Устройство для программного управления шаговым двигателем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее последовательно соединенные задатчик.программы, распределитель импульсов и многоканальный усилитель, каждый канал которого содержит первый пороговый элемент, элемент И-НЕ,- ключи и последовательно соединенные второй пороговый элемент и RS-триггер, причем выход источника питания через последовательно соединенные первйй ключ, первую обмотку шагового двигателя и второй ключ подключен к датчику тЯка , соединенного с вторым выходом источника питания, и через последовательно соединенные третий ключ, , вторую обмотку шагового двигателя и четвертый ключ - к датчику тока и к входам первого и второго пороговых элементов, первые входы пер .вого и второго элементов И-НЕ соединены соответственно с выходом перteoro порогового элемента и с инверсньом выходом RS-триггера, второй вход первого элемента И-НЕ и первый вход третьего элемента И-НЕ - с соответствующими выходамираспределителя импульсов , а выходы первого, второго, третьего и. четвертого элементов И с управляющими входами соответствующих ключей,отличающеес я тем, что, с целью повышения надежности устройства и снижения потребления энергии, в него введен элемент И, выход которого подключен ,к второму входу распределителя импульсов , а первый и второй входы -. соответственно к частотному и к первому управляющему выходам эадатчи (Л к-а программы, причем первый вход четвертого элемента И-НЕ соединен с с первым входом третьего элемента ;И-НЕ, вторые входы второго, третьего и четвертого элементов И-НЕ подключены соответст.венно к второму ходу первого элемента И-НЕ, к выходу первого порогового элемента и к.инверсному выходу RS-триггера, R-вход 4 ОЭ которого соединен с вторым управляпющим выходом задатчика программы, сл подключенного первым управляющим выходом к управляющим входам первых поср ( ЮГОВЫХ элементов в соответствующих 00 каналах усилителя.

ÄÄSUÄÄ1 843598 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 G 05 В 19 40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТНЕНН):>)Й HGMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3440697/18-24 (22) 19.05.82 ,(46) 23,09.83. Вюл. Р 35 (72) П.Я.Комарченко и В.Е.Тюлягин (53) 621.503(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 566242, кл. G 05 В 19/40, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР, Р 811477,, кл. Н 02 Р 8/00, 1981 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее последовательно соединенные задатчик программы, распределитель импульсов и многоканаль-: . ный усилитель, каждый канал которого содержит первый пороговый элемент, элемент И-НЕ, ключи и последовательно соединенные второй пороговый элемент и RS-триггер, причем выход источника питания через последовательно соединенные первйй ключ, первую обмотку шагового двигателя и второй ключ йодключен к датчику то-; ка, соединенного с вторым выходом источника питания, и через последо" вательно соединенные третий ключ,, вторую обмотку шагового двигателя и четвертый ключ — к датчику тока и к входам первого и второго пороговых элементов, первые входы пер.вого и нторого элементов И-НЕ соединены соответственно с выходом пер-) moro порогового элемента и с инверс- ным выходом RS-триггера,. второй вход первого элемента И-HE и первый вход третьего элемента И-НŠ— с соответствующими выходами распределителя импульсов, а выходы первого, второго, третьего и. четвертого элементов И с управляющими входами соответствующих ключей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения наде>кности устройства и снижения потребления энергии, в него введен элемент И, выход которого подключен к второму входу распределителя импульсов, .а первый и второй входы -. соответственно к частотному и к пер- щ

Ф ному управляющему выходам задатчика программы, причем первый вход четвертого элемента И-НЕ соединен с первым входом тРетьего элемента С

И-НЕ, вторые входы второго, третьего и четвертого элементов И-НЕ подключены соответственно к второму входу первого элемента И-НЕ, к выходу первого порогового элемента и к.ин- („ версному выходу RS-триггера, R-вход которого соединен. с вторым управляющим выходом задатчика программы, СФ подключенного первым управляющим вы- (д ходом к управляющим входам первых пороговых элементов в соответствующих ЯР каналах усилителя. QO

1043598

«ный первый ключ, первую обмотку шагоИзобретение относится к автоматике и .вычислительной технике и предназначено для использования в автоматизированных системах управ ленни технологическими процессами от управляющих вычислительных машин.

