17). При этом выход блока ввода программ (1) подключен к первому делителю частоты на два (4), четвертому и пятому элементам «И» (18, 19), формирователь импульсов (2) подключен к первому и второму делителю частоты на два (4, 5), а также к первому элементу «ИЛИ» (15), генератор тактовой частоты (3) подключен к первому и второму элементу «И» (7, 8), первый делитель частоты на два (4) подключен первому элементу «И» (7), третьему элементу «И» (10) и первому формирователю импульса сброса (6), второй делитель частоты на два (5) подключен к второму и третьему элементам «И» (8, 10), а также к второму формирователю импульса сброса (9), первый формирователь импульса сброса (2) подключен к первому счетчику импульсов (11) и сдвиговому регистру (14), первый элементу «И» (7) подключен к счетчику импульсов (11), второй элемент «И» (8) подключен к второму счетчику импульсов (13), второй формирователь импульса сброса (9) подключен к второму счетчику импульсов (13), третий элемент «И» (10) подключен к второму триггеру (17), первый счетчик импульсов (11) подключен к схеме сравнения кодов (12) и первому элементу «ИЛИ» (15), второй счетчик импульсов (13) подключен к схеме сравнения кодов (12), а последняя подключена к второму триггеру (17), сдвиговый регистр (14) подключен к первому триггеру (16) и первому элементу «ИЛИ» (15), первый триггер (16) подключен четвертому элементу «И» (18), пятому элементу «И» (19) и шестому элементу «И» (20), второй триггер (17) подключен к пятому элементу «И» (19) и шестому элементу «И» (20), четвертый элемент «И» (18) подключен к второму элементу «ИЛИ» (22), пятый элемент «И» (19) подключен к второму элементу «ИЛИ» (22), шестой элемент «И» (20) подключен второму элементу «ИЛИ» (22), второй элемент «ИЛИ» (22) подключен коммутатору фаз (23), коммутатор фаз (23) подключен к шаговому электродвигателю (24), который электрически связан с датчиком перемещений (21), который подключен к шестому элементу «И» (20) и второму делителю напряжения на два (5).The solution of the set technical problem and the achievement of the desired result are ensured by the fact that in the device for program control of a stepper motor, containing a program input unit (1), an installation pulse shaper (2), a phase switch (23), an "OR" element (15), a sensor displacements (21) and a trigger (16), additionally introduced two frequency dividers by two (4 and 5), a clock frequency generator (3), two reset pulse shapers (6, 9), six “AND” blocks (7, 8, 10, 18, 19, 20), two pulse counters (AND, 13), a code comparison circuit (12), a second "OR" element (12), a shift register (14) and a second flip-flop (17). At the same time, the output of the program input block (1) is connected to the first frequency divider by two (4), the fourth and fifth elements "AND" (18, 19), the pulse shaper (2) is connected to the first and second frequency divider by two (4, 5), as well as to the first element "OR" (15), the clock frequency generator (3) is connected to the first and second element "AND" (7, 8), the first frequency divider by two (4) is connected to the first element "AND" (7), the third "AND" element (10) and the first reset pulse shaper (6), the second frequency divider by two (5) is connected to the second and third "AND" elements (8, 10), as well as to the second pulse shaper reset (9), the first reset pulse shaper (2) is connected to the first pulse counter (11) and the shift register (14), the first element "AND" (7) is connected to the pulse counter (11), the second element "AND" (8 ) is connected to the second pulse counter (13), the second reset pulse shaper (9) is connected to the second pulse counter (13), the third "AND" element (10) is connected to the second trigger (17), the first pulse counter (11) is connected to the code comparison circuit (12) and the first "OR" element (15), the second pulse counter (13) is connected to the code comparison circuit (12), and the latter is connected to the second trigger (17), the shift register (14) is connected to the first flip-flop (16) and the first "OR" element (15), the first flip-flop (16) is connected to the fourth "AND" element (18), the fifth "AND" element (19) and the sixth element "AND" (20), the second trigger (17) is connected to the fifth element "AND" (19) and the sixth element "AND" (20), the fourth element "AND" (18) is connected to the second element "OR" ( 22), the fifth element "AND" (19) is connected to the second element "OR" (22), the sixth element "AND" (20) is connected to the second element "OR" (22), the second element "OR" (22) is connected to the switch phase switch (23), the phase switch (23) is connected to the stepper motor (24), which is electrically connected to the displacement sensor (21), which is connected to the sixth element "AND" (20) and the second voltage divider by two (5).

