SU1698876A1 - Устройство дл программного управлени трехфазным шаговым двигателем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и может быть использовано дл  многопрограммного управлени  шаго/ вым электроприводом на базе трехфазных двигателей. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности путем исключени  избыточных состо ний и помеховых сигналов ча выходе устройства . В устройство дополнительно введены второй инвертор 7, элемент И-НЕ 8, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10. и одновиСратор 15 с новой совокупностью св зей, что позвол ет исклю-, чить адресную избыточность и тем самым устранить помеховые сигналы на выходах мультиплексоров 11-13 при одновременном исключении причин возможных сбойных ситуаций, так как при любом состо нии реверсивного двоичного счетчика И с модулем счета 8 на адресные входы мультиплексоров подаетс  только штатна  кодова  комбинаци . 1 табл., 2 ил. с. S (Л с О со 00 оо ч| о

Description

0М. /

Изобретение относитс  к автоматике и может быть использовано дл  многопрограммного управлени  шаговым электроприводом на базе трехфазного двигател .

Известно устройство дл  управлени  трехфазным шаговым двигателем, содержащее группу из трех мультиплексоров , адресные входы которых подключены к выходам соответствующих разр дов счетчика импульсов,- вход дл  задани  направлени  счета и счетный вход которого соединены с шиной реверса и тактовой шиной соответственно , а выходы разр дов св заны с выходами элемента И-НЕ,

Недостатком данного устройства  вл етс  низка  надежность. Дешифраци  посредством элемента И-НЕ только одного состо ни  (11) счетчика импульсов может привести к тому , что при случайном сбое счетчика и установке его, к примеру, в состо ние 12 соответствующий адресный код обусловит выборку и по вление нештатных кодовых комбинаций на выходах мультиплексоров, что может стать причиной аварийной ситуации, усугубл ющейс  при подаче следующих тактовых импульсов и переходе счетчика в состо ние 13, 11, 15 в случае пр мого счета. Аналогична  ситуаци  может иметь место и в режиме обратного счета.

Наиболее близким по достигаемому результату и технической сущности к предлагаемому устройству  вл етс  устройство дл  программного управлени  трехфазным шаговым двигателем, содержащее тактовую шину, шины реверса , управлени  режимом и выбора тактности коммутации, элемент ИЛИ, первый инвертор, элемент И, реверсиный двоичный счетчик, первый, второ и третий мультиплексоры, выходы которых  вл ютс  выходами устройства, первый информационный вход первого мультиплексора объединен с вторым информационным входом второго мультиплексора , третьим информационным входом третьего мультиплексора и подключен к шине управлени  режимом второй, третий и первый информационные входы соответственно первого, второго и третьего мультиплексоров св заны с общей шиной, третий, первый и второй информационные входы соответственно первого, второго и

0

5

0

5

третьего мультиплексоров подключены к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого св зан с шиной выбора тактности коммутации, второй вход соединен с выходом первого разр да реверсивного двоичного счетчика,- выход второго разр да которого подключен к первому входу элемента И, счетный вход и вход дл  задани  направлени  счета соединены с тактовой шиной и шиной реверса соответственно, а выход третьего разр да подключен к старшим адресным входам мультиплек- соров младшие адресные входы которых объединены.

Недостатком известного устройства  вл етс  низка  надежность при управлении трехфазным шаговым двигателем и работе счетчика в режиме пересчета на 6. Запись нул  либо числа 5 в счетчик выполн етс  по просечке, поступающей на вход разрешени  параллельной записи в том случае, когда на выходах второго и третьего разр дов счетчика по вл ютс  единичные потенциалы, что соответствует коду числа 6 (или 7). Явл  сь нештатным в случае управлени  трехфазным шаговым двигателем и поступа  на адресные входы мультиплексоров, этот код обуславливает по вление помеховых сигналов на выходах устройства. Особо усугубитьс  адресна  избыточность 5 может, к примеру, при обрыве линии записи информации в счетчик либо при подаче нулевого потенциала на шину в случае управлени  трехфазным шаговым двигателем.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности путем исключени  избыточных состо ний и помеховых сигналов на выходе устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  программного управлени  трехфазным шаговым двигателем , содержащее тактовую шину, шины реверса, управлени  режимом и выбора тактности коммутации, элемент ИЛИ, первый инвертор, элемент И, реверсивный двоичный счетчик, первый, второй и третий мультиплексоры,выходы которых  вл ютс  выходами устройства , первый информационный вход первого мультиплексора объединен с вторым информационным входом второго мультиплексора , третьим информационным входом третьего мультиплексора и подключен к шине управлени  режи0

