SU1456934A1 - Устройство дл управлени шаговым двигателем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  . автоматике и предназначено дл  , .лользо- вани  в системах управлени  с применением шаговых двигателей. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и быстродействи  устройства в режимах реверсировани  при из- менени х частоты следовани  импульсов синхронизации от минимального значени  до номинального значени  максимальной частоты отработки шагов двигателем. Это осуществл етс  за счет задани  частоты реверсировани  двигател  независимо от частоты следовани  синхронизирукнцих импульсов, исход  из максимально возможного быстродействи  данного привода при реверсе и с учетом окончани  возможных выбегов при торможении ротора двигател . 4 ил. (Л

Description

I

Изобретение относитс  к автоматике и может использоватьс  в системах управлени  с применением шаговых-двигателей .

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и быстродействи  устройства в режимах реверсировани  при изменени х частоты следовани  импульсов синхронизации от минимального значени  до номинального значени  максимальной частоты отработки шагов двигателем.

На фиг.1 приведены графики, иллюстрирующие соотношени  частоты.- реверса и частоты отработки шагов дл  известного (а) и предлагаемого (б) устройств, зависимость предельной частоты реверса дл  шагового

двигател  с нагрузкой (в); на фиг.2- функциональна  схема устройства;на фиг.З и 4 - соответственно диаграммы работы устройства при реверсировании в след щем (программном) режиме Цикл.

Сущность изобретени  (фиг.1) заключаетс  в том, что частота реверсировани  двигател  задаетс  независимо от частоты синхронизирук цих импульсов , исход  из максимально возможного быстродействи  данного привода при реверсе и с учетом окончани  выбегов (если они есть) при торможении ротора двигател . В этом случае после совершени  двигателем ша- га в одном из направлений автоматически запрещаетс  поступление им-

4 СП

Ф D

Од

пульсов управлени  с шины другого направлени . Запрет длитб  в течение Т - минимального периода между импульсами синхронизации в течение которого двигатель после изменени  направлени  вращени  на обратное реверсируетс  с сохранением устойчивости и без потери синхронизма. Причем Тоц выбираетс  из услови , что до этого частота синхроимпульсов совпадала с номинальным значением максимальной частоты управлени  шаговым двигателем. Необходимое врем  паузы дл  устойчивого реверсировани  при работе двигател  на более низких частотах значительно меньше, и устойчивость работы обеспечиваетс  с запасом . В случае по влени  выбегов во врем  торможени  врем  запрета реверса автоматически продлеваетс  после каждого выбега на врем  Т.

Устройство дл  управлени  шаговым двигателем содержит первый 1 и второй 2 элементы ИЛИ-НЕ, первый 3 и второй 4 элементы И-Щ, первый элемент ИЛИ 55 датчики 6 конечньж положений (объекта), второй элемент ИЛИ 7, одновибратор 8, третий элемент ИЛИ-НЕ 9, инвертор 10, первый 11 и второй 12 триггеры, четвертый 13 и п тый 14 элементы ИЛИ-НЕ, элемент ЗИ-2ИЛИ-НЕ 15, первый 16 и второй 17 элементы И, распределитель 18 импульсов , многоканальньй усилитель 19, шаговый двигатель 20, датчик 21 шага, одновибратор 22 с повторным запуском шины 23 и 24 синхронизирующих импульсов и шину Режим работы 25.

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии, когда двигатель 20 не отрабатывает шаги, на инверсном выходе одновибратора 22 находитс  высокий потенциал, что дает на выходах элементов ИЛИ-НЕ 13, 14 и 9 потенциалы логических нyлeйf независимо от состо ни  триггера 11. Эти потенциалы разрешают прохождение синхронизирующих , импульсов с шин 23 и 24 через элементы ИЛИ-НЕ 1 и 2.

