SU1332265A1 - Устройство дл управлени шаговым двигателем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике, в частности к средствам коммутации шаговых двигателей (ШД), примен емых в исполнительных устройствах автоматики и вычислительной техники. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  управлени  ШД, рабоча  частота вращени  ротора которого превьшает максимальную частоту его трогани . Устройство обеспечивает запуск ШД 27 на частоте заведомо ниже максимальной частоты трогани  ротора,увеличение скорости вращени  ро.тора ШД 27 пропорционально росту частоты генератора 6 импульсов з.апуска, стабилизацию скорости вращени  ротора ШД 27 на частоте, определ емой частотой сигнала, формируемого на входе 4 рабочей частоты вращени  ШД. 3 ил. (Л СО ОО к ISD О) ел

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике, в частности к средствам коммутации шаговых двигателей, примен емым в исполнительных устройствах автоматики и вычислительной техники.

Целью и эобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечени  управ- Q лени  шаговым двига.телем, рабоча  частота вращени  ротора которого превышает максимальную частоту его.тро- гани .

На фиг.1 приведена структурна  схема устройства дл  управлени  шаговым двигателем; на фиг,2 - структурна  схема блока формировани  управл ющих сигналов; на фиг.З - структурна  схема блока сравнени  частот.

Устройство содержит первый 1 и , второй 2 элементы И-НЕ, вход 3 разрешени  включени  устройства,вход 4 рабочей частоты вращени  ротора шагового двигател , интегрирующую RC- цепь 5, генератор 6 импульсов запуска , четвертый элемент И-НЕ 7, блок 8 сравнени  частот, третий 9 и п тый 10 элементы И-НЕ, блок 11 формировани 

Блок 11 формировани  управл ющих сигналов необходим дл  преобразовани  последовательности импульсов, поступающих на тактовый вход, в четыре последовательности сигналов, сдвинутых между собой по фазе на 90, Необходимость таких сигналов вызвана режимом работы используемого шагового двигател .

Блок 11 формировани  управл ющих сигналов работает как сдвиговый регистр , состо щий из первого 22 и второго 23 тактируемых D-триггеров, состо ние которых измен етс  по каждому импульсу, формируемому на тактовом входе блока 11 формировани  управл ющих сигналов. При этом сигнал, сформированный на инверсном выходе первого тактируемого D-триггера 22, переписьгоаетс  на вход данных второго тактируемого D-триггера 23, а сигнал , сформированный, на пр мом выходе второго тал стируемого D-триггёра 23, 25переписываетс  на вход данных первого тактируемо1 О D-триггера 22,

Таким образом сигналы на соответственных выходах первого 22 и второго 23 тактируемых D-триггеров

15

20

управл ющих сигналов, преобразователь 30 оказываютс  сдвинутыми между собой по

фазе на 90 ,

12уровн  сигналов, элементы И-ИЛИ-НЕ

13и 14, элемент 15 управлени , Т триггер 16, первый - четвертый выходы 17-20 устройства.

Преобразователь 12 уровн  сигналов gg вьтолнен в виде четырех независимьрс транзисторных ключей 21, выходы которых  вл ютс  первым, вторым, третьим и четвертым выходами преобразовател  12 уровн  сигналов, первый, второй, 40 третий и четвертый входы которого  вл ютс  управл к1щими входа ми транзисторных ключей 21,

Блок 11 формировани  управл ющих сигналов вьшолнен в виде первого 22 5 и второго 23 тактируемых D-триггеров,

Блок 8 сравнени  частоты выполнен в Bi-ще первого 24 и второго 25 счетчиков и тактируемого 1К-триггера 26,

Устройство также содержит шаговый Q .двигатель 27, входы обмоток которого соединены с первым - четвертым выходами 17-20 устройства.

Устройство дл  управлени  шаговым

следовательно, при формировании последовательности импульсов на тактовом входе блока, 11 формировани  управл ющих сигналов на.его первом, третьем, втором и четвертом выходах формируютс  четыре последовательности сигналов, сдвинутых между собой по фазе на 90°,

Блок 8 сравнени  частот необходим дл  определени  момента превышени  частоты генератора 6 за пуска над частотой сигнала, формируемого на входе 4 рабочей частоты вращени  ротора шагового двигател .

