SU1718187A1

SU1718187A1 - Устройство дл программного управлени @ -фазным шаговым двигателем

Info

Publication number: SU1718187A1
Application number: SU904804474A
Authority: SU
Inventors: Ваган Шаваршович Арутюнян; Ашот Завенович Мурадян; Грант Багратович Мнацаканян; Сурен Акопович Манукян
Original assignee: Ереванский политехнический институт им.К.Маркса
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1992-03-07

Abstract

Изобретение относитс к автоматике и может быть использовано дл управлени станками, оснащенными шаговыми приводами подач. Цель - упрощение и повышение надежности устройства. Дл этого в устройство , содержащее нереверсивный и реверсивный двоичные счетчики, сумматор кодов, первый и второй элементы ИЛИ, введены Изобретение относитс к области автоматики и может быть использовано дл управлени станками, оснащенными шаговыми приводами подач. Известно устройство дл программного управлени m-фазным шаговым двигателем , содержащее блок задани программ, подключенный выходами через первый и второй счетчики к входам сумматора кодов, первый инвертор и m мультиплексоров, выходы которых подключены к фазным обмоткам двигател , управл ющие входы соединены между собой и с выходами старших разр дов второго счетчика, выход переноса сумматора кодов соединен с 1,2,3,..,, nri-ым информационным входом соответственно 2.3т, 1-го мультиплексоров, а чепервый и второй мультиплексоры 2 на 1, дешифратор, а в каждом из каналов управлени - элемент И, первые информационные входы первого и второго мультиплексоров соединены с выходами второго и первого элементов ИЛИ, вторые информационные входы первого и второго мультиплексоров подключены к выходам первого и второго элементов ИЛИ соответственно , управл ющие входы первого и второго мультиплексоров соединены с выходом второго старшего разр да реверсивного двоичного счетчика, выход первого мультиплексора соединен с первыми входами элементов И всех нечетных каналов, а выход второго мультиплексора соединен с первыми входами элементов И всех четных каналов, входы дешифратора соединены с выходами с второго по последний старших разр дов реверсивного двоичного счетчика, в выходы дешифратора - с вторыми входами элементов И соответствующих каналов, выходы которых соединены с усилител ми мощности данных каналов. 6 ил. Ё рез инвертор - с 1,2,3,..., m-ым информационным входом соответственно 1,2.3m-ro мультиплексоров, а третьи информационные входы мультиплексоров подключены к шине нулевого потенциала. Недостатками этого устройства вл ютс низка точность отработки дробных шагов , низкий создаваемый момент на валу двигател и небольшой коэффициент дроблени . Наиболее близким к изобретению вл етс устройство дл программного управлени т-фазным шаговым двигателем, где m 4,6,8,..., - четное число, содержащее нереверсивный двоичный счетчик, счетный вход, входы управлени реверсом и установки в О которого соединены с шиной высокочаVJ 00 00 4J

Description

стотных импульсов тактировани , реверсивный двоичный счетчик, входы которого соединены с шинами низкочастотных импульсов тактировани , реверса и установки в нулевое исходное состо ние, сумматор кодов , перва группа входов которого соединена с выходами нереверсивного двоичного счетчика, а втора группа входов - с выходами младших разр дов реверсивного двоичного счетчика, первый элемент ИЛИ, входы которого через первый и второй элементы НЕ соединены соответственно с выходами переноса сумматора кодов и с первым старшим разр дом реверсивного двоичного счетчика, второй элемент ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходом переноса сумматора кодов и с первым старшим разр дом реверсивного двоичного счетчика, а в каждом канале управлени ,- усилитель мощности, выходом подключенный,к соответствующей фазной

обмотке шагового двигател .

Недостатком этого устройства вл ют-с сложность схемы, обусловленна содержанием в каждом канале мультиплексоров с т-информационными входами, низка надежность работы.

Цель изобретени - упрощение и повышение надежности.

Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл программного управлени гп-фазным двигателем, где m 4,6,8,..., - четное число, содержащее нереверсивный двоичный счетчик, вход которого соединен с шиной высокочастотных импульсов тактировани , реверсивный двоичный счетчик, счетный вход, входы управлени реверсом и установки в О которого соединены с шинами низкочастотных импульсов тактировани , реверса и установки в нулевое исходное состо ние, сумматоров кодов, перва , группа входов которого соединена с выходами нереверсивного счётчика, а втора группа входов, - с выходами младших разр дов реверсивного двоичного счетчика, первый элемент ИЛИ, входы которого через первый и второй элементы НЕ соединены соответственно с выходом переноса сумматора кодов и с первым старшим разр дом реверсивного двоичного счетчика, второй элемент ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходом переноса сумматора кодов и с первым старшим разр дом реверсивного двоичного счетчика, а в каждом выходном канале управлени - усилитель мощности, выходом подключенный к соответствующей фазной обмотке шагового двигател , введены первый и второй мультиплексоры 2 на Г, дешифратор,« в каждом из каналов управлени - логический

элемен7 И, первые информационные входы первого и второго мультиплексоров соединены с выходами второго и первого элементов ИЛИ, вторые информационные входы

первого и второго мультиплексоров подключены к выходам первого и второго элементов ИЛИ соответственно, управл ющие входы первого и второго мультиплексоров соединены с выходом второго старшего раз0 р да реверсивного двоичного счетчика, выход первого мультиплексора соединен с первыми входами элементов И всех нечетных каналов, а выход второго мультиплексора соединен с первыми входами элементов

5 И всех четных каналов, входы дешифратора соединены с выходами с второго по последний старших разр дов реверсивного двоичного счетчика, а выходы дешифратора - с вторыми входамигэлементов И соответству0 ющих каналов, выходы которых соединены с усилител ми мощности данных каналов,

На фиг. 1 - 3 представлены функциональные схемы устройства соответственно при управлении 4-х, 6-и, 8-и фазными шаго5 выми двигател ми: на фиг. 4 - 6 - временные диаграммы коммутации фазных токов двигателей (а) и номограммы результирующих моментов двигателей (б).

Устройство содержит нереверсивный

0 двоичный счетчик 1, вход которого соединен с шиной высокочастотных импульсов тактировани fB, реверсивный двоичный счетчик 2, входы которого соединены с шинами низкочастотных импульсов тактирова-

5 ни TH, реверсировани Реверс и установки в исходное нулевое состо ние, Установка в О, сумматор кодов 3, перва группа входов которого соединена с выходами нереверсивного счетчика 1, втора

0 группа входов - с выходами младших разр дов реверсивного двоичного счетчика 2, первый элемент ИЛИ 4, входы которого Через первый 5 и второй 6 элементы НЕ соединены соответственное выходом переноса

5 сумматора кодов 3 и с первым старшим разр дом реверсивного двоичного счетчика 2, второй элемент ИЛИ 7, входы которого соединены соответственно с выходом переноса сумматора кодов 3 и с первым старшим разр дом реверсивного двоичного счетчика 2,

0 мультиплексоры 8 и 9, информационные входы которых соединены соответственно с выходами первого 4 и второго 7 элементов ИЛИ, управл ющие входы - с выходом первого старшего разр да реверсивного сче

& чика 2, а выходы - с первыми входами элементов И 10 четных и нечетных каналов, дешифратор 11, входы которых соединены с выходами с второго по последний старших разр дов реверсивного счетчика 2, а выходы - с вторыми входами элементов И 10 соответствующих каналов, усилители мощности 12,.выходы которых соединены с выходами элементов И 10 соответствующих каналов, а выходы - с фазными обмотками 13 двигател .

Устройство работает следующим образом .

Тактова последовательность высокочастотных импульсов ft, непрерывно поступает на вход нереверсивного счетчика 1. работающего на суммирование. После подачи импульса Установка в О устройство устанавливаетс в исходное состо ние. При этом на всех разр дных выходах счетчика 2 имеютс нулевые логические потенциалы, на выходах переноса сумматора кодов 3 и элемента ИЛИ 7 присутствуют нулевые потенциалы , а на выходах элементов НЕ 5, НЕ 6 и ИЛИ 4 - единичные потенциалы. На первом и последнем выходах дешифратора 11 имеютс единичные потенциалы, а на всех остальных его выходах - нулевые потенциалы . В результате нулевого потенциала на выходе второго старшего разр да счетчика 2 выбираютс первые информационные входы мультиплексоров 8 и 9.

