Устройство для обнаружения отказов в системе управления шаговым двигателем

 

СОЮЗ СОВЕТОНИХ

РЕСПУБЛИН (1% (Н) щ) Н 02 Р 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 3313967/24-07 (22) 09 07.81 ("6) 1.5. 07;83. Бюл. N 26 .(72) Г».Ю.Кравченко ,(53) 621.. 313. 12-525 {088. 8) (56) 1. Авторское. свидетельство СССР

N 217521, кл. 6 05 В 23/02, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

N 493887, кл. Н 02 P 8/00»1973.

3. Авторское свидетельство СССР

N 547955, кл. H 02 P 7/62, 1976. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ОТКА308 В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ .ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕЙ с коммутатором . Фаз, содержащее злементы И, подключенные прямыми входами к Фазам двигателя, а выходами через преобразователь код-аналог - к регистрирующему пРибоРу., о T si и ч а ющ .е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей конт роля, элементы И подключены инверсными входами к другим- Фазам двигате-.. ля °

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ.е е с я тем, что, с целью. расширения функциональных. возможностей при симметричной коммутации Фаз двигателя, каждый элемент И, число которых равно числу Фаз. двигателя„ подключен прямыми входами к смежным

Фазам двигателя по числу одновременно включенных Фаз, а инверсными входами - к остальным фазам двигателя, причем прямые входы каждого последующего элемента И подключены со смещением на одну Фазу относительно предыдущего.

3. Устройство no n. 1, о. т л и ч аю щ е е ся тем,,что„ с целью расширения Функциональных возможностей при несимметричной коммутации Фаз двига -. теля, в него .введены дополнительные элементы И, число которых равно числу .

Фаз двигателя, каждый основной элемент И подключен прямыми входами, соответствующими максималь" ному числу включенных Фаз, к смеж-. @ ным Фазам двигателя со смещением каж-® дого последующего элемента И на одну

Фазу относительно предыдущего, каждый дополнительный элемент И подключен своими прямыми входами, соответствую- . щими минимальному числу включенных е фаз, к смежным фазам двигателя .со смещением каждого последующего элемента И на,одну фазу относительно предыдущего, а инверсные входы всех основных и дополнительных элементов

И подключены к остальным Фазам дви-: гателя,.

4; Устройство по п.1, о т.л и ч аю щ е е с я тем, что,с целью повьаения надежяости. в него введен кондейсатор, подключенный к выходу преоб"зователя код-аналог..

29311 2

)0

1 10

Изобретение относится к электротех, нике, а именно к электроприводу, и может быть использовано в системах управления шаговыми двигателями.

Известно устройство для обнаружения отказов в системе управления шаговым; двигателем, которое содержит логические элементы И и регистрирующий элемент. Логические эле.менты И подключены к управляющим шинам и реле, фиксирующему неисправность Llj.

Однако известное устройство регистрирует не все виды отказов.фиксируется лишь факт функционирования системы управления и не регистрируются отдельные виды ее отказов, в частности устройство непригодно для контроля шаговых двигателей с числом Фаз, отличным от трех, и в нем отсутствует контроль обрыва цепей обмоток двигателя.

Также известно устройство для обнаружения отказов в системе управления шаговым двигателем, которое содержит узел обнаружения отказов,включающий элементы И и регистрирующий элемент, причем элементы И подключены входами к фазам двигателя, взятыми через одну 21.

Н достатками устройства являются его непригодность для контроля шаговых двигателей с нечетным числом фаз и отсутствие контроля обрыва цепей обмоток двигателя.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для обнаоужения отказов в системе управления шаговым двигателем, содер-. жащее коммутатор фаз и элементы И, подключенные прямыми входами к фазам двигателя, а выходами через преобразователь код-аналог - к регистрирующему прибору 1 3 ).

Однако данное устройство характеризуется ограниченностью контролиру. емых неисправностей и непригодностью для контроля работы устройств с несимметричной коммутацией фаз шагового двигателя.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для обнаружения отказов в системе управления шаговым двигателем с коммутатором. Фаз, содер жащем элементы И, подключенные прямы20

55 ми входами к Фазам двигателя,а выходами через преобразователь код-аналог к регистрирующему прибору, элементы

И, число которых равно числу Фаз двигателя, подключены инверсными входами к другим фазам двигателя.

Для обнаружения отказов в системе управления шаговым двигателем с симметричной коммутацией фаз каждый эле. мент И, число которых равно числу одновременно включенных фаз, к смеж" ным фазам двигателя, а инверсными входами — к остальным фазам двигателя, причем прямые входы каждого последующего элемента И подключены со смещением на одну Фазу относитель но предыдущего.

Для обнаружения отказов в системе управления двигателем с несимметричной коммутацией Фаз введены дополнительные элементы И, число которых равно числу Фаз двигателя, каждый основной элемент И подключен прямыми входами, число которых равно максимальному числу одновременно включенных фаз, к смежным фазам двигателя со смещением каждого последующего элемента И на одну Фазу относительно предыдущего, каждый дополнительный элемент И подключен своими прямыми входами, соответствующими минимальному числу включенных фаз, к смежным фазам двигателя со смещением каждого последующего элемента И на одну Фазу относительно предыдущего, а инверсные входы всех основных и дополнительных, элементов И подключены к остальным фазам двигателя.

С целью повышения надежности в устройство введен конденсатор, подключенный к выходу преобразователя код-аналог.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства применительно к четырехфазному шаговому двигателю с симметричной парной коммутацией; на фиг.2 †. то же применительно к четырехфазному двигателю с несимметричной восьмитактной коммутацией.

