SU1374395A1 - Устройство дл управлени шаговым двигателем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства дл  управлени  шаговым двигателем путем регулировани  величины и скорости его перемещени . Устройство дл  управлени  шаговым двигателем содержит делитель 1 частоты с переменным коэффициентом делени , соединенный входом с генератором 2, выходом - с распределителем 3 импульсов . Вход коэффициента делени  делител  1 частоты через блок 9 коммутации соединен с выходами двух блоков пам ти 7 и 8. Устройство содержит также третий блок 12 пам ти, два элемента сравнени  кодов 6 и 11, счетчик 5 и вычитающий счетчик 10, соединенные счетными входами с выходом делител  1 .частоты. На входы устройства записываютс  числа шагов перемещени  и разгона, затем подаетс  команда Пуск. Закон разгона формируетс  изменением адреса чисел, записанных в блоке пам ти 7, и может измен тьс  оперативно. В блоке пам ти 8 записан закон торможени , а адрес числа в этом блоке определ етс  вычитающим счетчиком 10. Устройство по записанной информации осуществл ет по команде Пуск разгон, движение на установившейс  скорости и торможение до остановки. 2 ил. с (Л

Description

со

со ел

Изобретение относитс  к управлению электрическими машинами и может быть использовано в дискретном электроприводе , преимущественно дл  робо- тотехники.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем регулировани  величины и скорости перемещени .

На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства; на фиг.2 - временна  диаграмма частоты шаговых импульсов при работе устройства.

Устройство содержит делитель 1 ча тоты 1 с переменным коэффициентом делени , счетный вход которого соединен с выходом генератора 2, Выход делител  частоты 1 подключен к входу распределител  3-импульсов, управл ю щему обмотками шагового двигател  4 в соответствии с импульсами на своем входе. Счетчик 5 своим счетным входом подключен к выходу делител  1 чатоты . Выход счетчика 5 соединен с первым входом элемента 6 сравнени  кодов. Выход элемента 6 подключен к второму входу блокировки счета счетчика 5, выход которого соединен с входом первого блока пам ти 7. Выхо- ды первого блока 7 пам ти и идентичного ему второго блока 8 пам ти подключены к информационным входам блока коммутации 9, передающего информацию с одного из своих входов на выход, подключенный к третьему входу (коэффициента делени ) делител  частоты. Вход второго блока 8 пам ти соединен с информационным выходом вычитающего счетчика 10 и вто- рым входом дополнительного элемента 1 1 сравнени  кодов, первый вход которого подключен к выходу третьего блока 12 пам ти, выход - к управл ютий вход 15 устройства соединен с вторым входом элемента 6 и предназначен дл  занесени  в элемент 6 эталонного числа дл  сравнени .

Устройство работает следующим образом .

В исходном положении устройства сигнал Пуск на вход 14 устройства не подаетс  и информаци  с входа 13 устройства вычитающим счетчиком 10 не воспринимаетс . Вычитающий счетчик 10 обнулен. При этом с его выход заема на входы сброса счетчика 5 и делител  1 частоты вьщаетс  сигнал останова, которьм обнул ет счетчик 5 подготавлива  его к дальнейшей работе , и блокирует работу делител  1 частоты. При этом делитель 1 частоты не реагирует на синхроимпульсы, поступающие с выхода генератора 2 и сигналы с выхода блока 9 коммутации. Поэтому импульсы с выхода делител  1 частоты на входы распределител  3, счетчика 5 и вычитающего счетчика 10 не поступают. Таким образом, нулевое состо ние вычитающего счетчика 10 не измен етс  и он остаетс  в нем неопределенно долго.

Работа устройства дл  управлени  шаговым двигателем начинаетс  с того что на вход 13 устройства подаетс  информаци  о числе шагов, которые требуетс  совершить шаговому двигателю , а на вход 15 устройства подаетс  информаци  о максимальном числе шагов при разгоне, что определ ет максимальную скорость движени  шагового привода. После этого на вход.М в момент tp подаетс  сигнал Пуск.

