Устройство для программного управления шаговым двигателем

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для многопрограммного управления трехфазным и четырехфазным шаговыми двигателями . Цель изобретения - обеспечение многорежимного управления трехфазным и четырехфазным шаговым двигателем . Для создания режимов коммутации фаз четырехфазного шагового двигателя к шине 14 прикладывается нуль, т.е. с выхода элемента И 7 на вход разрешения параллельной записи счетчика 1 подается нуль. Благодаря этому обеспечивается пересчет счетчика 1 с полным коэффициентом . Для создания режимов коммутации фаз трехфазного шагового двигателя к шине 14 прикладывается единица, и в такт достижения счетчиком 1 кода пересчета 011 на вход разрешения параллельной записи счетчика 1 с выхода элемента И 7 подается единица и разрешается параллельная запись информации по входам D1-D3 счетчика 1. При несимметричных режимах коммутация фаз происходит на каждом тактеj а при симметричных режимах - через один такт. 3 ил., 2 табл. § СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКЙХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) (511 4 G 05 В 19/40

ВСЮС(1кц ц 1з

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„(21) 4044948/24-24 (22) 31.03.86 (46) 15,11.87, Бюл. У 42 (72) В.Ш.. Арутюнян и А.3. Мурадян (53) 621.503.55(088.8) (56) Ивоботенко Б.А., Козаченко В.Ф.

Шаговый электропривод в робототехнике: Учебное пособие. МЭИ, 1984, с. 61-62, рис. 33.

Авторское свидетельство СССР

1083321, кл. Н 02 P 8/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для многопрограммного управления трехфазным и четырехфазным шаговыми двигателями. Цель изобретения — обеспечение многорежимного управления трехфазным и четырехфазным шаговым двигателем. Для создания режимов коммутации фаз четырехфазного шагового двигателя к шине 14 прикладывается нуль, т.е. с выхода элемента И 7 на вход разрешения параллельнбй записи счетчика 1 подается нуль. Благодаря этому обеспечивается пересчет счетчика 1 с полным коэффициентом

K=8. Для создания режимов коммутации фаз трехфазного шагового двигателя к шине 14 прикладывается единица, и в такт достижения счетчиком 1 кода пересчета 011 на вход разрешения параллельной записи счетчика 1 с выхода элемента И 7 подается единица и разрешается параллельная запись информации по входам D1-D3 счетчика 1.

При несимметричных режимах коммутация фаз происходит на каждом такте, а при симметричных режимах — через один такт. 3 ил., 2 табл.

1352463

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для многопрограммного управления как трех, так и четырехфазными шаговыми двигателями.

Цель изобретения — обеспечение многорежимного управления трехфазным и четырехфазным шаговым двигателем.

На фиг. 1 представлена функцио- 10 нальная схема устройства, на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы работы устройства в различных режимах управления для трехфазного и четырехфазного шагового двигателя. 15

В табл ° 1 и 2 даны коды переключения выходных каналов и коды управления соответственно для трех- и четырехфазных двигателей.

Устройство содержит (фиг. 1) реверсивный двоичный счетчик 1, входы

2 тактирования, 3 обнуления и 4 реверса, нулевую шину 5 источника питания, четыре мультиплексора 6,-6 элементы И 7, ИЛИ 8,. НЕ 9, шины 1012 управления режимом, шину 13 выбора симметричности режима, шину 14 управления режимом.

Устройство для программного управления .шаговым двигателем работает следующим образом.

Перед созданием каждого из возможных режимов переключения выходов устройств на вход 3 подается сигнал обнуления, в результате которого счетчик 1 устанавливается в нулевое состояние. К входу реверса 4 и к шинам 10-14 прикладываются требуемые для каждого режима (в соответствии с табл, 1 и 2) кодовые комбинации нулевых и единичных логических уровней потенциалов. При подаче тактирующих импульсов на шину 2 происходит потактный пересчет счетчика 1, пооче редная выборка информационных входов мультиплексоров 6,-6 и соответствую- 45 щее переключение их выходов, Реверс устройства осуществляется изменением потенциала на входе 4.

Симметричными режимами коммутации 50 фаз шагового двигателя являются режимы, при которых число одновременно возбужденных фаз (условно соответствующих единичному логическому состоянию) от такта к такту не меняются. В случае трехфазного двигателя возможны два таких симметричных режима: режим поочередной коммутации фаэ, при котором в каждом такте переключения возбуждается одна фаза (и = 1), и режим парной коммутации фаз, при котором в каждом такте возбуждаются две смежные фазы (n = 2), В случае четырехфазного двигателя возможны три таких режима; поочередный (n = 1), парный (n = 2) и тройной (n = 3) режимы коммутации.

