SU970325A1

SU970325A1 - Feedback signal shaper for stepping motor control device

Info

Publication number: SU970325A1
Application number: SU813282210A
Authority: SU
Inventors: Леонид Борисович Коц; Вячеслав Владимирович Чулючкин; Анатолий Александрович Анашкин; Вячеслав Григорьевич Токарев; Валентин Серафимович Дрогайцев
Original assignee: Предприятие П/Я А-7555
Priority date: 1981-04-29
Filing date: 1981-04-29
Publication date: 1982-10-30

Description

Изобретение относится к автомати-ке и может быть использовано в.устройствах управления шаговыми двигателями.The invention relates to automaticke and can be used in stepper motor control devices.

Известен датчик обратной связи для шагового двигателя, содержащий распределитель импульсов, элементы И, элементы ИЛИ,триггеры и блок сравнения [1 ].A known feedback sensor for a stepper motor, comprising a pulse distributor, AND elements, OR elements, triggers and a comparison unit [1].

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности классификации причины отказа шагового привода.A disadvantage of the known device is the inability to classify the causes of failure of the stepper drive.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является формирователь сигнала связи для устройства управления шаговым двигателем, содержащий элемент ИЛИ, распределитель импульсов, выходы которого подключены к соответствующим обмоткам шагового двигателя, последовательно с которыми включены датчики тока, выходами соединенные с первыми входами соответствующих компараторов, вторые входы которых подключены к выходу источника .порогового напряжения, а выходы - к соответствующим входам блока контроля, импульсный вход которого соединен с входом распределителя импульсов, а выход - с первым выходом формирователя [2].Closest to the proposed technical essence is a signal driver for a stepper motor control device, comprising an OR element, a pulse distributor, the outputs of which are connected to the corresponding windings of the stepper motor, current sensors are connected in series, the outputs are connected to the first inputs of the respective comparators, and the second inputs which are connected to the output of the threshold voltage source, and the outputs to the corresponding inputs of the control unit, the pulse input of which connected to the input of the pulse distributor, and the output - with the first output of the shaper [2].

- Известный формирователь характеризуется недостаточными Функциональными возможностями, поскольку по контрольной информации невозможно определить произошел ли сбой распределителя импульсов, при котором привод не теряет работоспособности, или же произошел обрыв в цепи одной из фаз двигателя, при котором шаговый привод уже не может использоваться.- The well-known shaper is characterized by insufficient Functional capabilities, since it is impossible to determine from the control information whether the pulse distributor has failed, in which the drive does not lose operability, or if there is an open circuit in one of the motor phases, in which the step drive can no longer be used.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей Формирователя.The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the Shaper.

Указанная цель достигается тем, что в формирователь введены блоки сравнения по модулю два, элемент задержз 970325 кй, первый и второй элементы И и RSтриггер, S -вход которого подключен ₍ к выходу первого элемента И, первым входом соединенного с выходом элемента ИЛИ, а инверсный выход - к второму 5 выходу формирователя и к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с первым входом датчика, а выход - с входом распределителя импульсов и через элемент задержки - ¹⁰ с вторым входом первого элемента И, причем первые входы блоков сравнения по модулю два подключены к соответствующим выходам распределителя импульсов, вторые входы - к выходам соответ-'⁵ствующих компараторов, а выходы - к входам элемента ИЛИ и к третьим выходам Формирователя, второй вход которого соединен сR-входом RS -триггера.This goal is achieved by the fact that the composer contains modulo two comparison blocks, a delay element 970325 ky, first and second elements I and RS trigger, the S input of which is connected ₍ to the output of the first element And, the first input connected to the output of the OR element, and inverse the output is to the second 5th output of the driver and to the first input of the second AND element, the second input of which is connected to the first input of the sensor, and the output to the input of the pulse distributor and through the delay element, ¹⁰ to the second input of the first And element, and the first inputs of the blocks are compared Two modules are connected to the corresponding outputs of the pulse distributor, the second inputs to the outputs of the corresponding ⁵ comparators, and the outputs to the inputs of the OR element and the third outputs of the Shaper, the second input of which is connected to the R-input of the RS-flip-flop.

На чертеже приведена функциональная 20 электрическая схема формирователя.The drawing shows a functional 20 electrical circuit of the shaper.

Формирователь включает обмотки 1 шагового двигателя, распределитель 2 импульсов, датчики 3 тока, компараторы 4, источник 5 порогового напряже- 25 ния, блок 6 контроля, блоки 7 сравнения по модулю, элемент ИЛИ 8, первый элемент И 9,RS-триггер 10, второй элемент И 11 и элемент 12 задержки.The shaper includes windings of 1 stepper motor, 2 pulse distributor, current sensors 3, comparators 4, threshold voltage source 5, control unit 6, module comparing units 7, OR element 8, first element I 9, RS-trigger 10, the second element And 11 and the element 12 delay.