Вычитающий счетчик 10 в течение всего времени работы устройства осуществл ет подсчет числа шаговых импульсов , поступающих с выхода дели

щему входу блока 9 коммутации и входу j тел  1 частоты распределител  3, и

разрешени  счета счетчика 5. Вход третьего блока 12 пам ти подключен к выходу счетчика 5. Информационный вход вычитающего счетчика 10  вл етс  первым входом 13 устройства и служит дл  параллельного занесени  данных. Второй вход (разрешени  записи ) вычитающего счетчика 10  вл етс  вторым входом 14 устройства. Тре50

его значение всегда соответствует числу шагов двигател  до конца зада ного перемещени .

По сигналу Пуск -вычитающий сче чик 10 выходит из нулевого состо ни и устанавливаетс  на заданное по входу 13 число шагов. При этом на е первом выходе исчезает сигнал останова . Новое значение вычитающего

тий вход (счетный) вычитающего счет- счетчика 10 с его информационного

чика 10 подключен к выходу делител  1 частоты. Выход заема вычитающего счетчика 10 соединен с входом сброса счетчика 5 и делител  1 частоты.Тревыхода поступает на второй блок пам ти 8 и элемент 11. Нулевой код с выхода предварительно обнуленного счетчика 5 поступает на входы элеме

его значение всегда соответствует числу шагов двигател  до конца заданного перемещени .

По сигналу Пуск -вычитающий счетчик 10 выходит из нулевого состо ни  и устанавливаетс  на заданное по входу 13 число шагов. При этом на его первом выходе исчезает сигнал останова . Новое значение вычитающего

выхода поступает на второй блок пам ти 8 и элемент 11. Нулевой код с выхода предварительно обнуленного счетчика 5 поступает на входы элемента 6 и блоков 7 и 12 пам ти. Этот код  вл етс  адресом выборки дл  блоков 7 и 12 пам ти.

Счетчик 5 счетным входом подключен к выходу делител  1 частоты и предназначен дл  отсчета числа шагов шагового двигател  при разгоне. Элемент 6 производит сравнени  чисел, поступающих на оба его входа, ив случае их совпадени  формирует на своем выходе сигнал, блокирующий дальнейшее увеличение значени  счетчика 5 и останавливающий процесс разгона двигател . Вначале число на вхо де 15 значительно отличаетс  от нул  поэтому на первых Шагах разгона двигател  элемент 6 не блокирует работу счетчика 5.

Первый блок пам ти 7 содержит ин- формацию о значении частоты, с которой необходимо подавать шаговые импульсы дл  шагового двигател  на каждом этапе разгона. Соответствующа  информаци  о значении частоты на каждом этапе торможени  содержитс  во втором блоке 8 пам ти. Третий блок 12 пам ти содержит информацию о числе шагов, которые необходимы шаго35

вому двигателю дл  торможени  с теку- 39 Закон нарастани  частоты шаговых щего значени , скорости, определ емого значением счетчика 5, до полной остановки.

Предположим, что по сигналу Пуск в вьиитающий счетчик 10 записано такое число шагов, дл  отработки которых шаговому двигателю необходимо произвести разгон, движение с-максимальной скоростью и торможение. Тогда в момент времени t на элемент 11 посту-.- пают два числа с выходов вычитающего счетчика 10 и третьего блока 12 пам ти . Первое число соответствует рассто нию в шагах до полной остановки, а второе - числу шаговых импульсов, необходимых дл  торможени  с начальной скорости. Первое число намного больше второго, поэтому на выходе элемента 11 устанавливаетс  сигнал, соответствующий режиму ускорени . Этот сигнал поступает на вход счетчика 5, разреша  дальнейшее увеличение числа в счетчик 5, и на управл ющий вход блока коммутации 9. При этом блок 9 коммутации оказьшаетс  в режиме передачи информации с выхода первого блока 7 пам ти на третий вход делител  1 частоты. Таким образом , на самом первом шаге с выхода

45

50

55

импульсов в зависимости от времен может быть произвольньм. Он опред етс  информацией, заложенной в пе вый блок 7 пам ти, и частотой ген ратора 2.

После завершени  разгона шагов двигатель достигает максимальной частоты коммутации в момент време ни t . При этом на выходе счетчик по вл етс  число, идентичное инфо мации на входе 15 и вызывающее ср батывание элемента 6, который сво выходным сигналом блокирует дальн шее нарастание значени  счетчика Информаци  на выходе первого блок пам ти перестает измен тьс  и час тота последующих шаговых импульс на выходе делител  1 частоты с пе ременным коэффициентом делени  ст новитс  посто нной.