В качестве делителя частоты использован 4-разрядный двоичный реверсивный счетчик - микросхема К555ИЕ7, а в качестве генератора использована микросхема КР1006ВИ1. В качестве схемы сравнения применен 4-разрядный цифровой компаратор-микросхема К555СП1. В качестве каждого из триггеров использован Д-триггер, функцию которого выполняет микросхема К555ТМ2.A 4-bit binary reversible counter - a K555IE7 microcircuit was used as a frequency divider, and a KR1006VI1 microcircuit was used as a generator. A 4-bit digital comparator-microcircuit K555SP1 was used as a comparison circuit. As each of the triggers, a D-trigger is used, the function of which is performed by the K555TM2 microcircuit.

Существо изобретения поясняется схемой на фигуре, где:The essence of the invention is illustrated by the diagram in the figure, where:

1 - блок ввода программ;1 - program input block;

2 - формирователь импульсов;2 - pulse shaper;

3 - генератор тактовой частоты;3 - clock frequency generator;

4 - первый делитель частоты на два;4 - the first frequency divider by two;

5 - второй делитель частоты на два;5 - second frequency divider by two;

6 - первый формирователь импульса сброса;6 - the first reset pulse shaper;

7 - первый элемент «И»;7 - the first element "And";

8 - второй элемент «И»8 - the second element "AND"

9 - второй формирователь импульса сброса;9 - second reset pulse shaper;

10 - третий элемент «И»;10 - the third element "And";

11 - первый счетчик импульсов;11 - the first pulse counter;

12 - схема сравнения кодов;12 - code comparison scheme;

13 - второй счетчик импульсов;13 - second pulse counter;

14 сдвиговый регистр;14 shift register;

15 - первый элемент «ИЛИ»;15 - the first element "OR";

16 - первый триггер;16 - first trigger;

17 - второй триггер;17 - second trigger;

18 - четвертый элемент «И»;18 - the fourth element "And";

19 - пятый элемент «И»;19 - the fifth element "And";

20 - шестой элемент «И»;20 - the sixth element "And";

21 - датчик перемещения;21 - displacement sensor;

22 - второй элемент «ИЛИ»;22 - the second element "OR";

23 - коммутатор фаз;23 - phase switch;

24 - шаговый электродвигатель;24 - stepper motor;

fт - тактовая частота;ft - clock frequency;

fпр - частота приемистости шагового электродвигателя;fpr - frequency of pickup of a stepper motor;

fз - частота вращения вала двигателя заданная оператором;fz - frequency of rotation of the motor shaft set by the operator;

fд - реальная частота вращения вала двигателя замеренная датчиком.fd - the actual speed of the motor shaft measured by the sensor.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При включении питания формирователь импульса начальной установки 2 вырабатывает одиночный импульс установки, который ставит делители 4, 5 частоты на два, сдвиговый регистр 14 и триггер 16 в исходное состояние, т.е. прямые выходы делителей 4, 5 частоты на два устанавливают в положение "1", сдвиговый регистр 14 устанавливают в положение "0" на инверсном выходе, триггер 16 устанавливают в положение "1" на прямом выходе.When the power is turned on, the initial setting pulse shaper 2 generates a single setting pulse, which sets the frequency dividers 4, 5 by two, the shift register 14 and the trigger 16 in the initial state, i.e. direct outputs of frequency dividers 4, 5 by two are set to position "1", shift register 14 is set to position "0" at the inverted output, trigger 16 is set to position "1" at direct output.