0

5

0

5

5

мом, второй, третий и первый информационные входы соответственно первого, второго и третьего мультиплексоров св заны с общей шиной, тртий , первый и второй информационные входы соответственно первого, второ и третьего мультиплексоров подключены к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого св зан с шиной выбора тактности коммутации, второй вход соединен с выходом первого разр да реверсивного двоичного счетчика, вы хол второго разр ца которого подключен к первому входу элемента И учетный вход и вход дл  задани  направлени  счета соединены с тактовой шиной и шиной реверса соответственно, а выход третьего разр да подключен к старшим адресным входам мультиплексоров , младшие адресные входы которых объединены, дополнительно введены второй инвертор, элемент И-НЕ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и од- новибратор, вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ , выход подключен к входу разрешени  параллельной записи реверсивного двоичного счетчика, первый и второй информационные входы которого Подключены к шине реверса и объединены с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий информационный вход св зан с шиной высокого потенциала, счетный вход через первый инвертор соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого разр да реверсивного двоичного счетчика, выход третьего разр д которого св зан с третьим входом элемента И-НЕ и входом второго инвертора , выход которого подключен к второму входу элемента И, св занного S. своим выходом с младшим адресным входом первого мультиплексора.

При введении второго инвертора, элементов И-НЕ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и одновибратора с указанной новой совокупностью св зей с остальными элементами устройства вышеуказанные элементы про вл ют в своем взаимодействии новые свойства, обеспечивающие более высокую надежность. В устрой-, стве исключена присуща  известному решению адресна  избыточность, что позволило не только устранить помехо вые сигналы на выходах устройства, н

0

5

0

5

и предотвратить причины возникновени  сбойных ситуаций, так как при лю-- бом возможном состо нии реверсивного двоичного счетчика с модулем счета 3 на адресные входы мультиплексоров поцаетс  только штатна  кодова  комбинаци  ,

На фиг.1 представлена функциональна  схема устройства дл  программного управлени  трехфазным шаговым двигателем , на фиг.2 - временные диа-, t граммы его работы.

Устройство содержит тактовую шину 1, шины 2, 3 и А соответственно реверса , управлени  режимом и выбора тактности коммутации, элемент ИЛИ 5 первый 6 и второй 7 инверторы, элементы И-НЕ 8, И 9, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, первый 11, второй 12 и третий 13 мультиплексоры, реверсивный двоич- ный счетчик И и одновибратор 15, вход которого подключен к выходу элемента И-НЕ 8, выход св зан с входом разрешени  параллельной записи реверсивного двоичного счетчика И, первый и второй информационные входы и вход дл  задани  направлени  счета которого объединены с первым входом 0 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 и подключены к шине 2 реверса , третий информационный вход св зан с шиной высокого потенциала, счетный вход под-с ключей к тактовой шине 1 и через первый инвертор 6 соединен с первым входом элемента И-НЕ 8, второй вход которого св зан с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, второй вход которого подключен к выходу первого разр да реверсивного двоичного счетчика 1, выход второго разр да которого соединен с первым входом элемента И 9, выход которого подключен к младшим адресным входам (А) первого 11, второго 12 и третьего 13 мультиплексоров, второй вход соединен с выходом второго инвертора 7, вход которого св зан с третьим входом элемента И-НЕ 3, подключен к вы- о ходу третьего разр да реверсивного , двоичного счетчика I1 и объединен со старшими адресными входами (В) первого 1 1 , второго 12 и третьего 13 мультиплексоров , выходы которых  вл ютс  выходами устройства, первый информационный вход первого мультиплексора 11 объединен с вторым информационным входом второго мультиплексора 12, третьим информационным входом третье5

0

5

го мультиплексора 13 и подключен к шине 3 управлени  режимом, второй вход первого мультиплексора 11 св за с общей шиной и объединен с третьим и первым информационными входами соответственно второго 12 и третьего 13 мультиплексоров, третий информационный вход первого мультиплексора 11 объединен с первым и вторым инфор мационными входами соответственно второго 12 и третьего 13 мультиплексоров и подключен к выходу элемента ИЛИ 5, первый вход которого св зан с шиной 4 выбора тактности коммутации , а второй вход соединен с выходом первого разр да реверсивного двоичного счетчика 14.