При несимметричных режимах коммутации фаз число одновременно возбужденных фаз от такта к такту меняется на единицу, Так, например, в случае единственно возможного для трехфазного шагового двигателя несимметричного режима (табл. 2) в каждом такте коммутации возбуждается то одна, то .цве смежные фазы. Поэтому принято считать, что в этом режиме максимальное число возбужденных фаз в различных тактах равно двум (n = 2), В случае четырехфазного шагового двигателя возможны два несимметричных режима с максимальными числами одновременно возбужденных фаз п „=2 и и 3 (табл. 1) .

Для создания режимов коммутации фаз четырехфазного двигателя к шине

14 прикладывается нулевой потенциал, что приводит к подаче (через элемент И7) нулевого потенциала к V-входу разрешения параллельной записи ° счетчика 1. Благодаря этому обеспечивается пересчет счетчика 1 с полным коэффициентом К = 2 = 8. Для создания режимов коммутации фаз трехфазного шагового двигателя к шине

14 прикладывается единичный потенциал. В результате этого в такт достижения счетчиком 1 кода пересчета

011 к V-входу счетчика (через элемент И7) прикладывается единичный потенциал и разрешается параллельная запись информации по входам D<-D> счетчика 1. При этом если задан прямой порядок переключения фаз (т.е. на входе 4 реверса присутствует единичный потенциал), то счетчик 1 обнуляется, а если задан обратный порядок (т.е. на входе 4 имеется нулевой потенциал), то счетчик 1 переводится в состояние 101, Благодаря этому обеспечивается пересчет счетчика 1 с неполным коэффициентом К =

2 -2 = 6.

Переход с несимметричных режимов к симметричным режимам коммутации фаз шагового двигателя в заявленном устройстве обеспечивается прежде

1352463

Для управления четырехфазным шаговым двигателем информация снимается со всех выходов устройства, а для управления трехфазным двигателем — с выходов первого, второго и четвертого мультиплексоров 6, 6 и 6 (выход мультиплексора 6 при этом не используется).

55 всего изменением нулевого потенциала на единичный на шине 13 (см, табл. 1 и 2) . Это приводит к установлению постоянного единичного потенциала на выходе элемента ИЛИ 8 и, тем самым, к исключению первого разряда счетчика 1 из процесса потактного переключения уровней потенциалов на определенных информационных входах мультиплексо- 10 ров 6. В результате этого переключение выходов устройства производится через один такт поступления на вход

2 тактирующих импульсов. Переход же . от одного симметричного режима на другой симметричный или же переход от одного несимметричного режима на другой несимметричный режим производится соответствующим изменением логических потенциалов на шинах

10-12 (см. табл. 1 и 2). Переход с режимов управления четырехфазным шаговым двигателем (табл. 1) к режимам управления трехфазным шаговым двигателем (табл, 2) осуществляется изменением нулевого потенциала на единичный на шине 14. Это приводит к вводу в действие ранее апрещенного по входу элемента И 7 и, тем самым, перестройке коэффициента пересчета счетчика 1 с К ц = 8 на К,„ = 6.

В связи с тем, что управляющие входы мультиплексоров 6,-6 управляются от выходов второго и третьего разрядов счетчика 1, а их определенные информационные входы управляются (через элемент ИЛИ 8) от шины 13 и первого разряда счетчика 1, переключения выходов при несимметричных режимах коммутации фаз (см. фиг. 2 при n = 2 и nм .= 3 и фиг. 3 при

n = 2) происходят на каждом такте, а при симметричных режимах (см. фиг. 2 при n = 1; n = 2, п = 3 и фиг. 3 при n = 1 и и =2)— через один такт. Это позволяет сохранить среднюю скорость вращения вала двигателя при переходе с какого-либо несимметричного режима на любой симметричный режим коммутации фаз.

В связи с тем что все логические состояния двоичного счетчика 1 (единственного узла устройства, содержащего элементы памяти) являются рабочими (т.е ° используются для формирования выходных кодовых комбинаций переключения фаз двигателя), предлагаемое устройство лишено информационной и логической избыточности и, стало быть, обладает высокой надежностью функционирования. !

Таким образом, благодаря дополнительно введенным элементам и связям устройство позволяет обеспечить все возможные режимы переключения фаз 3- и, 4-фазных шаговых двигателей.