Таким образом, в начальный момент схемы "И" 7, 8 открыты для прохождения через них электрических импульсов с частотой fт с генератора тактовой частоты 3. Элементы "И" 19, 20 закрыты низким потенциалом триггера 16, а элемент "И" 18 открыт и разрешает прохождение сигнала fз через элементы "ИЛИ" 22 на коммутатор фаз 23 и затем на шаговый электродвигатель 24.Thus, at the initial moment, the "AND" circuits 7, 8 are open for the passage of electrical pulses with a frequency ft from the clock frequency generator 3 through them. The "AND" elements 19, 20 are closed by the low potential of the trigger 16, and the "AND" element 18 is open and allows the signal fz to pass through the "OR" elements 22 to the phase switch 23 and then to the stepper motor 24.

Частота fт, идущая с генератора тактовой частоты 3, выбирается таким образом, чтобы при заполнении периода сигнала fз частотой fт в случае 0≤fз≤fпр (где: fпр - частота приемистости шагового электродвигателя), происходило заполнение счетчика импульсов 11 полностью, т.е. со "старшим разрядом" включительно, а при fз>fпр - заполнение счетчика импульсов 11 до срабатывания "старшего разряда".The frequency ft coming from the clock frequency generator 3 is selected in such a way that when the signal period fc is filled with the frequency ft in the case of 0≤fc≤fpr (where: fpr is the pickup frequency of the stepper motor), the pulse counter 11 is completely filled, i.e. . with the "highest digit" inclusive, and when fz>fpr - filling the pulse counter 11 until the "highest digit" is triggered.

Формирователь импульсов сброса 6 служит для сброса в "0" счетчика импульсов 11 перед каждым циклом измерения периода частоты fз, а формирователь импульсов сброса 9 - для сброса в "0" счетчика импульсов 13 перед каждым циклом измерения периода частоты fд.The reset pulse shaper 6 is used to reset the pulse counter 11 to "0" before each cycle of measuring the frequency period fc, and the reset pulse shaper 9 is used to reset the pulse counter 13 to "0" before each measurement cycle of the frequency period fd.

Устройство имеет три режима работы:The device has three modes of operation:

- первый режим - при 0≤fз≤fпр- the first mode - at 0≤fз≤fpr

- второй режим - при fпр<fз≤fд- the second mode - at fpr<fз≤fд

- третий режим - при fз>fд.- the third mode - when fz>fd.

В первом режиме работы триггер 16 постоянно сигналом "старший разряд" (поступающего со счетчика 11 и проходящего через элемент "ИЛИ" 15 на R- вход Д-триггера 16) устанавливается в положение "1" на прямом выходе. При этом разрешается прохождение сигнала fз через элемент "И" 18 и запрещается прохождение fз через элемент "И" 19 и сигнала fд через элемент "И" 20.In the first mode of operation, the flip-flop 16 is constantly set to position "1" at the direct output by the "high order" signal (coming from the counter 11 and passing through the "OR" element 15 to the R-input of the D-flip-flop 16). In this case, the passage of the signal fz through the element "AND" 18 is allowed and the passage of fz through the element "AND" 19 and the signal fd through the element "AND" 20 is prohibited.

Сигнал fз, пройдя через элемент "И" 18, элемент "ИЛИ" 22, поступает на коммутатор фаз 23, который приводит во вращение шаговый электродвигатель 24.The signal fz, passing through the "AND" element 18, the "OR" element 22, is fed to the phase switch 23, which drives the stepper motor 24.

Сдвигающий регистр 14 (в первом режиме работы) служит для запрета прохождении импульсов сброса, идущих с формирователя импульсов 6 на триггер 16. Это достигается тем, что сдвигающий регистр 14 является двухразрядным сдвигающим регистром и каждый приходящий импульс с формирователя 6 и поступающий на вход сдвигающего регистра 14 устанавливает первый разряд сдвигающего регистра 14 в состояние "1", а сигнал "старший разряд", вырабатываемый в счетчике импульсов 11, пройдя через элемент "ИЛИ" 15, сбрасывает в "0" сдвигающий регистр, т.е. импульсы сброса с формирователя 6 не могут пройти через сдвигающий регистр 14 и перебросить триггер в другое состояние.The shift register 14 (in the first mode of operation) serves to prohibit the passage of reset pulses coming from the pulse shaper 6 to the trigger 16. This is achieved by the fact that the shift register 14 is a two-bit shift register and each incoming pulse from the shaper 6 and entering the shift register input 14 sets the first bit of the shift register 14 to the "1" state, and the "most significant bit" signal generated in the pulse counter 11, passing through the "OR" element 15, resets the shift register to "0", i.e. reset pulses from the shaper 6 cannot pass through the shift register 14 and flip the flip-flop to another state.