Формирователь работает следующим зо образом.The shaper works as follows.

В исходном состоянии под током находится четное или нечетное количество обмоток шагового двигателя, т.е. постоянное напряжение с соответствую- ₃₅щих выходов распределителя 2 импульсов приложено к соответствующим обмоткам-1 двигателя. При этом с выходов компараторов 4, соответствующих включенным обмоткам двигателя, вырабатывается сигнал 1, а с выходов компараторов 4, соответствующих выключенным обмоткам, вырабатывается сигнал 0. Эти сигналы поступают на входы блока 6 контроля, на импульсный вход которого поступают входные импульсы распределителя 2 импульсов, и при сбое распределителя 2 импульсов возбуждается контрольный выход блока 6. контроля.In the initial state, an even or odd number of windings of a stepper motor is under current, i.e. DC voltage from the corresponding ₃₅ outputs of the 2 pulse distributor is applied to the corresponding motor windings-1. In this case, a signal 1 is generated from the outputs of the comparators 4, corresponding to the switched-on motor windings, and a signal 0 is generated from the outputs of the comparators 4, corresponding to the turned-off windings. These signals are fed to the inputs of the control unit 6, to the pulse input of which the input pulses of the pulse distributor 2 are received, and if the distributor of 2 pulses fails, the control output of the control unit 6 is excited.

Кроме того, выходные сигналы компараторов 4- поступают на одни из входов блоков 7 сравнения по модулю два, на другие входы которого поступают сигналы с соответствующих выходов распределителя 2 импульсов. Если на .соответствующем выходе распределителя присутствует сигнал логической единицы, то соответствующая обмотка дви гателя должна быть включена и на выходе соответствующего компаратора также должен быть сигнал логической единицы. Блок сравнения по модулю, два вырабатывает сигнал логического нуля при равенстве входных сигналов и сигнал логической единицы при неравенстве входных сигналов. При отсутствии обрыва в цепи одной из обмоток двигателя на входах блоков 7 присутствуют разные сигналы - сигналы.логического нуля, если соответствующая обмотка выключена, и сигналы логической единицы, если соответствующая обмотка включена. Таким образом, на выходах блоков 7 находятся сигналы логического нуля/ а выходные сигналы элемента ИЛИ 8 и элемента И 9 равны логическому нулю. При этом RS-триггер 10 находится в состоянии Q- 0, Q - 1, что соответствует исправному состоянию схемы.In addition, the output signals of the comparators 4– are supplied to one of the inputs of the comparison blocks 7 modulo two, to the other inputs of which signals from the corresponding outputs of the pulse distributor 2 are received. If a logic unit signal is present at the corresponding output of the distributor, then the corresponding motor winding must be switched on and the logic unit signal must also be at the output of the corresponding comparator. The comparison unit modulo two generates a logic zero signal when the input signals are equal and a logical unit signal when the input signals are inequality. In the absence of a break in the circuit of one of the motor windings at the inputs of blocks 7, there are different signals — logical zero signals if the corresponding winding is turned off, and signals of a logical unit if the corresponding winding is turned on. Thus, at the outputs of blocks 7 are signals of logical zero / and the output signals of the element OR 8 and the element And 9 are equal to logical zero. In this case, the RS-trigger 10 is in the state of Q-0, Q-1, which corresponds to the operational state of the circuit.

, При обрыве в цепи одной из обмоток двигателя перестает протекать ток и на выходе соответствующего компаратора появляется сигнал логического нуля при сигнале логической единицы с соответствующего выхода распределителя. На выходе соответствующего блока 7 устанавливается сигнал логической единицы, который через элемент ИЛИ 8 и элемент И 9 устанавливает RS-триггер 10 в состояние а ^ά 1, Q = 0, что возбуждает второй контрольный выход формирователя и приводит к блокировке элемента И 11. При этом входные импульсы перестают подаваться через элемент И 11 на вход распределителя 2 импульсов. На выходах блоков 7 устанавливается код, соответствующий оборванной фазе. Элемент 12 задержки служит для задержки прохождения сигнала с выхода элемента ИЛИ 8 на R-вход триггера 10. Это необходимо, так как ток в обмотках нарастает с запаздыванием относительно изменения выходных сигналов распределителя 2 из-за индуктивности обмотки двигателя. Следовательно, на вход RS-триггера 10 поступает сиг нал, соответствующий установившемуся значению токов обмоток. Для приведения формирователя в исходное состояние после ремонта в цепи оборванных обмоток двигателя, на Й-вход триггера 10 подается сигнал Сброс., When one of the motor windings breaks in the circuit, the current stops flowing and a logical zero signal appears at the output of the corresponding comparator with a logical unit signal from the corresponding output of the distributor. At the output of the corresponding block 7, a signal of a logical unit is established, which, through the OR element 8 and the And 9 element, sets the RS-trigger 10 to the state a ^ά 1, Q = 0, which excites the second control output of the former and blocks the And 11 element. input pulses cease to be supplied through the element And 11 to the input of the distributor 2 pulses. At the outputs of blocks 7, a code corresponding to the dangling phase is set. The delay element 12 serves to delay the passage of the signal from the output of the OR element 8 to the R-input of the trigger 10. This is necessary, since the current in the windings increases with a delay relative to the change in the output signals of the distributor 2 due to the inductance of the motor winding. Consequently, a signal corresponding to the steady-state value of the winding currents is input to the input of the RS flip-flop 10. To bring the former to its original state after repair in the circuit of dangling motor windings, a Reset signal is sent to the-input of trigger 10.