Устройство дл  программного управлени  трехфазным шаговым двигателем работает следующим образом.

При подготовке устройства к работе реверсивный двоичный счетчик 14, обеспечивающий пересчет на 8, обну- л етс  (цели обнулени  стандартны и на чертеже не представлены), а к входным шинам 2, 3-й 4 реверса, управлени  режимом и выбора тактности коммутации в зависимости от требуемого режима коммутации и направлени  движени  прикладываютс  уровни потенциальных сигналов в соответствии с нижеприведенной таблицей. При подаче сигнала высокого уровн  на шину 2 реверса реверсивный двоичный счетчик 14 работает в режиме пр мого счета, суммиру  поступающие на его счетный вход тактовые импульсы с шины 1 и формиру  на своих разр дных выходах двоичное число, увеличивающеес  на единицу с каждым тактовым импульсом. Сигнал с выхода первого разр да реверсивного двоичного счетчика 14 поступает на второ вход элемента ИЛИ 5 и либо участвует в процессе потактного переключени  уровней потенциалов на определенных информационных входах мультиплексоров 11-13 (при низком уров- не сигнала на шине 4 и несимметричном шеститактном режиме коммутации) либо исключаетс  из этого процесса при подаче сигнала высокого уровн  на первый вход элемента ИЛИ 5 с шины 4 и тем самым поддержании посто-  нного единичного потенциала на вых де элемента ИЛИ 5 при симметричных трехтактных режимах коммутации.

0

5

0

5

0

5

0

5

Одновременно сигнал с выхода первого разр да счетчика 14 проходит и на второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, обуславлива  в случае пр мого счета по вление сигнала высокого уровн  на выходе этого элемента после поступлени  каждого четного тактового импульса на счетный вход счетчика 14, либо каждого нечетного тактового импульса в режиме обратного счета. Адресный код, поступающий на младшие (А) и старшие (В) адресные входы мультиплексоров 11-13 -и обеспечивающий поочередную выборку информационных входов мультиплексоров (т.е. определенных кодовых комбинаций в соответствии с вышеприведенной таблицей ) , формируетс  из сигналов, снимаемых с выхода элемента И 9 и выхода третьего разр да реверсивного двоичного счетчика 14, причем на первый вход элемента И 9 подаетс  сигнал с выхода второго разр да счетчика 14, в то врем  как на второй вход элемента И 9 поступает инвертированный с помощью элемента 7 сигнал с выхода третьего разр да счетчика 14. При подаче п того тактового импульса адресный код не мен етс  при полном отсутствии просечек по адресным входам мультиплексоров 11-13 а после прохождени  четвертого тактового импульса и по влени  сигнала высокого уровн  на выходе третьего разр да счетчика 14 элемент И 9 блокируетс  сигналом низкого уровн  с выхода второго инвертора 7.

С выхода первого инвертора 6 п тый тактовый импульс проходит через открытый элемент И-НЕ, на втором и третьем входах которого после подачи четвертого тактового импульса поддерживаютс  разрешающие сигналы высокого уровн . Своим окончанием, т.е. переходным из 0 в 1, п тый тактовый импульс запускает одновибра- тор 15, на выходе которого формируетс  отрицательный импульс, поступаю- щий на вход разрешени  параллельной записи счетчика 14 и записывающий в этот счетчик- число 7 при пр мом счете (после кратковременного пребывани  счетчика в состо нии 5). Следующим , т.е. шестым, тактовым им-, пульсом счетчик 14 обнул етс  и вышеизложенный процесс повтор етс  при отсутствии каких-либо просечек по

адресным входам мультиплексоров -i 11-13.

