SU1015339A1 - Устройство дл программного управлени шаговым двигателем - Google Patents

Abstract

УСТРСЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЬМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержш 1ее распреф елитель иьатульсов, вы эсодами сое 1Инемный с первыми входами Л каналов управлени , первыми и вто рыми выходам соединенных с соответствующей фазной обмоткой шагового двигател , каждый из каналов управлени  содержит первый электронный ключ, выходом соединенный с первым выходом кансша управлени , первым входом - с вторым выходом канала уп рав ени  с которым coeijirHeH выход блока питани , и последовательно соединенные второй электронный ключ. и датчик обратной св зи, соединенный выходом с общей шиной,a входом - с входом первого порогового элемента, первый вход второго электронного клю-; ча соединен с вторьм выходом канаша управлени , о т, л и ч a ю ц е е. с   тем,что,с целью расширени  функцио ,нальных возможностей,в него блок задани  программы и в каждый канал управлени  первый триггер, два элемента И, элемент И-НЕ и последовательно соединенные второй пороговый элемент, третий элемент И, элемент задержки и второй триггер, блок задани  программы первым, вторым и третьим выходами соединен с соответствуккцими входами распределител  импульсов , четвертым выходом - с четвертьФ входом распределител  импульсов и с третьими входами каналов упргюлени , первый триггер соединен S -ВХОДСЯ4 с выходом первого порогового элемента, а инверсным выходом - с первым входом первого элемента И, выходом соединённого с первым входом элемента И-НЕ и с BTOfKitM входом второго электронного ключа, R-вход первого триггера соединен с первым входом второго: элемента И и с третьим входом канала управлени , второй т шггёр соединен пр мым выходом с перовым входом второго порогового элемента, второй вход которого и вход первого порогового элемента соединены,выход второго элемента И соединен с R-входом второго триггера , вторые входы элемента Зсщержки, первого, второго и третьего-элементов СП И соединены с первым входом канала управлени , выход третьего элемента 00 00 И соединен с вторыми входами первого .электронного ключа и элемента И-НЕ, ,выход элемента Й-НЕ соединен с со третьим выходом канала управлени  и с соответствуювдам входом блока зада ШЁ  программы.

