Устройство для управления группой шаговых электродвигателей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГРУППОЙ ШАГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПО авт.св. 1043807, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности,в него введены дешифратор, Й -триггер, двух-, четырехи восьмивходовые элементы И, входы последнего из которых подключены к запрещенным выходам дешифратора, подключенного информационными входами к выходам распределителя импульсов, а разрешенными выходакш - к входам четырехвходового элемента И, соединенного выходом с S-входе триггера, соединенного единичным выходом с установочным входом коммутатора, а R -вхсд 4 - с входами однови браторов и первым входом двухходового элемента И, подключенного выходом к установочному входу распре делителя импульсов, а вторым вхоi дом - к выходу восьмивходового элемента И. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (13) 3(51) Н 02 Р 8/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1043807 (2I) 3303399/24-07 (22) 12 ° 06.81 (46) 15.02.84,. Бкл. 9 6 (72) A.Ã.Êîñòþêîâñêèé (71) Белорусский филиал 1осудар- . ственного .научно-исследовательского энергетического института им.Г.И.Кржижановского (53) 621.313.58(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 1043807, кл. Н 02 Р 8/00, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ГРУППОЙ ШАГОВЬМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ по авт.св. Р 1043807, о т л и ч а— ю щ е е -с я тем, что, с целью повяаения надежности, в него введены дешифратор, к5-триггер, двух-, четырех- и восьмивходовые элементы

И, входы последнего иэ которых подключены к эапреь(енным выходам дешифратора, подключенного информационными входами к выходам распределителя импульсов, а разрешенными выходами - к входам четырехвходового элемента И, соединенного выходом с 5 -входом триггера, соединенного единичным выходом с установочныа входом коммутатора, а R -вхсдом - с входами одновибраторов и первым входом двухходового элеменra И, подключенного выходом к установочному входу распре.делителя импульсов, а вторым входом - к выходу восьмивходового эле- @ мента И.

1073871

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению несколькими последовательно работакщими четырехфазными щаговыми электродвигателями и может найти применение в энергетике, в частности гелиотехнике для управления прецизионным приводом гелиостатов солнечных электростанций.

По основному авт.св. М 1043807 известно устройство для управления 10 группой щаговых электродвигателей от одного коммутатора, содержащее блок управления, коммутатор каналов, распределитель импульсов, запоминающее устройство и два одновибрато- 15 ра, входы которых подключены к выходу блока управления, выход одного одновибратора - к входу записи запоминакщего устройства, соединенного входом считывания с выходом другого одновибратора, .а информационными входами — с установочными входами распределителя импульсов, связанного своими выходами с информационными входами запоминающего устройства (1).

Недостатком .этого устройства является возможность настройки на ложный цикл коммутации, которая появляется при сбое запоминающего уст- З0 ройства или распределителя импульcos„ например, при включении питания или при реверсе. Наличие подергиваний" при первом шаге в режиме дробления основного шага также нарушает работу прецизионного привода, работающего в режиме позиционирования, т.е. снижает надежность устройства.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства °

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления группой щаговых электродвигателей вве.дены дешифратор,.R5 -триггер, двух-, че Рех- и восьмивходовые элементы 45

И, входы последнего из которых подключены к запрещенным выходам дешифратора, подключенного информационными входами к выходам распределителя импульсов, а Разрешенными выхо-. 50 дами - к входам четырехвходового элемента И, соединенного выходом с входом триггера, соединенного единичным выходом с установочным входом коммутатора, а R-входом - с входа- 55 ми одновибраторов и первым входом двухвходового элемента И, подключенного выходом к установсчному входу Распределителя импульсов, а вторым входом - к выходу восьми- @ входового элемента И.

Такое выполнение устройства обеспечивает установку коммутатора при повторном включении двигателя не только в положении, при котоРом он был отключен, но и переход на следующий шаг без потерь прн реверсе.

Кроме того, устраняется ложная запись положения двигателя в ячейке запоминающего устройства, ликвидируется тем самым настройка на ложный цикл.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для управления группой шаговых электродвигателей содержит одновибраторы 1 и 2, блок 3 управления, запоминающее устройство

4, распределитель 5 импульсов (регистр сдвига), RS -триггер б, коммутатор 7 фаз, четырехвходовой элемент И 8;" дешифратор 9, восьмивходовой элемент И 10, двухвходовой элемент .И 11, коммутатор 12 каналов, задакщий генератор 13, управляемый делитель 14, многоканальное устройство 15 приоритета, регистратор 16 шагов, формирователь 17 импульсов, импульсный источник 18 тока и шаговые электродвигатели 19. Для ручного управления электродвигателями предусмотрены пульты управления

20 и 21, а для автоматического управления, например, от ЦВИ - шины 22 и 23 выбора номера двигателя, шины 24 и 25 направления движения, шины 26 и 2 I скорости движения и шина 28 контроля числа отработанных шагов.