Если частота сигнала, сформированного на первом входе блока 8 сравнени  частот меньше частоты сигнала, сформированного на втором входе блока 8 сравнени  частот, то второй счетчик 25 заполн етс  быстрее.первого счетчика 24, Таким образом, на выходе переноса второго счетчика 25 формируетс  импульс положительной пол рности , обнул ющий первый счетчик 24.

двигателем работает следующим образом egВ этом случае состо ние тактируемого

Перед началом работы все триггеры1К-триггера 26 не измен етс . Следои счетчики, вход щие в состав уст- .вательно, на первом и втором выходах

ройства дл  управлени  шаговым дви-блока 8 сравнени  частот сформировагателем ,,обнулены.ны сигналы высокого и низкого уровней

Блок 11 формировани  управл ющих сигналов необходим дл  преобразовани  последовательности импульсов, поступающих на тактовый вход, в четыре последовательности сигналов, сдвинутых между собой по фазе на 90, Необходимость таких сигналов вызвана режимом работы используемого шагового двигател .

Блок 11 формировани  управл ющих сигналов работает как сдвиговый регистр , состо щий из первого 22 и второго 23 тактируемых D-триггеров, состо ние которых измен етс  по каждому импульсу, формируемому на тактовом входе блока 11 формировани  управл ющих сигналов. При этом сигнал, сформированный на инверсном выходе первого тактируемого D-триггера 22, переписьгоаетс  на вход данных второго тактируемого D-триггера 23, а сигнал , сформированный, на пр мом выходе второго тал стируемого D-триггёра 23, 5переписываетс  на вход данных первого тактируемо1 О D-триггера 22,

Таким образом сигналы на соответственных выходах первого 22 и второго 23 тактируемых D-триггеров

5

0

фазе на 90 ,

следовательно, при формировании последовательности импульсов на тактовом входе блока, 11 формировани  управл ющих сигналов на.его первом, третьем, втором и четвертом выходах формируютс  четыре последовательности сигналов, сдвинутых между собой по фазе на 90°,

Блок 8 сравнени  частот необходим дл  определени  момента превышени  частоты генератора 6 за пуска над частотой сигнала, формируемого на входе 4 рабочей частоты вращени  ротора шагового двигател .

Если частота сигнала, сформированного на первом входе блока 8 сравнени  частот меньше частоты сигнала, сформированного на втором входе блока 8 сравнени  частот, то второй счетчик 25 заполн етс  быстрее.первого счетчика 24, Таким образом, на выходе переноса второго счетчика 25 формируетс  импульс положительной пол рности , обнул ющий первый счетчик 24.

соответственно. Если частота сигнала сформированного на первом входе блока 8 сравнени  частот, больше частоты сигнала, сформированного на втором входе блока 8 сравнени  частот, то первый счетчик 24 заполн етс  быстрее второго счетчика 26. Таким образом, на выходе переноса первого счетчика 24 формируетс  импульс поло жительной пол рности, обеспечивающий , срабатывание тактируемого IK- триггера 26, на I- и К-входах которого сформированы сигналы высокого уровн . В этом случае состо ние так- тируемого 1К-триггера 26 измен етс  на противоположное, так что йа его I- и К-входах формируютс  сигналы низкого уровн . Следовательно, на певом и втором выходах блока 8 сравне- НИН частот формируютс  сигналы низкого и высокого уровней соответственно .