Известно устройство для управления шаговым двигателем, содержащее коммутатор, выходы которого подключены соответственно к первым входам блоков управления обмот ками, к вторым входам которых подключен первый выход первого источника питания, второй выход которого соединен с первыми выходами обмоток управления двигателя, выходы блоков управления. обмотками соединены соответственно с .вторыми выходами обмо-. ток управления двигателя, и второй источник питания, причем первый и второй выходы второго-источника питания подключены соответственно к третьим входам блоков управления обмотками и ко второму выходу первого источника питания. Кроме того, каждый блок управления содержит развязывающий элемент, элемент обратной связи, импульсный трансформатор, пороговый элемент, первый и второй ключи fl 1.

Однако в устройстве в начальный момент включения подается формированное напряжение, в последующий момент включения подается пониженное напряжение, что ухудшает динамические и энергетические характеристики шагового двигателя. В режиме фиксированной стоянки так же идет минималь ное потребление тока от пониженного источника постоянного тока. Такое управление шаговым двигателем требует двух источников напряжения, что усложняет устройство.

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления. шаговым двигателем, содержащее по-. следовательно соединенные задатчик программы, распределитель импульсов и многоканальный усилитель, каждый канал которого содержит первый пороговый элемент, элементы И-НЕ, . ключи и последовательно соединенные второй пороговый элемент И RS-тряггер, причем выход истбчника питания через последовательно соединенвого двигателя и второй ключ подключен к датчику тока, соединенному с вторым

:.выходом источника питания, и через последовательно соединеннйе третий „ ключ, вторую обмотку шагового двигателя и четвертый ключ - к датчику тока и к входам первого и вто-. рого пороговых. элементов, первые входы первого и второго элементов

И-.НЕ соединены соответственно с выходом первого порогового элемента и с .инверсным выходом R6-триггера, второй вход первого элемента И-НЕ и первый вход третьего элемента И-НЕ с соответствующими выходами распре.делителя импульсов, а выходы пер ьвого, второго, третьего и четвертого. элементов И вЂ” с управляющими входами)

5 соответствующих ключей. В устройстве работа шагового двигателя .осуществляется от одного источника постоянного тока 2 .

Однако в режиме фиксированной

10 стоянки, когда не требуется высокой нагрузочной способности от шагового двигателя, потребление максимального значения тока через обмотки является нецелесообразным, что Ухуд15 шает энергетические характеристики шагового двига:еля и снижает в целом надежность устройства.

Целью изобретения является повышение надежности устройства и снижение потребления энергии.

Укаэанная. цель достигается тем, что в устройство введен элемент. И, выход которого подключен к второ- . му входу распределителя импульсов, 25 а первый и второй входы — соответственно к частотному и.к первому уп= равляющему выходам задатчика программы вычислителя, причем первый вход четвертого элемента И-НЕ соеди нен с первым входом третьего элемента И-НЕ, вторые входы второго, третьего и четвертого элементов

И-НЕ подключены соответственно к второму входу. первого элемента И-НЕ, к выходу первого порогового элемента и к, инверсному выходу RS-триггера, R-вход которого соединен с вторым управляющим выходом задатчика программы, подключенного первым управляющим выходом к управляющим

40 входам первых пороговых элементов в соответствующих каналах усилителя.

На чертеже представлена функцио.нальная схема устройства для программного управления шаговым двигателем.

4$ Устройство содержит задатчик 1 программы, распределитель 2 импульсов, многоканальный усилитель 3, элемент И 4, обмотки 5 шагового двигателя, первый и второй пороговые элементы б и 7,RS-триггер 8, элементы И-HE 9-12, ключи 13-16, датчик 17 тока, вентили 18-21.

Устройство работает следующиМ образом.