Во втором режиме на счетчик 11 с элемента "И" 7 поступают пачки импульсов частотой fт, длительность пачки равна периоду частоты fз.In the second mode, the counter 11 from the element "And" 7 receives bursts of pulses with a frequency ft, the duration of the burst is equal to the period of the frequency fz.

Импульсы подсчитываются в счетчике 11, а затем число подсчитанных импульсов преобразуется в параллельный код, поступающий в схему сравнения 12. Аналогично в счетчик 13 поступают пачки импульсов частотой fт, а длительность пачки равна периоду частоты fт. Параллельные коды со счетчиков 11 и 13 сравниваются в схеме сравнения кодов 12 и результат сравнения подается на триггер 17. На прямом выходе триггера 17 устанавливается сигнал "1" и разрешает проходить сигналу fз через элемент "И" 19.The pulses are counted in the counter 11, and then the number of counted pulses is converted into a parallel code that enters the comparison circuit 12. Similarly, the counter 13 receives bursts of pulses with a frequency ft, and the duration of the burst is equal to the period of the frequency ft. Parallel codes from counters 11 and 13 are compared in the code comparison circuit 12 and the result of the comparison is fed to trigger 17. The signal "1" is set at the direct output of trigger 17 and allows the signal fc to pass through the element "AND" 19.

Триггер 16 также разрешает проходить сигналу fз через элемент "И" 19, так как во втором режиме работы сигнал "старший разряд" не срабатывает, а импульсы сброса со схемы формирователей импульсов 6 перебросили триггер 16 в состояние "1" на его инверсном выходе. Сигналы fз, пройдя через элемент "И" 19, элемент "ИЛИ" 22, поступают на коммутатор фаз 23, а последний приводит шаговый электродвигатель 24 в движение.The trigger 16 also allows the signal fz to pass through the "AND" element 19, since in the second mode of operation the "high order" signal does not work, and the reset pulses from the pulse shaper circuit 6 transferred the trigger 16 to the "1" state at its inverse output. The signals fz, passing through the element "AND" 19, the element "OR" 22, are fed to the phase switch 23, and the latter sets the stepper motor 24 in motion.

В третьем режиме работы, так называемом режиме "автогенерации", сигналы, идущие с датчика перемещений 21 проходят через делитель 5 частоты на два и с его прямого выхода поступают на элемент "И" 8, где формируются пачки импульсов частотой fт, а длительность пачки импульсов равна периоду частоты fд.In the third mode of operation, the so-called "self-generation" mode, the signals coming from the displacement sensor 21 pass through the frequency divider 5 by two and from its direct output go to the "AND" element 8, where bursts of pulses with a frequency ft are formed, and the duration of the pulse burst equal to the frequency period fd.

Эти импульсы подсчитываются в счетчике импульсов 13. В схему сравнения кодов 12 поступают параллельные коды количества подсчитанных импульсов в каждой пачке со счетчиков 11, 13. Результат сравнения со схемы сравнения кодов 12 поступает на первый вход триггера 17. На второй вход триггера 17 и на вход элемента "И" 10 поступают сигналы, разрешающие принимать сигнал сравнения кодов со схемы сравнения 12.These pulses are counted in the pulse counter 13. The code comparison circuit 12 receives parallel codes for the number of counted pulses in each pack from the counters 11, 13. The result of the comparison from the code comparison circuit 12 is fed to the first input of the trigger 17. The second input of the trigger 17 and the input element "AND" 10 receives signals that allow you to receive a signal for comparing codes from the comparison circuit 12.