Если на шине Режим работы установлен высокий потенциал, то логический ноль на выходе элемента ШШ- НЕ 9 остаетс  на прот жении всего процесса работы устройства. При этом импульсы синхронизации с шины 23 или 24 через элементы 1 или 2 и 3 или 4

приход т на один из установочных входов первого триггера 11 и управл ют его состо нием. Кроме того, импульсы через элемент ИЛИ 5 посту- пают на входы элементов И 16 и 17. До момента достижени  предельного положени  на выходе элемента ЗИ-2ШШ- НЕ . 15 имеетс  высокий потенциал и

импульсы синхронизации через соответствующий элемент И 16 или 17 проход т в распределитель 18 импульсов, ча выходе которого формируетс  временна  последовательность сигналов

5 соответственно правилу коммутации фаз двигател . Эти импульсы через многоканальный усилитель 19 поступа- .ют на запитку обмоток шагового двигател  20. Как только двигатель 20

0 отработает первый шаг по сигналу с одной ий шин 23 или 24, датчик 21 шага вырабатьшает импульс, который, поступив на вход одновибратора 22 с повторным запуском, вызьшает по вле5 ние логического нул  на его инвер с- ном выходе. Логический ноль на выходе однсвибратора 22 в сочетании с логическим нулем с одного из выходов триггера 11 приводит к по влению ло0 гической единицы на выходе элемента ИЛИ-НЕ 13 или 14,что запрещает прохождение импульса синхронизации через соответствующий элемент ИЛИ-НЕ 1 ,или 2. В результате этого в течение

5 времени Т,ц заблокировано прохождение импульсов синхронизации с шин 23 и 24 на отработку шагов в противоположном направлении (т.е. если выполн лась отработка шага условно 0 влево по сигналам с шины 24, то заблокировано поступление сигналов на отработку вправо по сигналам с шины 23,::и наоборот). Посто нна  вре- мени одновибратора выбрана из усло ВИЯ TOB f-- , где fpee - максималь - р«в

на  частота реверсировани  дл  данного двигател . Таким образом,учи- тьша  особенность работы одновибра50 торов с повторным запуском, если в течении времени , после отработки двигателем шага в одном из направлений приходит сигнал на реверс, то двигатель 20 на него не реагирует

55 (фиг.З). Кроме того, в случае по влени  выбегов в режиме торможени  ротора двигател  20 датчик 21 шага вырабатывает импульсы, которыеt поступив на вход одновибратора 22 с повторным запуском, продлевают врем  запрещени  реверса еще на Тв после каждого выбега. Таким образом, поступление импульсов синхронизации дл  отработки шагов в противополозк- ную сторону запрещено до тех пор, пока не закончатс  выбеги ротора. Как только объект, перемещаемый шаговым двигателем, достигает предела, соответствующий датчик 6 конечных положений вырабатьшает сигнал, который через элемент ИЛИ 7 проходит на входы одновибратора 8 и элемента ЗИ- 2ИЛИ-НЕ 15. При этом на выходе одно- вибратора 8 по вл етс  импульс, кото рьй переключает первый триггер 1 и записывает во второй триггер 12 предыдущее состо ние первого триггера П. Это приводит к тому, что на выходе элемента ЗИ-2ШШ-НЕ 15 сохран етс  высокий уровень, соответствующий элемент И закрываетс  и открываетс  другой элемент И, через который по окончании времени Т поступают импульсы синхронизации, запускающие двигатель в обратном направ- лении. Если последующие импульсы синхронизации продолжают поступать .дл  отработки шагов двигателем в том же направлении, что и до момента достижени  предела, то первый триггер 11 переключаетс  в предыдущее состо ние . При этом оба триггера II и 12 оказьтаютс  в одинаковом состо нии, что приводит к по влению на выходе элемента ЗИ-2Ш1И-НЕ 15 низкого уровн  , блокирующего прохождение сигналов через элементы И 16 и 17 в распределитель 18 импульсов, и работа шагового двигател  прекращаетс .