В этом состо нии устройства через последнюю 13.т фазу двигател протекает номинальный ток JH, а во всех остальных фазах токи отсутствуют.

Если к шине устройства прикладываетс единичный потенциал, то счетчик 2 настраиваетс на режим суммировани и обеспечивает пр мой пор док переключени фаз двигател , При этом с поступлением на вход счетчика 2 низкочастотных импульсов тактировани fH на его выходах младших разр дов формируютс двоичные коды, которые, суммиру сь с аналогичными выходными кодами счетчика 1 на выходе переноса сумматора кодов 3. создают высокочастотные ШИМ-сигналы. Эти ШИМ-сиг- налы, проход через элемент И 10,1 и усилитель 12.1 первого канала, создают в первой фазе 13.1 двигател линейно-ступенчато нарастающий ток (при номиналь- нрм токе 1Н в последней m-ой фазе и нулевых токах в остальных фазах).

После переполнени младших разр - дов счетчика 2 на выходе первого разр да его старших разр дов по вл етс , единичный потенциал. Благодар этому в такт формировани кодов на выходах младших разр дов счетчика 2 в первой фазе 13.1 двигател устанавливаетс номинальный ток 1н. а в m-ой фазе - линейно-ступенчато спадающий ток (при нулевых токах - в остальных фазах}.,.

После повторного переполнени младших разр дов счетчика 2 единица по вл етс на выходе второго его старшего разр да. Это приводит к выборке вторых информаци- 5 онных выходов мультиплексоров 8 и 9 и к выборке первых двух выходов дешифратора 11. Благодар этому при нулевом потенциале первого старшего разр да счетчика 2 через первую фазу 13.1 двигател продолжает

0 протекать номинальный ток IH. во второй фазе 13.2 формируетс линейно-ступенчато нарастающий ток, а при единичном потенциале первого старшего разр да счетчика 2 в первой фазе формируетс линейно-сту5 пенчато спадающий ток, во второй фазе устанавливаетс номинальный ток н (при нулевых токах - в остальных фазах).

Дальнейшее функционирование устройства заключаетс в том, что в последую0 щих тактах работы поочередно выбираютс последующие пары выходов (2,3 - 3,4 - 4.5 - ..дешифратора 11, в соответствии с чем разрешение получают другие пары элементов И 10. В результате этого линейно-сту5 пенчато нарастающие и спадающие токи создаютс в последующих парах фаз двигател . Вектор результирующего момента на валу двигател описывает m-угольную номограмму по полю двигател и, в соответст0 вии с этим, его ротор отрабатывает заданное число дробных шагов.

Реверсирование двигател осуществл етс приложением к шине Реверс нулевого потенциала и созданием режима

5 вычитани счетчика 2. Коэффициент дроблени основного шага двигател определ етс выражением К 2пИ , где число младших разр дов счетчика 2 и число разр дов счетчика 1.

0 Число старших разр дов счетчика 2 определ етс выражением Р 2 + log2m/2, где m - число фаз двигател . А число выходов дешифратора равно числу фаз двигател т. Количество уровней модул ции токов

5 в фазах равно 2П. Частота импульсов fB. подаваемых на вход счетчика 1, выбираетс , исход из величины электромагнитной посто нной времени данного двигател . А частота импульсов fH, подаваемых на вход

0 счетчика 2, выбираетс в соответствии с требуемой скоростью вращени ротора двигател .

Таким образом, предлагаемое устройство имеет более простую логическую структу5 ру, поскольку в нем вместо сложных мультиплексоров с т-информационными входами в каждом канале используютс самые простые логические элементы И в сочетании с двум элементарными мультиплексорами 2 на 1 и несложным