Таким образом, в третьем режиме работы триггер 17 перекидывается в состояние "1" на инверсном выходе и разрешает проходить сигналу через элемент "И" 20, элемент "ИЛИ" 22 и далее на коммутатор фаз 23 и шаговый электродвигатель 24. В этом случае скорость вращения шагового электродвигателя 24 определяется параметрами самого электродвигателя и его нагрузки и под действием положительной обратной связи он разгоняется до значения fз и переходит во второй режим работы или, если f3 очень высока, то до значения максимально возможной скорости вращения данного шагового электродвигателя.Thus, in the third mode of operation, the trigger 17 is transferred to the "1" state at the inverse output and allows the signal to pass through the "AND" element 20, the "OR" element 22 and then to the phase switch 23 and the stepper motor 24. In this case, the rotation speed stepper motor 24 is determined by the parameters of the motor itself and its load, and under the influence of positive feedback, it accelerates to the value fz and switches to the second mode of operation or, if f3 is very high, then to the value of the maximum possible rotation speed of this stepper motor.

Данная схема управления обладает высокой устойчивостью против срыва управления шаговым электродвигателем, так как при любом скачкообразном изменении частоты fз схема управления переводится в режим автогенерации, а затем из режима автогенерации она автоматически переходит в первый или второй режим работы.This control circuit is highly resistant to failure of the stepper motor control, since with any jump in the frequency fc, the control circuit is switched to the auto-generation mode, and then from the auto-generation mode it automatically switches to the first or second operating mode.

Применение режима автогенерации позволяет свести к минимуму время разгона и торможения шагового электродвигателя, поскольку этот режим обеспечивает оптимальный вариант автоматической настройки в зависимости от изменяющихся внешних условий.The use of the auto-generation mode allows you to minimize the acceleration and deceleration time of the stepper motor, since this mode provides the best option for automatic tuning depending on changing external conditions.

Изобретение было успешно применено в шаговом электроприводе с двигателем "ДТТТИ 200-3" в кристаллизационной установке "Сапфир-2М" в ФНИЦ "Кристаллография и фотоника" РАН", что свидетельствует о его промышленной применимости.The invention was successfully applied in a stepper electric drive with a "DTTTI 200-3" motor in the "Sapphire-2M" crystallization plant at the Federal Research Center "Crystallography and Photonics" of the Russian Academy of Sciences, which indicates its industrial applicability.

Источники информацииSources of information

[1]. Авторское свидетельство СССР №962858, «Устройство управления шаговым двигателем», МПК G05B 19/40, опубл. 30.09.1980 г.[one]. USSR author's certificate No. 962858, "Stepper motor control device", IPC G05B 19/40, publ. 09/30/1980

[2]. Авторское свидетельство СССР №1399704, «Устройство для программного управления шаговым приводом», МПК G05B 19/40, опубл. 30.05.1980 г. (прототип).[2]. USSR author's certificate No. 1399704, "Device for program control of a stepper drive", IPC G05B 19/40, publ. 05/30/1980 (prototype).

Claims (5)