Формула изобретения

Устройство для программного управления шаговым двигателем, содержащее первый, второй, третий и четвертый мультиплексоры, реверсивный двоичный счетчик, элемент ИЛИ и ис- точник питания, входы элемента ИЛИ соединены с шиной выбора симметричности режима и с выходом первого разряда реверсивного двоичного счетчика, у которого тактовый вход, вход сброса и счетный вход подключены к входу тактирования, входу обнуления и входу реверса устройства соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения многорежимного управления трехфазным и четырехфазным шаговым двигателем, в него введены элемент НЕ и элемент И, первый и второй входы которого соединены с выходами второго и третьего разрядов реверсивного двоичного счетчика и с первыми и вторыми управляющими входами мультиплексоров соответственно, выход элемента И подключен к входу разрешения параллельной записи реверсивного двоичного счетчика, выход элемента ИЛИ соединен с первыми информационными входами мультиплексо" ров, у которых вторые информационные входы подключены к нулевой шине источника питания и к первому входу параллельной записи реверсивного двоичного счетчика, у которого второй и третий входы параллельной sanucu соединены с выходом элемента

НЕ, вход которого подключен к входу реверса устройства, третьи информа1352463 ционные входы мультиплексоров соединены с первой шиной управления режимом устройства, четвертые информационные входы первого, второго и четвертого мультиплексоров подключены к второй шине управления режимом устройства, у которого третья шина

Таблица !

Код управления на винах

I) ((Коды пересчета счетчика 1 при прямых н обратных порядках

Коды переключения на выходах

Вых. !-Вых.4 при прямых И об" ратных порядках переключения

10 1 1 12 13 14

ООО-100-010-»0-001- 101-О»-»1- „, 0010-ÎÎ i Î-ООО 1-0001- ЮОО-!ООО-О1ОО-O IOO-,... о о о о и 1

ООО-111-011 !01-ÎÎ I !10-ОЮ-IOO-...

0010-0100-0 ÎÎ-1000-1000-ООО1-OOnl-ОО1О-.. °

ООО- 1ОО-О О- »O-ОО 1- la!-O»- » i-...

0»0-0»0-ОО»-ОО»-1001-!оо1-»оо-»oo-... и 2

О О О

OOO-» l-O»-1О1-ОО1-»О-О!О-1ОО-...

О»О-»ОО-!ОО1-IOOI-оо»-оо»-о»о-о»о-...

ООО-IOO-OIO-»О-О01-!О1-О»-» 1-...

» !о-l »o-o» i-o!»-!о»-!о»-! !о1-»о! о п 3 ооо-» i-о»-ioi-ooi-»о-о!о-ioo-...!

»о-»о1-»о!-!о»-!î»

-o» i-о» 1-» !о-...

oioo-o»o-оо!о-оо»-ООО1-!ОО1-!ООО-!1ОО-...

ООО-!ОО-О!О-»O-OOI-!О1-О»-!»-.. Д о о о о я 2

ОО0-!»-О«-Ю1-ОО1-»О-O!O-!ОО-... 0140-»00-1000-!ОО1-ооо 1-оо»-оою-o»o-...

000-100-010-»0-001-101-0»- »1-... »00-»10-0»0-0» !-ОО! i-!О! 1-ЮО1-1!01-... о о и Э

ООО-» 1-911-101-001-»0-010-!ОО-... »0Î-»О1-1001-10»-00»-o»1-о»о-!1Ю-. ° .

Таблица 2 пересчета счетчика 1 рямом и обратном порядках ды переключения на выходах

ых. 1, Вых.3 н Вьас.4 при прям и обратном порядках

010-010-001-001-100-100-010-...

ООО-100-010- »0-001-101-ООО- .. о о о и 1

o o- oo- oo-оо !-оо !-о о-о ю- ..

ООО-1О1-ОО1-»О-О!О-1ОО-ООО-..

ООО-1ОО-О!О-»О-ОО 1-IO I-OOO-.

»О-»О-О»-О»-1OI-!О1-! !О-..

I управления режимом соединена с четвертым информационным входом третьего мультиплексора, четвертая шина управления режимом подключена к третьему входу элемента И, а выходы мультиплексоров являются выходами устройства, 1352463

Код управления на шинах

10 l I 12 13 п2 1 t О 1 1 пм бык. бых.

Вых, бык. дых.

Фиа2

Число одновременно включенных

Фаз

1 1 О О 1

Ходы пересчета счетчика 1 при прямом и обратном порядках

000-101-001-110-010-100-СОО000-100-010-! 10-001-101-000- ..

000-10 1 "001-1 10-0 10-100-000-...

Продолжение табл.2

Коды переключения на выкодах

Вых.1> Вых.3 и Вых>4 при прямом и обратном порядках

110-10!" 101-011-011-110-110-...

100-110-0! 0-011-001-101-100-...

100-101-001-011-010-110-100-...

1352463 бых бых. дыХ. бык дых

Ььи. н

Н с

t арык.

Редактор М.Циткина

Заказ 5565/47

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 бык,1

Оых.2

0 бых.3

0 дыхЯ а бьа.1

0 быЩ

0 бык.Ч

0 дыК.1

Оык2

0 дыХ.З

Оых.Ф

Составитель А,Исправникова

Техред А.Кравчук Корректор О.Кравцова

Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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