Description

Изобретение относитс  к автомати ке и вычислительной технике и предназначено дл  использовани  в автом тнзированньлх системах управлени  технологическими процессами от упра л ющих вьлчислительных машин, исполь зующих шаговые двигатели. Известно многоканальное устройство дл  программного управлени  ша говым двигателем, содержащее вычислитель , распределитель импульсов, логические, элементы, счетчики, регистры , генератор импульсов, блоки управлени  и пам ти, адресные блоки и усилители мощности шаговых двигателей til. В известном устройстве в вычислитель передаетс  информаци  о моменте изменени  состо ни  фазы шагового двигател , но отсутствует передача информации о динамическом изменении тока в фазе. Наиболее близким к изобретению ло технической сущности  вл етс  устройство дл  управлени  шаговым двигателем, содержащее распределите с частотным входом, два источника питани , блоки управлени  обмотками первые входы которых соединены с вы ходом источника питани , а вторые входы - с соответствуницими выходами распределител , обмотки управлени . двигател , начала которых соединены с первыми выходами блоков управлени обмотками, имеющими пороговый элемент , первый и второй ключи, св зан ные с источниками питани , и элемен обратной св зи, соединенный с входо порогового элемента. В этом устройстве в. начальный мо мент включени  фазы обмотки управле ни  подаетс  форсированное напр жение , в последующий момент включени  фазы подаетс  пониженное напр жение что улучшает динамические и энергет ческие характеристики шагового двигател  21. Однако в этом устройстве отсутствует возможность передачи информации как о статическом, так и динамическом состо ни х тока в фазах обмоток управлени , что исключает возмож ность работы устройства в режиме непрерывного слежени . В устройствах l и Ц2 отсутствует возможность программного изменени  числа тактов шаговых двигателей , что ограничивает область их при менени . Кроме того, исключаетс  применение указанных устройств дл  управлени  шагобыми двигател ми с дроблением электрического угла, при котором повышаетс  в целом их динамическа  устойчивость. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечени  режима непрерывного слежени  и программного изменени  числа тактов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  программного управлени  шаговым двигателем, содержащее распределитель импульсов, выходами соединенный с первыми входами N каналов управлени , первыми и вторыми выходами соединенных с соответствующей фазной обмоткой шагового двигател , каждый из каналов управлени  содержит первый электронный ключ, выходом соединенный с первым выходом канала управлени , первым входом - с вторым выходом канала управлени , с которым соединен выход блока питани , и последовательно соединенные второй электронный ключ и датчик обратной св зи, соединенный выходом с общей шиной, а входом - с входом первого порогового элемента, первый вход второго электронного ключа соединен с вторым выходом канала управлени , введены блок задани  .программы и в каждый канал управлени  первый триггер, два элемента И, элемент И-НЕ и последовательно соединенные второй пороговый элемент третий элемент И, элемент задержки и второй триг- :гер, блок задани  программы первым , вторым и третьим выходами соединен с соответствующими входами распределител  импульсов, четвертым выходом - с четвертым входом распределител  импульсов и с третьими входами каналов управлени , первый триггер соединен 5-входом с выходом первого порогового элемента, а инверсным выходом - с первым входом первого элемента И, выходом соединенного с первым входом элемента И-НЕ и с вторым -входом второго электронного ключа, R -вход первого триггера соединен с первым входом втюрого элемента И и с третьим входом канала управлени , второй триггер соединен пр мым выходом с первым входом второго порогового элемента,, второй вход которого и вход первого порогового элемента соединены, выход второго элемента И соединен с R -входом второго триггера, вторые входы элемента Зсщержки, первого, второго и третьего элементов И соединены с первым входом канала управлени , выход третьего элемента И соединен с вторыми входами первого электронного ключа и элемента И-НЕ, выход элемента И-НЕ соединен с третьим выходом канала управлени  и с соответствующим входом блока задани  программы. На фиг.1 приведена .функциональна  схема устройства дл  программного управлени  шаговым двигателем; на фиг.2 - временные диаграммы канала управлени  обмотками в режимах фиксированной сто нки и аварийной сиуации , при установке в исходное осто ние, переходе на режим фиксироанной сто нки и выключении обмотки правлени ; на фиг.З - то же, в реиме отработки одного шага и при ереходе на режим фиксированной сто нки (индексы напр жений соответстуют позиционным номерам элементов устройства); на фиг.4 - схема элемента задержки.

Устройство содержит блок 1 задани  программы, распределитель 2 импульсов , блок 3 питани , N каналов 4 управлени  и N фазных обмоток 5 шагового двигател . Распределитель 2 импульсов состоит из счетчика 6, формировател  7 и посто нного запоминаюего устройства (ПЗУ) 8. Устройство содержит также второй пороговый элемент 9, первый, пороговый элемент 10, первый 11 и второй 12 триггеры, третий элемент И 13, первый элемент И 14, второй элемент И 15, элемент -НЕ 16, элемент 17 задержки, первый 18 и второй 19 электронные ключи и атчик 20 обратной св зи. Блок задани  программы представл ет собой микроэвм, например Электроника 60М .

Напр жение от распределител  2 измен етс  на первом входе элемента 17 задержки из О в i и запускает его. Два элемента НЕ в элементе 17 задержки служат в качестве задержки на врем  срабатывани  формировател  импульсов,- выполненного, например, на микросхеме типа К155АГ1 (фиг.4).

Первый выход блока 1 задани  программы соединен с адресным входом ПЗУ 8 распределител  2 импульсов. Распределитель 2 импульсов обеспечивает по сщрерным входам от блока 1 задани  программы выбор требуемого числа фаз шагового двигател , причем число адресных шин равно где N - число Фазных обмоток управлени . По этим же входам осуществл етс  реверс шагового двигател , когда из пам ти ПЗУ 8 при той же комбинации на выходах счетчика 6 выбираетс  друга , характерна  дл  реверса, коммутаци  фаз шагового двигател .

