SU1387165A1 - Устройство дл программного разгона шагового двигател - Google Patents

Description

(21)4129264/24-07

(22)08.10.86

(46) 07.04.88. Бюл. № 13 (72) В. В. Ледерер

(53)621.313.525(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1224944, кл. Н 02 Р 8/00, 1985.

Гумен В. Ф., Калининска  Т. В. След щий шаговый электропривод. - Л.: Энерги , 1980, с. 22.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО РАЗГОНА ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

(57)Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретени  - упрощение устройства дл  программного разгона шагового двигател . Разгон осуществл етс  с помощью задающего генератора 12, коммутатора 1, реверсивного 4 и позиционного 5 счетчиков и двух двоичных счетчиков 9, 10, св занных выходами через элементы ИЛИ-НЕ 8, 7 с входами счетчиков 4, 5. Импульсы с генератора 12 поступают на реверсивный 4 и позиционный 5 счетчики. Причем реверсивный счетчик 4 работает в режиме вычитани , а позиционный счетчик 5 периодически записывает в него число, которое с каждым циклом уменьшаетс  в два раза. В результате рассто ние между импульсами, поступающими на коммутатор 1, уменьшаетс  в геометрической прогрессии, обеспечива  разгон шагового двигател . 2 ил.

(/:

с

со

00

О5 ел

S

(puil

Изобретение относитс  к управлению электрическими машинами и может быть использовано в дискретном электроприводе.

Цель изобретени  - упрощение устройства путем устранени  четырех элементов задержки.

На фиг. 1 показана функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство дл  програ.ммного разгона шагового двигател  содержит коммутатор 1, соединенный выходами с обмотками двигател  2. Тактовым входом коммутатор 1 соединен с выходом первого инвертора 3, соединенного входом с выходом переноса (Со) реверсивного счетчика 4. Кроме того, с тактовым входом коммутатора 1 соединены вход рЕ разрешени  записи реверсивного 4 и тактовый вход С позиционного 5 счетчиков. Последний 1,..., п-м выходами соединен с соответствующими входами установки реверсивного счетчика 4 (фиг. 1, п 4), а (п+1)-й выход (п тый на фиг. 1) позиционного счетчика 5 соединен с его входом с1 разрешени  счета. Входы сброса счетчиков 4 и 5 соединены между собой и с выходом второго инвертора 6, который входом соединен с выходом первой схемы ИЛИ- НЕ 7. Второй вход последней соединен с шиной управлени , а первый - с выходом второй схемы ИЛИ-НЕ 8, с первым входом которой соединен выход первого двоичного счетчика 9, при этом выход последнего соединен и с его входом с1 разрешени  счета. Второй двоичный счетчик 10 аналогично соединен с вторым входом схемы ИЛИ-НЕ 8. Входы R сброса двоичных счетчиков 9 и 10 соединены с Шиной направлени  и входом .коммутатора 1, причем вход R счетчика 10 с последним соединен через третий инвертор 11. Тактовые входы С двоичных 9 и 10 и реверсивного 4 счетчиков соединены с выходом задающего генератора 12, а входы CI разрешени  и направлени  (±1) счета реверсивного счетчика 4 соединены с шиной низкого потенциала.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 12 генерирует тактовые импульсы, которые поступают на тактовые входы реверсивного 4 и двоичных 9 и 10 счетчиков. Когда сигнал на шине управлени  равен «1 (что соответствует команде «стоп), то на выходе первой схемы ИЛИ-НЕ 7 присутствует «О, следовательно , на выходе второго инвертора 6 присутствует «1. «1 приложенна  к входу R сброса реверсивного счетчика 4, устанавливает «О на всех его выходах, а приложенна  к аналогичному входу позиционного счетчика 5, устанавливает «О на всех, кроме нулевого, выходах. На тактовый вход коммутатора 1 импульсы не поступают, и вал двигател  2 неподвижен. Независимо от состо ни  шины направлени  на выходе

R одного из двоичных счетчиков 9 и 10 имеетс  «1 (команда сброса на нуль), а на входе другого - «О (разрешение счета ), так как вход R первого двоичного

счетчика 9 соединен с шиной направлени  непосредственно, а вход R второго двоичного счетчика соединен с шиной направлени  через третий инвертор П.