Таким образом, при сбое распределителя импульсов происходят возбуждение первого контрольного выхода формирователя, при обрыве в цепи одной илиThus, in the event of a failure of the pulse distributor, the first control output of the shaper is excited when there is an open circuit in one or

970325 6 нескольких обмоток происходит возбуждение первого и второго контрольных выходов. Прекращается подача выходных импульсов на вход распределителя 2 импульсов и на входах блоков 7 находит- $ ся код, соответствующий номерам обмоток шагового двигателя, в цепи которых, произошел обрыв. Такое выполнение формирователя позволяет определить произошел ли сбой распределителя им- 10 пульсов,при котором шаговый привод не теряет работоспособности, или же произошел обрыв в цепи одной из обмоток двигателя, что приводит к потере работоспособности привода. Кроме того, ts формирователь вырабатывает код номеров фаз, в которых произошел обрыв.970325 6 of several windings, the first and second control outputs are excited. The output pulses to the input of the 2 pulse distributor are stopped and the code corresponding to the numbers of the windings of the stepper motor, in the circuit of which an interruption occurs, is located at the inputs of blocks 7. This embodiment of the shaper makes it possible to determine whether the pulse distributor failed, in which the step drive does not lose operability, or if one of the motor windings breaks in the circuit, which leads to loss of operability of the drive. In addition, the ts driver generates a code of the phase numbers in which the break occurred.

Таким образом, расширение функциональных возможностей формирователя по диагностике отказов шагового привода ₂₀в целом позволит значительно сократить время на восстановительные работы.Thus, the expansion of the functionality of the driver for the diagnosis of failures of the stepper drive ₂₀ as a whole will significantly reduce the time for restoration work.