На входе 4 рабочей частоты вращени  ротора шагового двигател  фор- мируетс  последовательность импульсов , частота которых пропорциональна рабочей частоте вращени  ротора. После сформировани  сигнала высокого уровн  на входе 3 разрешени  устрой- ства, сигналы, сформированные на входе 4 рабочей частоты вращени  шагового двигател  и на выходе генератора 6 импульсов запуска, поступают на выход первого 1 и второго 2 элементов И-НЕ соответственно. Сигнал высокого уровн , сформированный на входе 3 разрешени  устройства, интегри- pyetc  КС-цепью 5 и поступает на управл ющий вход генератора 6 запуска. При этом частота сигнала, формируемого генератором 6 запуска, возрастает пропорционально амплитуде выходного сигнала интегрирующей КС-цепи 5. Если частота сигнала, форми- руемого на выходе второго элемента И-НЕ 2, меньше, чем частота сигнала, формируемого на выходе первого элемента И-НЕ 1, то на первом и втором выходах блока 8 сравнени  частот фор- мируютс  сигналы высокого и низкого уровней соответственно. В этом случае на выходе третьего элемента И-НЕ

9формируетс  сигнал высокого уровн , а на выходе п того элемента И-НЕ

10формируютс  сигналы с частотой, определ емой частотой генер атора 6 запуска. На первом, втором, третьем и четвертом выходах блока 11 форми

п

5 Q 0 5 Q

5

5

ровани  управл ющих сигналов формируютс  четыре последовательности сиг-) налов, сдвинутых между собой по фазе на 90. Частота сигналов в каждой последовательности определ етс  частотой сигнала генератора 6 запуска.

Если на пр мом и инверсном выходах Т-триггера 16 сформированы сигналы низкого и высокого уровней, то на выходе первого элемента И-ИЛИ-НЕ 13 формируетс  сигнал, совпадающий с сигналом, сформированным на третьем выходе блока 11 формировани  управл ющих сигналов, а на выходе второго элемента И-ИЛИ-НЕ 14 формируетс  сигнал , совпадающий с сигналом, сформированным на четвертом выходе блока 11 формировани  управл ющих сигналов . На первом, третьем, втором и четвертом входах преобразовател  12 уровн  сигналов формируютс  четыре последовательности сигналов, сдвинутых между собой по фазе на 90°. При этом поочередно срабатывают транзисторные ключи 21. Таким образом, при подключении обмоток шагового двигател  к первому, второму, третьему и четвертому выходам 17-20 устройства дл  управлени  шаговым двигателем обеспечиваетс  запуск шагового двигател  27 с частотой вращени  ротора ниже максимальной частоты трогани  ротора шагового двигал . Частота вращени  ротора шагового двигател  пропорциональна частоте сигнала генератора 6. При возрастании частоты сигнала генератора 6 частота вращени  ротора шагового двигател  возрастает.

Если частота сигнала, формируемого на выходе второго элемента И-НЕ 2, превысит частоту сигнала, формируемо- го на выходе первого элемента И-НЕ 1, то на первом и втором выходах блока 8 сравнени  частот формируютс  сигналы низкого и высокого уровней соответственно . В этом случае на выходе п того элемента И-НЕ 10 формируютс  сигналы с частотой, определ емой частотой сигнала на входе 4 рабочей частоты вращени  ротора шагового двигател . На первом, третьем, втором и четвертом выходах блока 11 формировани  управл ющих сигналов формируютс  четыре последовательности сигналов , сдвинутых между собой по фазе на 90. Частота сигналов в каждой последовательности определ етс  частотой сигнала на входе 4 рабочей частоты вращени  ротора шагового двигател . При этом поочередно срабатывают транзисторные ключи 21« Таким образом , ПРИ подключении обмоток шагового двигател  27 к первому, второму третьему, четвертому выходам 17-20 устройства дл  управлени  шаговым двигателем обеспечиваетс  вращение шагового двигател  27 с частотой, пр порциональной частоте сигнала, формируемого на входе 4 рабочей частоты вращени  ротора шагового двигател ,

Устройство дл  управлени  шаговым двигателем обеспечивает запуск шаго- вого двигател  27 на частотах вращени  ротора ниже максимальной частоты трогани  ротора, последующее увеличение частоты вращени  ротора до рабочей частоты вращени  и поддержани  частоть вращени  ротора на уровне рабочей частоты вращени ,