Допустимо, что на шине направлени  присутствует «1, тогда первый двоичный

счетчик 9 сбрасываетс  на «О, а второй двоичный счетчик 10 считает импульсы, но только до того момента, пока на его выходе не по вл етс  «1, котора  поступает на его вход с1 разрешени  счета и останавли5 вает счет. Дальнейший счет прекращаетс , и второй двоичный счетчик 10 не мен ет своего состо ни . Если на шину направлени  подан «О, то двоичные счетчики 9 и 10 мен ютс  рол ми. Следовательно, независимо от состо ни  шины направлени ,

0 на выходе одного двоичного счетчика 9 или 10 имеетс  «1, а значит на выходе второй схемы ИЛИ-НЕ 8 имеетс  «О.

При подаче «О на шину управлени  на обоих входах первой схемы ИЛИ-НЕ

5 7 оказываютс  «О и, следовательно, на ее выходе по вл етс  «1, а на выходе второго инвертора 6 по вл етс  «О, что означает разрешение счета дл  реверсивного 4 и позиционного 5 счетчиков. Поскольку на всех выходах реверсивного счетчика 4 присут0 ствуют «О и в нем установлен режим вычитани  ( вход ±1 соединен с шиной низкого потенциала), то первый тактовый импульс , пришедший с задающего генератора 12, приводит к по влению импульса на его выходе переноса (кратковременно

5 по вл етс  низкий потенциал), который про- инвертируетс  первым инвертором 3, и, следовательно , на его выходе кратковременно по вл етс  высокий потенциал. От переднего фронта импульса коммутатор 1 измен ет состо ние своих выходов так, что вал шаго вого двигател  2 поворачиваетс  в ту или иную сторону (в зависимости от состо ни  шины направлени ) на один шаг.

Кроме того, от переднего фронта импульса измен ет свое состо ние также и по5 зиционный счетчик 5, на его первом выходе по вл етс  «1, котора  прикладываетс  к первому входу D установки реверсивного счетчика 4. А поскольку выход первого инвертора 3 соединен также с входом РЕ разрешени  записи реверсивного счетчика 4

0 и «1 на этом входе соответствует команде «Запись, то в реверсивный счетчик 4 записываетс  число 1000. Каждый последующий тактовый импульс уменьщаетс  на «1 содержимое счетчика. Дл  того, чтобы довести содержимое реверсивного счетчика 4 до

5 нул , потребуетс  восемь тактовых импульсов . Все это врем  коммутатор 1 не мен ет своего состо ни . Шаговому двигателю даетс  пауза на разгон. Дев тый тактовый

импульс, пришедший с тактового генератора 12, приводит к по влению импульса на выходе переноса реверсивного счетчика 4 и, следовательно , на выходе первого инвертора 3. Коммутатор вновь смен ет свое состо ние, соответствуюш,ее повороту шагового двигател  2 еще на один шаг. Позиционный счетчик 5 также мен ет свое состо ние, и «1 по вл етс  на его втором выходе. При этом в реверсивный счетчик 4 записываетс  число 0100, и дл  доведени  его содержимого до «О надо только четыре тактовых импульса.

Пауза на дальнейший разгон шагового двигател  2 уменьшаетс  вдвое, и п тый тактовый импульс приводит к следующей смене состо ний выходов коммутатора 1, а также к смене состо ни  позиционного счетчика 5. При по влении «1 на его третьем выходе в реверсивный счетчик 4 записываетс  число 0010. И чтобы довести состо ние реверсивного счетчика 4 до «О, потребуютс  два тактовых импульса (пауза на разгон уменьшитс  еще в два раза), а третий тактовый импульс приводит к смене состо ни  коммутатора 1 и повороту шагового двигател  еще на один шаг, а также к смене состо ни  позиционного счетчика 5. При по влении «1 на его четвертом выходе в реверсивный счетчик 4 записываетс  число 0001. Пауза на разгон становитс  еще меньше, поскольку двигатель 2 уже в достаточной степени разогналс . После очередного срабатывани  коммутатора 1 «1 по вл етс  на п том выходе позиционного счетчика 5 и прикладываетс  к его входу с разрешени  счета. В дальнейшем позиционный счетчик 5 больше не мен ет своего состо ни , и каждый импульс с выхода переноса реверсивного счетчика 4 приводит к записи в него числа 0000. Следовательно, импульсы с выхода первого инвертора 3 поступают на вход коммутатора 1 с частотой , равной частоте тактовых импульсов задающего генератора 12. Двигатель 2 вышел на режим и теперь работает с максимальной скоростью. Таким образом осуществл етс  программный разгон щагового двигател .

Если требуетс  изменить направление вращени  шагового двигател , то вал двигател  не смбжет сразу отрабатывать шаги с такой высокой скоростью, поскольку ему придетс  преодолевать силу своей инерции. Поэтому дл  смены направлени  движени  шагового двигател  его необходимо вначале остановить, а затем повторить разгон по заданной программе, но в обратном направ- лении.