Второй выход блока 1 з.адани  программы соединен с установочным входом счетчика 6, по которому задаетс  число тактов, требуемое дл  Данного шагового двигател .Это число может программно измен тьс , при этом осуществл етс  дробление электрического угла шагового двигател  дл  повышени  динамической устойчивости .

Третий выход блока 1 задани  программы соединен с частотным входом .+ счетчика 6. Четвертый выход блока 1 задани  программы

-;оединен со сбросовым R -входом счег- чика бис третьими входами каналов 4 управлени .

По частотному входу счетчика 6 из блока 1 подаиотс  .функциональные посылки импульсов в реальном масштабе времени благодар  применению локальной обратной св зи о динами;ческом изменении тока в фазах шагового двигател  с третьих выходов каналов 4 управлени  обмотками. При .этом блок 1 анализирует длинную посылку импульсов, характерную дл  режима фиксированной сто нки, короткую посылку - дл  обработки шагового 5 угла, которому соответствует дл  данного шагового двигател  определенное число импульсов, получаемых при широтно-импульсной модул ции (ШИМ). с помощью канала 4 осуществ0;л етс  ШИМ управл ющих сигналов с .распределител  2 импульсов, частота ; которой сохран ет среднее значение тока в обмотках 5 управлени ,и обеспечиваютс  переход на пониженное 5 потребление тока обмотками 5 в режиме фиксированной сто нки и передача информации по третьим выходам в блок 1 о статическом и динамическом, изменени х тока в обмотках 5 управQ лени .

Начало работы устройства происходит с подачей сигнала по сбросовому выходу блока 1 на распределитель 2 и каналы 4 управлени  обмотками

при этом схема возвращаетс  в исход5

ное состо ние. С выхода распределител  2 по первому входу канала 4 единичный уровень поступает на вторые .входы элементов И 13 - 15 и элемента 17 задержки.

0 Единичные уровни от второго порогового элемента 9 и инверсного выхода первого триггера 11 подаютс  соответственно через первые входы элементов И 13 и 14 на вторые входы

5 первого 18 и второго 19 ключей. От источника 3 питани  по шине питани  напр жение поступает на первый вход первого ключа 18. Ток проходит последовательно через ключ 18, обмотку

0 5 управлени , ключ 19 и элемент 20 обратной св зи на общую шину. С элемента .20 обратной св зи снимаетс  сигнал и подаетс  на второй вход второго порогового элемента 9 и вход

ее первого порогового элемента 10, причем порог срабатывани  элемента 10 выше, --тем порог срабатывани  элемента 9 .,

Как только напр жение обратной св зи превысит порог срабатывани 

второго элемента 9, на его выходе по вл етс  нулевой уровень, который закрывает первый ключ 18. В момент открывани  ключа 18 с выхода элемента И-НЕ 16 нулевой уровень передаетс  по третьему выходу канала 4 управлени  обмотками в блок 1, что свидетельствует о начале включени  обмотки 5 управлени , а в момент закрывани  первого ключа 18 передаес  единичный уровень.

Элемент 17 задержки запускаетс  по своему второму входу перепадом импульса из нул  в единицу от распределител  2, при этом на выходе элемента 17 задержки отсутствует по вление импульсов ШИМ до тех пор, пока выдержка времени элемента 17 задержки не станет равной максимальному периоду следовани  импульсов с распределител  2. Как только с распределител  2 импульсов прекращаетс  поступление импульсов, что свидетельствует о начале фиксированной сто нки, на выходе элемента 17 задержки по вл ютс  импульсы ШИМ, которые по установочному входу перебрасывают второй триггер в единичное состо ние, тем самым переключаетс  уровень порога срабатывани  по первому входу второго порогового элемента 9.Возвращение в нулевое состо ние второго триггера 12 дл  того, чтобы следующий разрешающий уровень с распределител  2 отрабатывать с требуемым током в обмотке 5 управлени , осуществл етс  подачей нулевого уровн  от распределител  2 импульсов, следуемого за единичным уровнем, через третий элемент И 15 на сбросовый вход второго триггера 12. Запуска

элемента 17 задержки при подаче .HSлевого уровн  по его второму входу не происходит, и через него частота ШИМ не проходит.