1. Устройство для программного управления шаговым двигателем, содержащее блок ввода программы (1), формирователь импульсов установки (2), коммутатор фаз (23), элемент "ИЛИ" (15), датчик перемещений (21) и триггер (16), отличающееся тем, что в него дополнительно введены два делителя частоты на два (4 и 5), генератор тактовой частоты (3), два формирователя импульса сброса (6, 9), шесть блоков «И» (7, 8, 10, 18, 19, 20), два счетчика импульсов (11, 13), схема сравнения кодов (12), второй элемент «ИЛИ» (12), сдвиговый регистр (14) и второй триггер (17), при этом выход блока ввода программ (1) подключен к первому делителю частоты на два (4), четвертому и пятому элементам «И» (18, 19), формирователь импульсов (2) подключен к первому и второму делителям частоты на два (4, 5), а также к первому элементу «ИЛИ» (15), генератор тактовой частоты (3) подключен к первому и второму элементам «И» (7, 8), первый делитель частоты на два (4) подключен к первому элементу «И» (7), третьему элементу «И» (10) и первому формирователю импульса сброса (6), второй делитель частоты на два (5) подключен к второму и третьему элементам «И» (8, 10), а также к второму формирователю импульса сброса (9), первый формирователь импульса сброса (2) подключен к первому счетчику импульсов (11) и сдвиговому регистру (14), первый элемент «И» (7) подключен к счетчику импульсов (11), второй элемент «И» (8) подключен ко второму счетчику импульсов (13), второй формирователь импульса сброса (9) подключен ко второму счетчику импульсов (13), третий элемент «И» (10) подключен ко второму триггеру (17), первый счетчик импульсов (11) подключен к схеме сравнения кодов (12) и первому элементу «ИЛИ» (15), второй счетчик импульсов (13) подключен к схеме сравнения кодов (12), а последняя подключена ко второму триггеру (17), сдвиговый регистр (14) подключен к первому триггеру (16) и первому элементу «ИЛИ» (15), первый триггер (16) подключен к четвертому элементу «И» (18), пятому элементу «И» (19) и шестому элементу «И» (20), второй триггер (17) подключен к пятому элементу «И» (19) и шестому элементу «И» (20), четвертый элемент «И» (18) подключен ко второму элементу «ИЛИ» (22), пятый элемент «И» (19) подключен ко второму элементу «ИЛИ» (22), шестой элемент «И» (20) подключен ко второму элементу «ИЛИ» (22), второй элемент «ИЛИ» (22) подключен к коммутатору фаз (23), коммутатор фаз (23) подключен к шаговому электродвигателю (24), который электрически связан с датчиком перемещений (21), который подключен к шестому элементу «И» (20) и второму делителю напряжения на два (5).1. A device for program control of a stepper motor, containing a program input unit (1), an installation pulse shaper (2), a phase switch (23), an "OR" element (15), a displacement sensor (21) and a trigger (16), different by the fact that two frequency dividers by two (4 and 5), a clock frequency generator (3), two reset pulse shapers (6, 9), six “AND” blocks (7, 8, 10, 18, 19 , 20), two pulse counters (11, 13), a code comparison circuit (12), the second “OR” element (12), a shift register (14) and a second trigger (17), while the output of the program input block (1) connected to the first frequency divider by two (4), the fourth and fifth elements "AND" (18, 19), the pulse shaper (2) is connected to the first and second frequency dividers by two (4, 5), as well as to the first element " OR "(15), the clock frequency generator (3) is connected to the first and second elements "AND" (7, 8), the first frequency divider by two (4) is connected to the first element "AND" (7), the third element "AND " (ten ) and the first reset pulse shaper (6), the second frequency divider by two (5) is connected to the second and third elements "AND" (8, 10), as well as to the second reset pulse shaper (9), the first reset pulse shaper (2 ) is connected to the first pulse counter (11) and the shift register (14), the first element "AND" (7) is connected to the pulse counter (11), the second element "AND" (8) is connected to the second pulse counter (13), the second the reset pulse shaper (9) is connected to the second pulse counter (13), the third "AND" element (10) is connected to the second trigger (17), the first pulse counter (11) is connected to the code comparison circuit (12) and the first "OR" element "(15), the second pulse counter (13) is connected to the code comparison circuit (12), and the latter is connected to the second trigger (17), the shift register (14) is connected to the first trigger (16) and the first "OR" element (15 ), the first trigger (16) is connected to the fourth element "AND" (18), the fifth element "AND" (19) and the sixth element "AND" (20), the second trigger (17) is connected to the fifth element "AND" (19) and the sixth element "AND" (20), the fourth element "AND" (18) is connected to the second element "OR" (22), the fifth element "AND" ( 19) is connected to the second element "OR" (22), the sixth element "AND" (20) is connected to the second element "OR" (22), the second element "OR" (22) is connected to the phase switch (23), the phase switch (23) is connected to a stepper motor (24), which is electrically connected to a displacement sensor (21), which is connected to the sixth element "AND" (20) and the second voltage divider by two (5). 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве делителя частоты использован 4-разрядный двоичный реверсивный счетчик - микросхема К555ИЕ7.2. The device according to claim 1, characterized in that a 4-bit binary reversible counter is used as a frequency divider - a K555IE7 microcircuit. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве схемы сравнения применен 4-разрядный цифровой компаратор-микросхема К555СП1.3. The device according to claim 1, characterized in that a 4-bit digital comparator-microcircuit K555SP1 is used as a comparison circuit. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве генератора использована микросхема КР1006ВИ1.4. The device according to claim 1, characterized in that the KR1006VI1 chip is used as a generator. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве каждого из триггеров использован Д-триггер, функцию которого выполняет микросхема К555ТМ2.5. The device according to claim 1, characterized in that a D-trigger is used as each of the triggers, the function of which is performed by the K555TM2 chip.
RU2021137802A 2021-12-20 Apparatus for programmable control of a stepper motor RU2784828C9 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2784828C1 true RU2784828C1 (en) 2022-11-30
RU2784828C9 RU2784828C9 (en) 2023-03-02