Если сигналы от датчиков 6 конечных положений через элемент ИЛИ 7 запускают одновибратор 8 в момент действи  импульса синхронизации, то первый триггер 11, управл емый данным импульсом по установочному входу , сохран ет свое состо ние, которое по сигналу одновибратора 8 записываетс  во второй триггер 12. Если в результате оба триггера I и 12 оказываютс  вновь в одинаковом состо нии, то на выходе элемента ЗИ-2ИЛИ-НЕ 15 по вл етс  низкий уровень , который запрещает прохождение импульсов синхронизации дл  отработки шагов двигателем в обратном направлении . Если триггеры 11 и 12 наход тс  в противоположных состо ни х

то на выходе элемента ЗИ-2ИЛИ-НЕ по вл етс  высокий уровень, который разрешает прохождение импульсов через соответствующий элемент И на за- питку обмоток двигател . Если на шине Режим работы 25 установлен низкий уровень, то прохождение импульсов синхронизации на установочные

входы первого триггера 11 блокируетс . В этом случае направление отработки шагов двигателем измен етс  на противоположное автоматически по достижению предельньк положений, поскольку измен ет свое состо ние первый триггер 11 при поступлении на его вход импульсов от одновибратора 8. При этом после импульса синхронизации , вызвавшего перемещение ротора и срабатывание одного из концевых датчиков 6, на выходе элемента ИПИ-НЕ 9 по вл етс  уровень логической единицы (фиг.4). Этот уровень в течение времени Т запрещает прохождение импульсов синхронизации че рез элементы ИЛИ-НЕ 1 и 2 в распределитель 18 с обеих гаин 23 и 24. В результате по вл етс  возможность зациклить в заданных пределах перемещение объекта, управл емого данным шаговым двигател1ем и обеспечить задержку реверса двигател  на минимально необходимое врем , при котором он реверсируетс  без потери синхронизма и устойчивости.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  управлени  шаговым

   двигателем, содержащее датчик конечных положений, последовательно соединенные распределитель импульсов, многоканальный усилитель и шаговый двигатель, первую и вторую шины синхронизирующих импульсов, первый и

   второй элементы И-НЕ, первые входы которых соединены с шиной Режим работы , а выходы первого и второго элементов И-НЕ соединены соответст венно с входом установки и входом

   сброса первого триггера, инверсный выход и информационный вход которого объединены, а пр мой выход первого триггера подключен к информационному входу в.торого триггера, пр мой и инверсный выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам элемента ЗИ-2ШШ-НЕ, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, выхоы которых соединены соответственно первым и вторым входами распредеител  импульсов, вторые входы первого и второго элементов И подключены к вькоду первого элемента ИЛИ,первый и второй выходы датчика конечных положений подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента ИЛИ., подключенного выходом к входу запуска одновибратора, выход которого соединен с входами синхронизации первого и второго триггеров, выход второго элемента ИЛИ подключен к третьему и четвертому входам элемента ЗИ-2ИЛИ-НЕ, п тый вход которого соединен с третьим входом первого элемента И:;;и с пр мым выходом первого триггера, инверсный выход которого соединен с шестым входом элемента ЗИ-2ИЛИ-НЕ и с. тр етьим входом второго элемента И, отличающее- с   тем, что, с целью повышени  надежности и быстродействи  устройства в режимах реверсировани , в него вве день датчик шага, первьШ, второй, третий, четвертый и п тый элементы ИЛИ-IiE, однов.ибратор с повторным запуском HHBjSpTOp, вход которого под .10

   15

   20

   25

   ключен к выходу второго элемента ИЛИ, выход шага подключен к входу запуска одновибратора с повторньпу запуском, подключенного выходом к первым входам третьего, четвертого и п того элементов ИЛИ-НЕ, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ-НЕ, с вторым входом второго элемента ИЛИ-НЕ и с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И-НЕ и к первому входу первого элемента ШШ, подключенного вторым входом к выходу второго элемента ИЛИ-НЕ и к второму входу второго элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ-НЕ, третий вход которого подключен к выходу инвертора , вторые входы четвертого и п того элементов ИЛИ-НЕ соединены соответственно с инверсным и пр мым выходами первого триггера, третьи входы первого и второго элементов ИЛИ- НЕ соединены соответственно с первой и второй шинами синхронизирующих импульсов .

   f/eg}ffl8iJ

   цаствта синхронизи/ нщил цмлумсов fcunxp ewap.miflfcuNfp.moM

   тиг.1

   Фиг. г