При аварийной ситуации, когда ток в обмотке 5 превышает заданное значение , срабатывает первый пороговый элемент 10 и устанавливает первый триггер 11 в единичное состо ние. При этом нулевым уровнем с инверсного выхода закрываетс  второй ключ

19, о чем единичным уровнем с третьего выхода канала 4 управлени  обмотками передаетс  информаци  в блок 1. Дл  возобновлени  работы устройства требуетс  осуществить подачу сбросового сигнала.

Блок 1 по поступаемой информации о пор дке переключени  обмоток 5 управлени  анализирует правильность их переключени  и в случае сбо  прекращает подачу функционгшьных импульсов по частотному входу распределител  2.

Формирователь 7 в распределитель 2 импульсов служит дл  формировани  короткого импульса из перепада на его входе от сигналов переноса из нул  в единицу, что исключает по вление двух комбинаций на выходе счетчика 6 в момент его загрузки.

Применение устройства дл  программного управлени  шаговым двигателем обеспечивает передачу информации в блок задани  программы о статическом и динамическом изменени х тока в обмотках управлени  двигател , по частоте которого суд т о динги 1ике работы шагового двигател , а также работу устройства в реальном масштабе времени. Кроме того, устройство позвол ет изменить величину электрического угла шагового двигател  благодар  программному изменению числа тактов коммутации, что улучшает динамическую устойчивость шаго ,вого двигател . Обеспечиваютс  также работа с N-фазным шаговым двигателем С числом NV тактов симметричной или несимметричной коммутации обмоток управлени  и улучшение энергетических характеристик шагового двигател  в режиме фиксированной сто нки при меньшем потреблении тока обмотками управлени , что расшир  ет функциональные возможности предлагаемого устройства.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее распределитель импульсов, выходами соединенный с первыми входами fil каналов управления, первыми и вторыми выходами соединенных с соответствующей фазной обмоткой шагового двигателя, каждый из каналов управления содержит первый электронный ключ, выходом соединенный с первым выходом канала управления, первым входом - с вторым выходом канала управления, с которым соединен выход блока питания, и последовательно соединенные второй электронный ключ, и датчик обратной связи, соединенный выходом с общей шиной,а входом - с входом первого порогового элемента, первый вход второго электронного ключа соединен с вторые выходом канала управления, от, дичающее, с я тем,что,с целью расширения функциональных возможностей,в него введены .блок задания программ» и в каждый канал управления первый триггер, два элемента И, элемент И-НЕ и последовательно соединенные второй пороговый элемент, третий элемент И, элемент задержки и второй триггер, блок задания программы первым, вторым и третьим выходами соединено соответствующими входами распределителя импульсов, четвертым выходом - с четвертым входом распределителя импульсов и с третьими входами каналов управления, первый триггер соединен S-входе»» с выходом первого порогового элемента, а<инверсным выходом - с первым входом первого элемента И, выходом соединенного с первым входом элемента И-НЕ и с вторым входом второго электронного ключа, R-вход первого триггера соединен с первым входом второго: элемента И и с третьим входом канала управления, второй триггер соединен прямым выходом с первым входом второго порогового элемента, второй вход которого и вход первого порогового элемейта соединены,выход второго элемента И соединен с R-входом второго триггера, вторые входы элемента задержки, первого, второго и третьего элементе! И соединены с первым входом канала управления, выход третьего элемента И соединен с вторыми входами первого .электронного ключа и элемента И-НЕ, выход элемента Й-НЕ соединен с третьим выходом канала управления и с соответствующим входом блока задания программы.

   SU „1015339 >