При изменении направлени  движени  путем подачи сигнала низкого уровн  на шину 2 реверса счетчик И начинает работать в режиме обратного счета, уменьша  свое содержимое на единицу.с каждым тактовым импульсом . После достижени  нулевого состо ни  счетчик И по следующему тактовому импульсу перейдет в состо ние 7, при котором на всех его раз-- р дах выходах будут присутствовать сигналы высокого уровн , и очередной проинвертированный тактовый импульс пройдет через открытый элемент И-НЕ на вход одновибратора 15, обусловив своим окончанием запуск одно- вибратора.

В счетчик 14 при этом после кратковременной установки в состо ние 6 запишетс  число k, не измен ющее кодовую комбинацию (Ю) на адресных входах мультиплексоров. При подаче следующих тактовых импульсов происходит дальнейшее корректное изменение адресного кода и тем самым считывание информационных входов мультиплексоров 11-О в обратной последовательности , обеспечивающее вращение ротора шагового двигател  в противоположном направлении.

При случайном сбое счетчика И и установке его, к примеру, в состо ние 6 при пр мом либо 5 при обратном счете адресный код, снимаемый с выхода элемента И 9 и выхода третьего разр да счетчика И, продолжает оставатьс  штатным, не вызыва  по влени  избыточных состо ний по выходам устройства и исключа  тем самы возможные у известного устройства сбойные ситуации. Кодовые комбинации на выходах мультиплексоров останутс  штатными даже в случае обрыва цепи разрешени  параллельной записи счетчика k, когда обнуление последнего будет происходить по каждому восьмому тактовому импульсу.

Таким образом, изобретение обладает , в сравнении с известным более высокой надежностью за счет исключени  нештатных адресных кодовых комбинаций , которые не только привод т к по влению помеховых сигналов на выходах устройства, но и в р де случаев могут обусловить сбойную либо аварийную ситуацию.

3876 10

Устройство может быть реализовано на широко распространенных микросхемах серии К155, при этом в качестве реверсивного двоичного счетчика можно использовать счетчик К155 ИЕ7 с соответствующей организацией счетного входа, первый и второй инверторы , элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, эле- Ю менты И-НЕ и И реализуютс  на двух микросхемах К15 ЛП5 и К155 ЛА4, в качестве одновибратора используетс  1/2 микросхемы К155 АГЗ.

15Фо-рмула изобретени 

0

5

0

5

Устройство дл  программного управлени  трехфазным шаговым двигателем , содержащее тактовую шину, шины реверса, управлени  режимом и выбора тактности коммутации, элемент ИЛИ, первый инвертор, элемент И, реверсивный двоичный счетчик, первый, второй и третий мультиплексоры , выходы которых  вл ютс  выходам ,-, устройства, первый информационный вход первого мультиплексора объединен с вторым информационным входом второго мультиплексора, третьим информационным входом третьего мультиплексора и подключен к шине управлени  режимом, второй, третий и первый информационные входы соответственно первого, второго и третьего мультиплексоров св з-ны с общей шиной , третий, первый и второй информационные входы соответственно первого , второго и третьего мультиплексоров подключены к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого св зан с шиной выбора тактности коммутации, второй вход соединен с выходом первого разр да реверсивного двоичного счетчика, выход второго разр да которого подключен к первому входу элемента И, счетный вход и вход дл  задани  направлени  счета соединены с тактовой шиной и шиной реверса соответственно , а выход третьего разр да подключен к старшим адресным входам мультиплексоров, младшие адресные входы которых объединены, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности путем исключени  избыточных состо ний и помеховых сигналов на выходе устройства , введены второй инвертор, элемент И-НЕ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и одновибратор, вход которого

0

5

0

5

соединен с выходом элемента И-НЕ, выход подключен к входу разрешени  параллельной записи реверсивного двоичного счетчика, первый и второй информационные входы которого подключены к шине реверса и объединены с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий информационный вход св зан с шиной высокого потенциала , счетный вход через первый инвертор соединен с первым входом элемента И-HEj второй вход которого

подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого разр да реверсивного двоичного счетчика, выход третьего разр да которого св зан с третьим входом элемента И-НЕ и входом второго инвертора, выход которого подключен к второму входу элемента И, св занного выходом с младшим адресным входом первого мультиплексора .