Устройство (фиr.1) содержит шаroвый двигатель 1 с фазами А, В, С, 3, подключенный к выходам коммутатора

2, элементы И 3, преобразователь код-аналог 4, регистрирующий элемент

5 и конденсатор 6. Для обнаружения отказов при несимметричной коммутации устройство дополнительно содержит элементы И 7 (Фиг.2).

3 10293

Фазы(1 .4,С . d коммутатора 2 соединены с фазами А, В, С,Э двига-теля 1. Входы логических элементов

3 инверсные и прямые подключены к фазам двигателя, а выходы подключены к преобразователю код-аналог 4..

Выход преобразователя 4 соединен с регистрирующим элементом .5 и конденсатором 6.

Элементы И с прямыми и инверсными 1в входами могут быть выполнены, например, на оптронах с последовательными токоограничительными резисторами.

Устройство работает следующим образом.

Применительно к четырехтактной парной коммутации шагового двигателя элементы И 3 (Фиг.1} содержат два прямых и два.инверсных входа. 20

При отсутствии неисправностей в первом такте на фазах образуется комбинация 0 Ь C,с1, где символ без черты обозначает высокий потенциал, а с чертой - низкий. 25

В результате на выходе элемента

И 3 и на соответствующем входе преобразователя 4 появляется сигнал, преобразуемый в соответствующий потенциал на входе регистрирующего элемента

5, например, .самопишущего вольтметра.

Аналогично комбинация второго такта (1 QC cI превращается в возбужденный выход второго элемента 3 и в другой уровень регистратора 5. Комбинация

35 третьего такта a bed возбуждает выход третьего элемента 3; и регистратор 5 фиксирует. третий уровень. Комбинация четвертого такта С1 Ь C,d подобным образом фиксируется регистратором

5 в виде четвертого уровня. Сиена уровней происходит монотонно. Путем сравнения порядка следования уровней, зафиксированных регистратором 5 с ожидаемым согласно программе управФ 45 ления двигателем, определяют число команд, поданных на двигатель, и их характер g"Ïðÿìî" или "Обратно" >.

Наличие неисправностей в коммутаторе 2 типа "Обрыв", приводит к пропаданию сигналов на выходах элементов И 3, или к замене ожидаемых уровней регистратора. При такой неисправности в контакте Q коммутатора

2 на фазе о никогда не появится высокий потенциал, необходимый для 55 срабатывания элементов 3, т. е. вместо штатной последовательности состояний фаэ а ОСЙ, а ЬсЗЛЬСд,abed имеет

71 4 место последовательность состояний

a bed, o bed,a6cd, а б cd, и на ленте ре" гистратора вместо уровней О„, Ц, ц.

f/4 фиксируется последовательность

"о 0 ОЪ Uî (где 00- 04 - УРовни напряжений на выходе преобразовате l ля — код- аналог 4);

Неисправность в коммутаторе 2 типа

"Замыкание", например залипание контакта Ы приводит к замене последовательности штатных состояний на последовательностьС1ЬЯ, О ЬСД, с1ЬС, Q Q(;J, что приводит к Фиксации последовательности уровней U Оо 10 4

Неисправность типа "Обрыв" цепи обмотки двигателя 1, например обрыв

Фазы д, приводит к замене штатной последовательности на последовательность а Ьсс, o bed, a bed. и к фиксации последовательности U > Ц, 0о, 04, также отличающейся от штатной. Для обнаружения отказов четырехфазного двигателя с несимметричной восьмитактной коммутацией (фиг.2 ) используются элементы И 3, И 7.

Основные элементы И 3 имеют по два прямых и два инверсных входа, а дополнительные элементы И 7 - по одному прямому и три инверсных входа, соответственно максимальному и мини-: мальному числу одновременно включенных фаз.

При отсутствии неисправностей в первом такте на Фазах образуется комбинация состояний Оb C Д, что приводит к появлению сигнала на выходе первого элемента 7, преобразованию его в потенциал 0 на выходе преобразователя 4 и в регистрацию соответствующего уровня в устройстве 5.

Аналогично, соответствующие уровни фиксируются при всех других тактах.

Смена уровней при отсутствии неисправностей происходит монотонно.

Выпадение из записей отдельных уровней или появление .скачков уровней имеет место при неисправностях системы, в том числе при обрыве цепей обмоток двигателя

Например, при обрыве Фазы 6 двигателя 1 в третьем, четвертом, пятом, шестом и седьмом тактах не срабатывают соответствующие элементы И 3 и 7, вследствие отсутствия на Фазе низкого потенциала в этих тактах. Все остальные неисправности фиксируют102937 ся регистратором 5 в виде искажения втатной последовательности уровней.

Рассматриваемое устройство обеспечивает контроль всех параметров системы управления ааговым двигате- 5 лем, числа импульсов управления, порядка их следования, длительности каждого импульса, а также целостностй цепей обмоток,, включая целостность цепей питания двигателя, что лриводит к расширению Функциональных воэмсикностей контроля. В щаговых двигателях на отключенных фаэах наводятся импульсные помехи эа счет индуктивной связи между обмотками. Для устранения срабатываний регистратора 5 от этих помех введен сглаживающий конденсатор.4, включенный а выходе преобразователя код-аналог 4.

1029371

ВНИИПИ Заказ 4998/56 Тираж 687 Подписное

Ю Ф

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4