Пуск осуществляетЗт подачей единичного уровня по первому управляющему входу из задатчика 1 на элемент И 4, подача управляющих импульсов осуществляется из задатчика 1 по частотному выходу через открытый элемент И 4, на вход распределителя 2 импульсов, направление вращения задается по реверсной шине нулевым или единичньак уровнем, поступающим иа распределитель 2 импуль65 сов. 1043598

Единичный уровень по первому управляющему .выходу из задатчика 1 по.ступает на второй вход первого порогового элемента 6, тем самым задается уровень порога срабатывания, обеспечивающий максимальное потреб1ление тока обмотками шагового двигателя. При поступлении разрешающего единичного уровня.с соответствующего выхода распределителя, 2 импульсов на входы первого 9 и второго

10 элементов И-НЕ включаются нулевым уровнем ключи 13 и 14, напря» жение постоянного тока начинает по- . ступать в обмотку 5 шагового дви.гателя от первого выхода источника питания через первый ключ 13,соот-. ветствующую обмотку 5, второй клйч

14 через датчик 17 тока на другой: выход источника питания. С датчика

17 тока на вход .первого порогового элемента б снимается напряжение, и, как только ток нарастет до требуемого значения, первый пороговый элемент 6 нулевым уровнем закроет первый элемент И-НЕ 9, который закроет в свою очередь единичным уровнем первый ключ 13. ЭДС самоиндукции подключается через вентиль 19, от-. крытый второй ключ 14 к датчику 17 тока. Напряжение на резисторе дат-::., чика тока падает до порога срабатывания первого порогового элемента б, вновь включается первый ключ 13. Таким; образом первый ключевой элемент 13 включается с частотой, при которой че-.: рез обмотку протекает заданное значение тока. Если не сработает первый пороговый элемент б и наступит аварййная ситуация, срабатывает. второй пороговый элемент 7, порог срабатйвания которого выше, чем у первого " порогового элемента 6.

При этом RS-триггер 8 установит ся в единичное состояние и с инверсного плеча нулевым уровнем закроет второй ключ 14 через второй элемент

И-НЕ 10. После устранения неисправ.ности схема устанавливается в исходное состояние подачей нулевого им-: пульса по второму управляющему вы« ходу задатчика 1 на R-вход RS- pmr-repa 8.

Второй вентиль 19 служит для рекупераций энергии, запасенной в обмотке управления шагового двигателя, и выравнивает напряжение на втором ключе до величины источника постоянного тока.

Таким образом, отрабатывается каждый импульс, поступающий из задатчика 1 на распределитель 2 импульсов через элемент И 4. После обработки по заданной программе числа импульсов по первому управляющему выходу задатчика 1 подается нулевой уровень, который закрывает прохож1О дение импульсов через элемент И 4, и одновременно по второму входу первый пороговый элемент 6 переключится на минимальное потребление тока обмотками управления в режиме фикси15 рованной стоянки.

Работа. третьего 15 и четвертого

16 ключей аналогична рассмотренным первому 13 и. второму 14 ключам, с той разницей, что эти ключи через

2О третий 11 и четвертый 12 элементы

И-НЕ управляются от соответствующего выхода распределителем 2 импульсов, с которого единичный уровень не может. совпадать по времени

25 с появлением единичного уровня на предыдущем выходе распределителя 2 импульсов °

Применение предлагаемого устройства для программного управления шаговым двигателем обеспечивает в режиме фиксированной стоянки переход на минимальное потребление тока. Например, для двигателя

ШД5М потребление тока уменьшается

35 с 3а до 0,5 А, т.е. в шесть раз, при коэффициенте повторного включения 0,5 экономичность включения шагового двигателя при данном управлении увеличивается в три раза, одновременно улучшаются энергетические характеристики шагового двигателя, повышается надежность устройства.

Кроме того, применение в каждом канале усилителя для управления двумя

4 одновременно не включаемыми обмотками шагового двигателя по одному

RS-триггеру и по два пороговых элемента сокращает вдвое количество названных элементов на устройство.. Например, .для управления шестифазным

5О шаговым двигателем ШД5М экономится три RS-триггера и шесть порОгОвых элементов. При этом повышается не только экономичность устройства, но и его надежность.

1043598

Составитель С.Дунаев

Редактор Н.Бобкова Техред Т.Фанта

Корректор A.Çèìîêîñoâ

ЙйМаз 7335fk9 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

ii3035 Москва Ж-35, Раушскач наб., ц. 4/5 Филнал ППП Патент ; г. Ужгород, ул. Проектная, 4