Входы одновибраторов 1 и 2 подключены к выходу блока 3 управления, выход одновибратора 1 - к входу записи запоминающего устройства 4, соединенного входом считывания с выходом одновибратора 2, а информационными выходами — с установочными входами распределителя 5 импульсов, связанного своими выходами с информационными входами запоминакщего устройства 4 и коммутатора 7 фаз, единичный выход R5-триггера б соединен с установочным входом коммутатора 7 фаз, а 5 -вход RS-триггера б - с выходом четырехвходового элемента И 8, входы которого соединены с разрешенными выходами дешиФра-. тора 9, информационные входы которого соединены с соответствукщими выходами распределителя 5 импульсов и информационными входами коммутатора 7 фаз, причем запрещенные выходы дешифратора 9 через восьмивходовой элеменr И 10 и второй вход двухвходового элемента И ll соединены со сбросовым входом распределителя 5 импульсов, а первый вхоц двухвходового элемента И 11 подключен к входам одновибраторов 1 и 2 и R -входу !

Rs-триггера б, при.этом управлякщие выходы блока 3 управления по направлению движения соединены соответ1073871 ственно с управляющими входами распределителя 5 и коммутатора 7 фаэ.

Ус1ройство работает следукщим образом.

В исходном состоянии на управлякщие шины 22-25 приходят логические нули, а кнопки пультов 20 и 21 управления отжаты. При этом блок 3 управления вырабатывает логические нули, которые запрещают работу распределителя 5, коммутатора 7 фаз, многоканального устройства 15 приоритета, одновибраторов 1 и 2, регистратора

16 шагов. Блок 3 управления предназначен для формирования канальных сигналов (они пост пают н 15

У а многока нальное устройство 15 приоритета), сигналов " Вперед, "Назад и вспомо..гательного сигнала "Работа" .

Устройство допускает работу в двух режимах: ручном и автоматичес- 20 ком.

В режиме ручного управления используются пульты 20 и 21. Если оператор работает с пультом 20 управления, то блок 3 управления выра- 25 батывает один канальный сигнал, сигналы "Вперед" или Назад, Работа

Одновременно вырабатываться сигналы Вперед и Назад блоком 3 управления не могут. При работе с 30 пультом 21i. вырабатывается второй канальный сигнал, а также остальные сигналы " Вперед" (" Назад ), Работа". В общем случае блок управления предназначен для работы с и пуль-35 тами. Каждый пульт снабжен двумя кнопками (" Вперед" "Назад ) и предназначен для управления только одним. шаговым электродвигателем 19.

При этом допускается одновременное нажатие как всех кнопок на одном 40 пульте, так и всех кнопок на всех

l4 пультах. В этом случае блок 3 управления не вырабатывает сигналов.

При нажатии кнопки "Вперед" пульта

20 и кнопки "Назад "пульта 21 преж- 45 де всего исполняется команда, которая поступает быстрее. Затем отрабатывается следукщая команда. Такое преимущество обеспечивает многоканальное устройство 15 приоритета. 50

Это позволяет разнести пульты управления и испольэовать их на разных рабочих местах.

В режиме автоматического управления сигналы на блок управления 55 поступают от ЦВМ или микропроцессора. (не показаны).

При этом наличие логических единиц на шинах 22-25 означает, что уйравление шаговыми двигателями 60 принимает на себя ЦИ1 или микропроцессор, причем блок 3 управления автоматически отключает сигналы, поступакщие от пультов 20 и 21 управления. Кроме того, сигналы 65

"Скорость 1 и "Скорость 2 " позволяют изменять скорость вращения ротора шагового двигателя. Сигналы управления ско.>остью поступают от

ЦВМ или микропроцессора на шины

26 и 27 и задают коэффициент деления управляемого делителя 14, на счетный вход которого приходят импульсы с выхода задающего генератора 13. Сигналы с выхода управляемого делителя 14 поступают на тактовый вход распределителя 5. Однако распределитель 5 находится в исходном состоянии, так как на шине

"Работа" присутствует логический нуль. С приходом канального сигнала на шину 22 и управлякщих сигналов на шины 24 и 25, блок 3 управления вырабатывает канальный сигнал.