После срабатывани  элемента 15 управлени  на пр мом и инверсном выходах Т-триггера 16 формируютс  сигна- лы высокого и низкого уровней соответственно , При этом на выходе перво то элемента И-ИЛИ-НЕ 13 формируетс  сигнал, совпадающий с сигналом, сформированным на четвертом выходе блока 11 формировани  управл ющих сигналов а на выходе второго элемента И-ИЛИ-Н 14 формируетс  сигнал $ совпадающий с сигналом, сформированным на третьем выходе блока 1 формировани  управл ющих сигналов, В этом случае пер- вый, второй, третий и четвертый выходы 17-20 устройства дл  управлени  шаговым двигателем осуществл ют коммутацию обмоток шагового двигател  27 таким образом, что направление врщени  ротора шагового двигател  27 измен етс  на противоположное,

Расширение функциональных возможностей устройства дл  управлени  ша говьш двигателем достигаетс  за счет того, что по сравнению с известным устройством обеспечиваетс  возможнос надежного запуска и управлени  шаговым двига7;елем, рабоча  частота вращени  которого превышает максимальную частоту трогани  ротора. Таким образом, устройство дл  управлени  шаговым двигателем обеспечивает управление как шагового двигател , имеющего максимальную частоту трогани  ротора выше необходимой рабочей частоты вращени , так и шагового двигател , имеющего максимальную часто

g

5 о

5

0

5

ту трогани  ротора ниже, чем рабоча  частота вращени  ротор а шагового двигател .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  управлени  шаговым двигателем, содержащее первый и второй элементы И-НЕ, первые входы которых соединены ме;«ду собой и  вл ютс  входом разрешени  включени  устройства, второй вход первого элемента И-НЕ  вл етс  входом рабочей частоты вращени  ротора шагового двигател , третий элемент И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И-НЕ, блок формировани  управл ющих сигналов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам преобразовател  уровн  сигналов , первый, второйр третий и четвертый выходы которого  вл ютс  выходами устройства, третий и четвертый выходы блока формировани  управл ющих сигналов соединены с первыми входами соответственно первой и второй групп входов первого элемента И -ИЛИ-НЕ, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функцио- ,нальных возможностей за счет обеспечени  управлени  шаговым двигателем, рабоча  частота вращени  ротора которого превышает максимальную частоту трогани  ротор , введены генератор импульсов запуска, блок сравнени  частот, четвертьй и п тый элементы И-НЕ, Т-триггер, второй элемент , И-ИЛИ-НЕ, элемент управлени , интег- рирующа  RC-цепь, вход которой соединен с входом разрешени  устройства, выход интегрирующей RC-цепи подключен к входу управлени  генератора импульсов запуска, подключенного выходом к второму входу второго элемента И- НЕ, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И-НЕ и с первым входом блока сравнени  частот, с вторым входом которого соединен выход первого элемента И-НЕ, первый и второй выходы блока сравнени  частот подключены к вторым входам четвертого и третьего элементов И-НЕ соответственно , выходы которых соединены с входами п того элемента И-НЕ, подключенного выходом к тактовому входу блока формировани  управл юш х сигналов , второй и четвертый выходы которого соединены с первыми входами соответственно первой и второй групп входов второго элемента И-ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к третьему входу преобразовател  уровн  сигналов к четвертому входу которого подключен выход первого элемента И-ИЛИ-НЕ, вторые входы первой и второй групп входов KOTOpdro соединены соответственно с пр мым и инверсным выходами Т23

   От 10

   Omi

   25

   2265 8

   триггера, вторые входы первой и второй групп входов второго элемента И-ИЛИ-НЕ соединены соответственно с инверсным и пр мым выходами Т-тригге- ра, Т-вход которого подключен к выходу элемента управлени , первый, второй , третий, четвертый выходы преобразовател  уровн  сигналов  вл ютс  соответствующими выходами устрой- . ства.

   5

   0

   На 12

   п

   ЯаГЗ,/

   Han,

   (Pus. 2

   Редактор И.Николайчук

   9u9.3

   Составитель А.Исправникова Техред И.Попович

   Заказ 3830/42

   Тираж 863

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб,, д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Корректор М.Демчик

   Подписное