В течение времени от момента t до момента tj шаговый двигатель работает с посто нной скоростью. При этом значение вычитающего счет чика 10 уменьшаетс  на единицу с каждым шагом двигател .

В момент t,; значение ВЕ 1читающег счетчика 10, равное числу шагов до конца перемещени  шагового привода

первого блока 7 пам ти считываетс  информаци  о начальной частоте шагового двигател , хран ща с  по нулевому адресу, и передаетс  в делитель 1 частоты.

Первый шаговый импульс с выхода делител  1 частоты поступает на вход распределител  3 и вызывает первый шаг двигател  4. Одновременно он поступает на входы счетчика 5 и вычитающего счетчика 10. В результате этого значение счетчика 5 увеличиваетс , а значение вычитающего счетчика 10 уменьшаетс  на единицу. Увеличение значени  счетчика 5 вызывает смену адреса на входе первого блока 7 пам ти и изменение информации на его выходе, котора  через блок 9 коммутации поступает в делитель 1 частоты . В результате этого второй шаговый импульс на выходе делител  1 частоты по вл етс  через меньший промежуток времени и весь цикл повтор етс . Таким образом, частота тактовых импульсов на выходе делител  1 частоты с переменным коэффициентом делени  плавно увеличиваетс  и шаговый двигатель осуществл ет разгон привода.

5

9 Закон нарастани  частоты шаговых

. -

5

0

5

импульсов в зависимости от времени может быть произвольньм. Он определ етс  информацией, заложенной в первый блок 7 пам ти, и частотой генератора 2.

После завершени  разгона шаговый двигатель достигает максимальной частоты коммутации в момент времени t . При этом на выходе счетчика 5 по вл етс  число, идентичное информации на входе 15 и вызывающее срабатывание элемента 6, который своим выходным сигналом блокирует дальнейшее нарастание значени  счетчика 5. Информаци  на выходе первого блока 7 пам ти перестает измен тьс  и частота последующих шаговых импульсов на выходе делител  1 частоты с переменным коэффициентом делени  становитс  посто нной.

В течение времени от момента t до момента tj шаговый двигатель работает с посто нной скоростью. При этом значение вычитающего счетчика 10 уменьшаетс  на единицу с каждым шагом двигател .

В момент t,; значение ВЕ 1читающего счетчика 10, равное числу шагов до конца перемещени  шагового привода.

10

15

20

25

сравниваетс  с числом на выходе третьего блока 12 пам ти, соответ- ствук цим числу шагов до полной остановки . Элемент 11 срабатывает и выдает сигнал, который еще раз блокирует счетчик 5 и переключает блок 9 коммутации. Информаци  с выхода второго блока 8 пам ти через. блок 9 коммутации попадает на вход делител  ,1 частоты и вызывает снижение частоты шаговых имПульсов на его выходе. По каждому шаговому импульсу вычитающий счетчик 10 уменьшает свое значение на единицу, мен   адрес на входе второго блока .8 пам ти; через блок 9 коммутации в делитель 1 частоты поступает нова  информаци  о час-г тоте следующего такта.

Так как значение счетчика 5 остаетс  зафиксированным, то информаци  на выходе третьего блока 12 пам ти также остаетс  посто нной. Элемент 11 сравнени , сравнива  число на своих входах на каждом шаге торможени , подтверждает вьщанный в момент t сигнал торможени , подключающий выход второго блока 6 пам ти к входу делител  1 частоты. Таким образом,от момента t

гатель 4 совершает торможение по закону , записанному во втором блоке 8 пам ти.

В момент t, значение вычитающего счетчика 10 достигает нул , что вызывает по вление на его первом выходе сигнала останова, обнул ющего счетчик 5 и блокирующего работу делител  1 частоты. Шаговый двигатель 4 останавливаетс ; устройство находитс  в таком состо нии до по влени  следующего сигнала Пуск на входе 14 устройства. .