Claims

(5) FEEDBACK SIGNAL SIGNAL FOR STEP CONTROL DEVICE The invention relates to automation and to be used in control devices of stepper motors A feedback sensor for a stepper motor, containing a pulse distributor, elements AND, elements OR, triggers, and Comparison unit l. A disadvantage of the known device is the lack of a possible classification of the cause of a stepper drive failure. The closest to the proposed technical entity is a communication signal for a stepper motor control device containing an OR element, a pulse distributor whose outputs are connected to the corresponding windings of a step motor, in series with which current sensors are connected, connected to the first inputs of the corresponding motors comparators, the second MOTOR inputs of which are connected to the output of the source of the threshold voltage, and the outputs - to the corresponding inputs of the control unit, pulsed which is connected to the input of the pulse distributor, and the output - to the first output (driver G2. - The well-known driver has insufficient functional capabilities, since it is impossible to determine from the control information whether the pulse distributor has failed and the drive does not lose its working capacity, or the same ... an open circuit occurred in one of the phases of the ... motor, in which the stepper drive can no longer be used. The purpose of the invention is to expand the functionality of the Lormirovatel. This goal is achieved by comparing modulo-two blocks, the delay element, the first and second AND elements and the R & trigger, the 5-input of which is connected to the output of the first AND element, and the inverse output to the second 5 output of the imaging device and to the first input of the second element I, the second input of which is connected to the first input of the sensor, and the output to the input of the pulse distributor and through the delay element O with the second input of the first element I, and the first inputs of the comparison blocks modulo two are connected to the corresponding outputs of the pulse distributor, the second inputs to the outputs of the respective comparators, and the outputs to the inputs of the OR element and to the third outputs of the imaging unit, the second input of which is connected to the R input of the Rs trigger. The diagram shows the functional circuit of the driver. The shaper includes windings 1 of a stepper motor, 2 pulses distributor, current sensors 3, comparators, threshold voltage source 5, control unit 6, modulo units 7, element OR 8, first element AND 9 K2 trigger 10, second element 11 and element 12 delay. The stabilizer works as follows. In the initial state, an even or an odd number of windings of a stepper motor, i.e. constant voltage from the corresponding (S) output of the distributor /. impulses applied to the corresponding windings -1 engine. At the same time, the signal 1 is generated from the outputs of the comparators 4 corresponding to the switched on motor windings, and the signal O is generated from the outputs of the comparators t corresponding to the switched off windings. These signals are fed to the inputs of the control unit 6, to the pulse input of which the input pulses of the distributor 2 pulses are received, and if the distributor 2 fails, the control output of the control unit 6 is pulsed. In addition, the output signals of the comparators k - are fed to one of the inputs () of the comparison channels 7 modulo two, the other inputs of which receive signals from the respective outputs of the distributor 2 pulses. If a logical unit signal is present at the corresponding output of the distributor, the corresponding motor winding must be turned on and the signal of the logical unit must also be output from the corresponding comparator. The unit of comparison modulo two generates a signal of logical zero if the input signals are equal and a signal of logical unit when the input signals are unequal. In the absence of an open circuit in the circuit of one of the motor windings, there are different signals at the inputs of blocks 7 — signals of a logical zero, if the corresponding winding is turned off, and signals of a logical unit, if the corresponding winding is turned on. Thus, at the outputs of blocks 7 there are signals of a logical zero, the output signals of the element OR 8 and the element AND 9 are equal to logical zero, and the RS flip-flop 10 is in the state of Q P, Q 1, which corresponds to the good condition of the circuit. When the circuit of one of the motor windings breaks, the current stops flowing and a logical zero signal appears at the output of the corresponding comparator at a logical unit signal from the corresponding distributor output. The signal of the logical unit is set at the output of the corresponding block 7, through the element OR 8 and element 9 sets the R5 flip-flop 10 to the state U 1, Q O, which excites the second control output of the driver and leads to blocking the element 11. At this, one pulses cease to be supplied through the element I 11. Hl to the input of the distributor 2 pulses. At the outputs of the blocks 7, a code is set corresponding to the disconnected phase. The delay element 12 serves to delay the passage of the signal from the output of the element OR 8 to the I-input of the trigger 10. This is necessary because the current in the windings increases with delay relative to the change in the output signals of the distributor 2 due to the inductance of the motor winding. Consequently, the input of the RS-flip-flop 10 receives a signal corresponding to the steady-state value of the winding currents. To bring (1 lm reset to the initial state after repair in the dangling motor winding circuit, a reset signal is sent to the H input of the trigger 10. Thus, if the pulse distributor fails, the first control output of the driver is excited, and if it breaks in the circuit of one or several windings excitation of the first and second control outputs Stops the output pulses to the input of the distributor 2 pulses and at the inputs of the blocks 7 there is a code corresponding to the numbers of the stepper motor windings in the circuit There is an open circuit. Such execution (the freezer allows you to determine whether the pulse distributor has failed, in which the stepping drive does not lose its working capacity, or if there is an open circuit in one of the motor windings, which leads to a loss of drive efficiency. In addition, the driver generates a code for the number of phases in which the break has occurred. Thus, extending the functional capabilities of the driver for diagnosing failures of a stepper drive as a whole will significantly reduce the time required to restore tionary work. Claims of the feedback signal generator for a stepper motor control device containing an OR pulse distributor element whose outputs are connected to the corresponding stepper motor windings, in series with which current sensors are connected, connected to the first inputs of the corresponding comparators, the second inputs of which are connected to the output the threshold voltage source and the outputs to the corresponding inputs of the control unit, the pulse input of which is connected to the distributor input pulses, and the output with the first output of the imaging device, which is characterized by the fact that, in order to expand the functional capabilities, comparison modules modulo two, the delay element, the first and second And elements, and the RS flip-flop, whose S input is connected to the output of the first element AND, the first input of the OR element connected to the output, and the inverse output to the second output of the formation and to the first input of the second AND element, the second input of which is connected to the first input of the driver, and the output to the input of the pulse distributor rzhki - with the second input of the first element And, the first inputs of the units of comparison modulo two are connected to the corresponding outputs of the pulse distributor, the second inputs to the outputs of the corresponding comparators, and the outputs to the inputs of the OR element and the third outputs of the imaging unit, the second input of which is connected with I-input RS-flip-flop. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 562800, cl. G, 05 B 21/02, 1975.

2. Authors certificate of the USSR according to the application D 2705641, cl. G 05 21/02, 1979 (prototype).