дешифратором. Это упрощение повышает надежность работы устройства.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и Устройство дл программного управле- ни m-фазным шаговым двигателем, где т 4,6,8,..., - четное число, содержащее нереверсивный двоичный счетчик, вход которого соединен с шиной высокочастотных импульсов тактировани , реверсивный двоичный счетчик, счетный вход, входы управлени реверсом и установки в О которого соёди нены соответственно с шинами низкочастотных импульсов тактировани ,реверса и установки в нулевое исходное состо ние сумматор кодов, перва группа входов.кото- рого соединена с выходами нереверсивного двоичного счетчика, а втора Группа входов - с выходами младших разр дов, реверсивного двоичного счетчика, первый элемент ИЛИ, входы которого через первый и второй элементы НЕ соединены соответственно с выходом переноса сумматора кодов и с первым старшим разр дом реверсивного двоичного счетчика, второй элемент ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходом переноса сумматора кодов и с первым старшим разр дом реверсивного двоичного счетчика, а в каждом выходном канале управлени - усилитель мощности, выходом подключени к соответствующей фазной обмотке шагового двигател , о т л и ч а ю щ е е с тем, что, с целью упрощени и повышени надежности , введены первый и второй мультиплексоры 2 на Г, дешифратор, а в каждом из каналов управлени - элемент И, первые информационные входы первого и второго мультиплексоров соединены с выходами второго и первого элементов ИЛИ, вторые информационные входы первого и второго мультиплексоров подключены к выходам первого и второго элементов ИЛИ соответственно , управл ющие входы первого и второго мультиплексоров соединены с выходом второго старшего разр да реверсивного двоичного счетчика, выход первого мультиплексора соединен с первыми входами элементов И всех нечетных каналов, а выход второго мультиплексора соединен с первыми входами элементов И всех четных каналов, входы дешифратора соединены с выходами с второго по последний старших разр дов реверсивного двоичного счетчика, а выходы дешифратора - с вторыми входами элементов И соответствующих каналов, выходы которых соединены с усилител ми мощности данных каналов.

НЯ.Р стг ст. 2

т,

. ги Фаг,1

.-Тл

AS.

7cm

11

.-Тл

AS.

ч/,

7cm О

«о

РК

И

fw

«

ч

S3

I

«

2Ф

s

/ Ч

/

S

а

2ф

Цф

/ У

S

s А,

-7ф

6ф

Claims

Формула изобретения

Устройство для программного управле- 5 ния m-фазным шаговым двигателем, где m = =4,6,8,..., четное число, содержащее нереверсивный двоичный счетчик, вход которого соединен с шиной высокочастотных импульсов тактирования, реверсивный двоичный 1С счетчик, счетный вход, входы управления реверсом и установки в О которого соединены соответственно с шинами низкочастотных импульсов тактирования,реверса и установки в нулевое исходное состояние, 1Е сумматор кодов, первая группа входов.которого соединен^ с выходами нереверсивного . двоичного счетчика, а вторая группа входов - с выходами младших разрядов, реверсивного двоичного счетчика, первый 20 элемент ИЛИ,-входы которого через первый й второй элементы НЕ соединены соответственно с выходом переноса сумматора кодов и с первым старшим разрядом реверсивного двоичного счетчика, второй 25 элемент ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходом переноса сумматора кодов и с первым старшим разрядом реверсивного двоичного счетчика, а в каж дом выходном канале управления - усилитель мощности, выходом подключения к соответствующей фазной обмотке шагового двигателя, о т л и ч ающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, введены первый и второй мультиплексоры ”2 на Г, дешифратор, а в каждом из каналов управления - элемент И, первые информационные входы первого и второго мультиплексоров соединены с выходами второго и первого элементов ИЛИ, вторые информационные входы первого и второго мультиплексоров подключены к выходам первого и второго элементов ИЛИ соответственно, управляющие входы первого и второго мультиплексоров соединены с выходом второго старшего разряда реверсивного двоичного счетчика, выход первого мультиплексора соединен с первыми входами элементов И всех нечетных каналов, а выход второго мультиплексора соединен с первыми входами элементов И всех четных каналов, входы дешифратора соединены с выходами с второго по последний старших разрядов реверсивного двоичного счетчика, а выходы дешифратора - с вторыми входами элементов И соответствующих каналов, выходы которых соединены с усилителями мощности данных каналов.

J

13.6

Гл 21 \Мл.р. Ст. 2 Стари/, р-ды

Ст2 Мл.р. Cm. разряды ΐφ ι t

S I

Аиг.О

________ /—А i 1 ............... Ζ~~~\ *1 . ...................../ \ .... 't ’ __________________________ . *t — . ............_................ х . X i ΞΧ_._..... / \ 7

ft ϊ

Фаг. 6

Составитель А. Исправникова Редактор И. Ванюшкина Техред М.Моргентал Корректор 0· Кундрик

Заказ 881 Тираж · Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101