Если в момент t подачи сигнала Пуск на вход 14 на входе 13 установить число, меньшее, чем требуетс  шагов дл  разгона двигател  до максимальной скорости торможени , то весь цикл работы шагового двигател  будет состо ть только из режимов разгона и торможени . В этом случае режим разгона двигател  4 проходит аналогично предьщущему случаю до момента t. Значение вычитающего счетчика 10 будет уменьшатьс , а счетчика 5

го пути шагового двигател , возрастает и в момент времени t сравниваетс  с числом на выходе вычитающего счетчика 10, характеризующим оставшийс  путь шагового двигател  до полного останова. Это вызывает срабатывание блока 11 сравнени , который блокирует дальнейшее увеличение значени  Счетчика 5 и переключает блок 9 коммутации на второй блок 8 пам ти. Шаговый двигатель 4 переходит на режим Торможени , протекающий аналогично описанному, и в момент t осуществл ет остановку по сигналу ос- .такова с выхода заема вычитающего счетчика 10.

Если характеристики разгона и торможени  привода симметричны, то данные в первом 7 и втором 8 блоках пам ти  вл ютс  одинаковыми и дл  их реализации можно использовать, например , ПЗУ с одинаковыми данными.

При. необходимости распределитель 3 может иметь, например, дополнительный вход управлени  направлением вращени  шагового двигател , а также, например, схему приведени  исполнительного механизма в исходное поло- до момента t шаговый дви- Q жение по включению питани  и по внешнему сигналу.

35

40

50

Расчет данных в блоках пам ти предлагаемого устройства производитс  предварительно, например, на ЭВМ по специальной программе.

В случае использовани  устройства в составе гибких автоматизированных производств оно обеспечивает быструю перестройку оптимального управлени  шаговым двигателем под конкретный вид нагрузки. Дл  этого необходимо только сменить данные, описывающие динамику привода, в блоках 7,8 и 12 пам ти, например, путем замены ПЗУ в схеме устройства и подать на вход 15 новые данные о максимальной скорости шагового двигател , например, путем их набора на микропереключател х .

Вс  логическа  часть устройства легко может быть реализована, например , программными средствами разувеличиваетс  с каждым шаговым импуль55 личных микро-ЭВМ. В этом случае пересом на входе делител  1 частоты. Число на .выходе третьего блока 12 пам ти , характеризующее длину тормозностройка оптимального управлени  может осуществл тьс  в соответствии с программой без участи  человека.

5

0

0

Расчет данных в блоках пам ти предлагаемого устройства производитс  предварительно, например, на ЭВМ по специальной программе.

В случае использовани  устройства в составе гибких автоматизированных производств оно обеспечивает быструю перестройку оптимального управлени  шаговым двигателем под конкретный вид нагрузки. Дл  этого необходимо только сменить данные, описывающие динамику привода, в блоках 7,8 и 12 пам ти, например, путем замены ПЗУ в схеме устройства и подать на вход 15 новые данные о максимальной скорости шагового двигател , например, путем их набора на микропереключател х .

Вс  логическа  часть устройства легко может быть реализована, например , программными средствами разстройка оптимального управлени  может осуществл тьс  в соответствии с программой без участи  человека.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  управлени  шаговым двигателем, содержащее два блока 1пам ти, элемент сравнени  кодов, делитель частоты с переменным коэффициентом делени , счетный вход которого соединен с выходом генератора , выход - с входом распределител  импульсов, счетчик, счетный вход которого соединен с выходом делител  частоты, вход сброса - с соответствующим входом того же делител  частоты , выход - с первым входом элемен- та сравнени  кодов, выход которого соединен с входом блокировки счета счетчика, блок коммутации, первый вход которого соединен с выходом первого блока пам ти, второй вход - с выходом второго блока пам ти, вход управлени  - с входом разрешени  счета счетчика, а выход блока коммутации - с входом коэффициента делени  делител  частоты, о т л и ч а ющ е е с   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем регулировани  величины и скорости перемещени , в него введены вычи- такщий счетчик, дополнительный элемент сравнени  кодов и третий блок пам ти, вход которого соединен с входом первого блока пам ти и выходом счетчика, выход - с первым входом дополнительного элемента сравнени  кодов , выход которого соединен с управл ющим входом блока коммутации, информационный вход вычитающего счетчика  вл етс  первым входом устройства , вход разрешени  записи  вл етс  вторым входом устройства, счетный вход соединен с выходом делител  частоты, выход заема - с входом сброса счетчика, а информационный выход - с входом второго блока пам ти и вторым входом дополнительного элемента сравнени  кодов, а третьим входом устройства  вл етс  второй вход элемента сравнени  кодов.