Срабатывает многоканальное устройство 15 приоритета, открывается коммутатор 12 каналов по первому каналу, открывается стробирукщий вход запоминающего устройства 4, разрешается выдача сигналов на шины

"Вперед либо. Назад, готовится к работе коммутатор 7 фаз, распределитель 5, вырабатывается сигнал

"Работа, срабатывает одновибратор

2 и на вход считывания запоминающего устройства 4 поступает сигнал логической единицы, который разрешает считывать информацию с ячейки запоминающего устройства 4.

Информация поступает на установочные входы распределителя 5 и переписывается в него в параллельном коде. С приходом тактового импульса от управляемого делителя 14 начинается дальнейшая работа распределителя 5.

Кроме того, появляется последовательность импульсов на выходной шине 28, которая используется для внешнего контроля числа отработанных шагов. При этом регистратор 16 шагов пересчитывает число тактовых импульсов в число шагов, одновременно расширяет длительность импульсов с целью передачи.их по. мультиплексному каналу передачи данных. После отработки необходи мого числа шагов снимается управляющая команда c,øèí 22-25. На шинах Вперед, Назад, Работа устанавливаются сигналы логического нуля и срабатывает одновибратор 1 записи. В ячейку запоминающего устройства 4 переписывается текущее значение кода распределителя 5. На канальных шинах блока 3 управления и на выходе многоканального устройства 15 приоритета появляются сигналы логического нуля. Схема переходит в исходное состояние.

Предположим, что блок управле.ния вырабатывает один канальный

1073871 сигнал "Вперед ", "Работа ", но с ячейки запоминающего устройства 4 в распределитель 5 переписывается запрещенный коц. По кольцу начинает "крутиться ложный код, а по окончании работы он опять переписывается в эту же ячейку запоминающего устройства 4. Схема переходит в режим настройки на ложный цикл работы. Начало этого режима работы может положить, например, такая манипуляция, как выключение и включение питания запоминающего устройства 4 (источник питания не показан) . При этом ячейки эапоминакщего устройства устанавливаются произвольным образом.

Для устранения этого режима работы в предлагаемом устройстве предусмотрены дешифратор 9, восьмивходовой элемент И 10 и двухвходовой элемент И 11.

При восьмитактном цикле коммутации для четырехфазного шагового двигателя из шестнадцати разрешенными являются только восемь комбинаций. Следовательно, запрещенных комбинаций может быть также восемь.

При появлении на выходах дешифратора 9 сигналов F 02, F 04, Р05, F 06, F09, F 10, Fll, F13 распределитель переходит в режим настройки на ложный цикл работы. На одном иэ указанных выходов появляется логический нуль, который через элементы И 10 и ll устанавливает распределитель 5 в нулевое состояние, при котором на выходах P l, Р2, ГЗ, F4 появляются логические нули. От1 работать ложный код управления шаговый электродвигатель не может, поскольку на управлякщий вход коммутатора 7 фаэ с единичного выхода

R5 -триггера 6 приходит логический нуль.

При появлении нулевой комбинации на выходе распределителя 5 появляется логический нуль на выходе

F00 дешифратора 9, который через элемент И 8 запускает R5-триггер 6.

Появляется логическая единица на единичном выходе RS-триггера 6, которая разрешает работу коммутатора 7 фаз. Устройство переходит к нормальному циклу работы.

10 При поступлении сигнала "Вперед", когда двигатель находится до пуска в положении дробного шага, возможно .It И

: подергивание ротора при пуске.

Для исключения этого явления необ15 ходимо перевести распределитель 5 в следующее состояние — основного шага, а затем включить двигатель

l9. Дешифратор 9 при появлении на его выходах F 00, FOÇ, tF12, F15 ло2О гических нулей разрешает через элемент И 8 и триггер 6 подключение двигателя 19 к коммутатору 7, исключая, тем самым, подергивание ротора при пуске.

2S i

Формирователь 17 импульсов пред° назначен для организации сигналов управления импульсным источником 18 тока. Импульсный источник 18 тока

ЗО используется для питания шаговых электродвигателей. Он позволяет применять в коммутаторе 12 каналов, а также в коммутаторе 7 фаз любой ключевой элементг транзистор, тирис35 тор, оптотиристор. Импульсный источ ник тока имеет три устойчивых состояния.

Первое состояние используется для обеспечения необходимого фронта нарастания тока в фазах шагового электродвигателя, второе предназначено для протекания номинального тока в фазах, третье используется для возврата неполностью управляемых вентилей в исходное состояние.

1073871

Составитель З.Горник

Редактор А.Химчук ТехредЖ.Кастелевич Корректор М.Демчик

Заказ 376/53 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раумская наб., д. 4/5

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