Or

То же

0-7 1

То же

О

1

То же

0-7

То же

о ж е

о же

Трехтактна  коммутаци  (пр мой ход) 2-3-1-2.,, ,

Трехтактна  коммутаци  (пр мой ход) 12-23-31-12...

Шеститактна  коммутаци  (обратный ход) 1-13-3-32-2-21-1 ...

же

же

Трехтактна  коммутаци  (обратный ход) 2-1-3-2...

Трехтактна  коммутаци  (обратный ход) 21-1 3-32-21...

Tf

гг тз rv

1W)

fff/f)

2f(W-Z) 22(Pf-V} 25(fffJ

24(9) L

25(8) 26(15)

ТУ rs 77

fat. Z

Claims (1)

1. Устройство для программного управления трехфазным шаговым двигателем, содержащее тактовую шину, шины реверса, управления режимом и выбора тактности коммутации, элемент ИЛИ, первый инвертор, элемент И, реверсивный двоичный счетчик, первый, второй и третий мультиплексоры, выходы которых являются выходами устройства, первый информационный вход первого мультиплексора' объединен с' вторым информационным входом второго мультиплексора, третьим информационным входом третьего мультиплексора и подключен к шине управления режимом, второй, третий и первый информационные входы соответственно первого, второго и третьего мультиплексоров связаны с общей шиной, третий, первый и второй информационные входы соответственно первого, второго и третьего мультиплексоров подключены к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого связан с шиной выбора тактности коммутации, второй вход соединен с выходом первого разряда реверсивного двоичного счетчика, выход второго разряда которого подключен к первому входу элемента И, счетный вход и вход для задания направления счета соединены с тактовой шиной и шиной реверса соответственно, а выход третьего разряда подключен к старшим адресным входам мультиплексоров, младшие адресные входы которых объединены, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения избыточных состояний и помеховых сигналов на выходе устройства, введены второй инвертор, элемент И-НЕ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и одновибратор, вход которого и 1698876 соединен с выходом элемента И-НЕ, вы ход подключен к входу разрешения па· раллельной записи реверсивного двоичного счетчика, первый и второй информационные входы которого подключены к шине реверса и объединены с первым входом элемента ИСКЛЮ|ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий информационный вход связан с шиной высокого потенциала, счетный вход через первый инвертор соединен с первым входом элемента И-НЕ/ второй вход которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮ ЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого разряда реверсивного двоичного счетчика, выход третьего разряда которого связан с третьим входом элемента И-НЕ и входом второго инвертора, выход которого подключен к второму входу элемента И, связанного выходом с младшим адресным входом первого мультиплексора.

   •Такт Входные ши ны Выходы счетчика 14· Адресный КОД Режим работы ШД h 1 4 3 .11.. 4 2 „11..... ^в I А . 0 0 1 1 0 0 0 0 0 Шеститактная 1 0 0 1 0 0 коммутация 2 0 1 0 0 1 (прямой ход) 3 0 1 1 0 1 1-12-2-23-3“' l· * 1 0 0 1 0 -31-1... г 5 1 0/1. 1 1 0 ^: 6 0 0 0 0 0 7 0 0 1 0 0

   °т7 1 0 1 То же То же Трехтактная коммутация (прямой ход) 2-3-1-2... 0-7 1 1 1 То же То же Трехтактная коммутация (прямой ход) 12-23-31-12... 0 0 1 0 0 0 0 0 0 Шеститактная ком- 1. 1 1 1 1 1 0 мутация (обрат- 2 1 1/0 0 1 0 ный ход) 3 0 1 1 0· 1 1-13-3-32-2- 4 • 0 1 0 0 1 -21-1... 5 0 0 1 0 0 6 0 0 0 0 0 7 1 1 1 1 0

   0-7 1 0 0 То же То же _л Трехтактная коммутация (обратный ход) 2-1-3-2... . 0-7 1 1 0 То же То же Трехтактная ком-