При смене состо ни  шины направлени  с «1 на «О на входе R сброса на «О второго двоичного счетчика 10 по вл етс  «1, и он устанавливаетс  в состо ние «О. Поскольку до команды смены направлени  движени  «1 присутствует на входе R сброса первого двоичного счетчика 9, то этот счетчик также находитс  в состо нии «О. Так

как выходы двоичных счетчиков 9 и 10 соединены с входами второй схемы ИЛИ-НЕ 8, то на ее выходе имеетс  «1, котора , прикладыва сь к первому входу первой схемы ИЛИ-НЕ 7, приводит к по влению «D на ее

Q выходе. И, следовательно, на выходе второго инвертора 6 по вл етс  «1, котора  сбрасывает на «О реверсивный 4 и позиционный 5 счетчики. Реверсивный счетчик 4 перестает реагировать на тактовые импульсы , и шаговый двигатель 2 начинает ос5 танавливатьс .

Первый двоичный счетчик 9 начинает считать тактовые импульсы. Когда он отсчитает один или несколько тактовых импульсов , на его выходе по вл етс  «1. Точное количество тактовых импульсов, которое нужно просчитать двоичному счетчику, определ етс  временем, требуемым дл  остановки шагового двигател  (чем больше импульсов , тем больше задержка). Технически задержка определ етс  тем выходом двоич5 ного счетчика, который соедин етс  с его входом разрешени  счета и входом второй схемы ИЛИ-НЕ 8. Если соедин етс  первый выход, то задержка в один такт, если второй выход, то задержка в два такта , если третий выход, то задержка в четы0

0

ре такта, и т.д.

К входам второй схемы ИЛИ-НЕ 8 (фиг. 1) подключены вторые выходы двоичных счетчиков, следовательно, задаетс  задержка в два тактовых импульса. По в5 ление «1 на входе второй схемы ИЛИ- НЕ 8 приводит к по влению «О на ее выходе и, следовательно,к по влению «1 на выходе первой схемы ИЛИ-НЕ 7 и к по влению «О на выходе второго инвертора 6, что

,. означает разрешение счета дл  реверсивного 4 и позиционного 5 счетчиков. Двигатель 2 начинает разгон тьс  в обратную сторону по заданной программе. В случае повторной смены направлени  процесс оп ть повтор етс , но задержку в этом случае

5 определ ет второй двоичный счетчик 10. Предлагаемое устройство, так же как и известное , позвол ет разгон ть шаговый двигатель по заданной программе дл  обеспечени  максимальной скорости врашени  вала , однако оно не содержит трудно реали0 зуемых элементов задержки и может быть реализовано на основе широко распространенных микросхем. После изготовлени  предлагаемое устройство не требует настройки. А поскольку синхронизаци  работы отдельных элементов осуществл етс  частотой задающего генератора, котора  легко стабилизируетс  кварцем, то все устройство имеет стабильные характеристики, не завис щие от температуры и времени.

5

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  программного разгона шагового двигател , содержащее шины управлени , направлени  и низкого потенциала , задаюш,ий генератор и коммутатор, соединенный выходами с обмотками двигател , отличающеес  тем, что, с целью упрощени  устройства путем устранени  четырех элементов задержки, в него введены позиционный, реверсивный и два двоичных счетчика, два элемента ИЛИ-НЕ и три инвертора , первый из которых входом соединен с выходом переноса реверсивного счетчика , а выходом - с тактовым входом коммутатора, входом разрешени  записи реверсивного и тактовым входом позиционного счетчиков, п первых выходов последнего соединены с соответствующими входами установки реверсивного счетчика, а (п+1)-й выход позиционного счетчика соединен с его входом разрешени  счета, входы сброса реи

   0

   версивного и позиционного счетчиков соединены между собой и с выходом второго инвертора , соединенного входом с выходом первой схемы ИЛИ-НЕ, второй вход которой соединен с шиной управлени , а первый - с выходом второй схемы ИЛИ-НЕ, с первым входом которой соединен вход разрешени  счета и один из разр дных выходов пер вого двоичного счетчика, второй двоичный счетчик соединен одним из разр дных выходов и входом разрешени  счета с вторым входом второй схемы ИЛИ-НЕ, вход сброса первого двоичного счетчика соединен с входом коммутатора и шиной направлени , соединенной через третий инвертор с входом сброса второго двоичного счётчика, тактовые входы двоичных и реверсивного счетчиков соединены с выходом задающего генератора , а входы разрешени  и направлени  счета реверсивного счетчика соединены с щи- ной низкого потенциала.