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3441451A1 (en) * 1984-11-13 1986-05-28 Kinex Schrittmotoren GmbH Elektronische Antriebs- und Steuertechnik, 8000 München Control circuit for a stepping motor
RU2357354C2 (en) * 2003-09-05 2009-05-27 Электроник Театр Контролз, Инк. Circuit of step motor actuator and method of controlling step motor actuator
RU102440U1 (en) * 2010-10-26 2011-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") DEVICE FOR CONTROLLING A STEP MOTOR
RU2722417C1 (en) * 2019-03-21 2020-05-29 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Device for control of step motor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3441451A1 (en) * 1984-11-13 1986-05-28 Kinex Schrittmotoren GmbH Elektronische Antriebs- und Steuertechnik, 8000 München Control circuit for a stepping motor
RU2357354C2 (en) * 2003-09-05 2009-05-27 Электроник Театр Контролз, Инк. Circuit of step motor actuator and method of controlling step motor actuator
RU102440U1 (en) * 2010-10-26 2011-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") DEVICE FOR CONTROLLING A STEP MOTOR
RU2722417C1 (en) * 2019-03-21 2020-05-29 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Device for control of step motor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КУЗНЕЦОВ И. Ю.: "Анализ схем четырехтактного распределителя импульсов для управления шаговым двигателем", 2020, [найдено: 07.11.2022] Найдено в:https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-shem-chetyrehtaktnogo-raspredelitelya-impulsov-dlya-upravleniya-shagovym-dvigatelem. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2639557B1 (en) Monitoring device and monitoring method for rotary encoder
US9791299B2 (en) Diagnostic device
KR950010384B1 (en) Abnormality processing circuit for an encoder
RU2784828C1 (en) Apparatus for programmable control of a stepper motor
RU2784828C9 (en) Apparatus for programmable control of a stepper motor
JPH09292264A (en) Absolute encoder
SU629868A3 (en) Device for controlling packing cycle-action machine
JPS6347547A (en) Automatic transmission with wrong speed-change preventive function
JP2685962B2 (en) Encoder error detection device
JPH0228900A (en) Encoder transmission path abnormality detecting circuit
JPH08221131A (en) Positioning device
US4540924A (en) System for positioning an object at a predetermined point for a digital servo device
SU376758A1 (en) DEVICE FOR PROGRAM MANAGEMENT OF PHASE AND PHASE-PULSE SYSTEMS
JPS6084981A (en) Control circuit for motor
JP2819411B2 (en) Fixed position stop control device
JPS60108710A (en) Abnormality detecting apparatus of incremental encoder
JPS62285009A (en) Position detecting apparatus
JP2001327193A (en) Drive device and drive control device
JPS62123991A (en) Controller for drive of pulse motor
SU470845A1 (en) Code-angle converter
JP2529185B2 (en) Motor control circuit
KR920006006Y1 (en) Encoder error detector
JPH01231674A (en) Drive preventing circuit at motor reverse rotation time
JPH07111357B2 (en) Encoder abnormality detection device
JPS61207967A (en) Speed control device for motor