Устройство для управления многосекционным линейным шаговым двигателем

 

Изобретение относится к области управления электрическими машинами и может быть использовано в системах дискретного управления технологическими процессами. Цель состоит в повьшении КПД, снижении потребляемой мощности. Цель достигается подключением выходов распределителя 1 импульсов к управляющим входам ключевых элементов 2 усилителя мощности через блоки 4 элементов И,подключенных вторыми входами к выходам соответствующих элементов ИЖ 5. Входь распределителя I импульсов подключены к шинам управления и выбора направления движения. Входы дешифраторов 7 подключены к выходам реверсивного счетчика 9, к входу которого подключен выход одновибратора 12, входом соединенного с выходом датчика 11 положения подвижного элемента. Изменение сигналов на шинах направления движения обеспечивает реверс двигателя. Импульсы, поступающие на шину управления , обеспечивающие коммутацию фаз двигателя, одновременно проходят на счетный вход реверсивного счетчика 9, изменяя записанное в нем число N, определяющее тек5пцее положение подвижного элемента, необходимых для коммутации секций и фаз линейного двигателя. I з.п. ф-лы, I ил. (g С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК!

511 4 Н 02 P 8/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3999746/31-07 (22) 02.01.86 (46) 07.01.88. Бюл. 9 (71) Московский энергетический институт (72) В.П.Рубцов и Т.Ю.Деревенко (53) 621.313..525(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1145421, кл. Н 02 К 4!/02, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 1201971, кл. Н 02 P 8/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОСЕКЦИОННЫМ ЛИНЕЙНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к области управления электрическими машинами и может быть использовано в системах дискретного управления технологическими процессами. Цель состоит в повышении КПД, снижении потребляемой мощности. Цель достигается подключением выходов распределителя 1 импульсов к управляющим входам ключевых

„„SU„„1365341 д1 элементов 2 усилителя мощности через блоки 4 элементов И,подключенных вторыми входами к выходам соответствующих элементов ИЛИ 5. Входы. распределителя 1 импульсов подключены к шинам управления и выбора направления движения. Входы дешифраторов 7 подключены к выходам реверсивного счетчика 9, к входу которого подключен выход одновибратора 12, входом соединенного с выходом датчика 11 положения подвижного элемента. Изменение сигналов на шинах направления движения обеспечивает реверс двигателя.

Импульсы, поступающие на шину управления, обеспечивающие коммутацию фаз двигателя, одновременно проходят на счетный вход реверсивного счетчика

9, изменяя записанное в нем число N, определяющее текущее положение подвижного элемента, необходимых для коммутации секций и фаз линейного двигателя. l з.п. ф-лы, 1 ил.

13б5341

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в системах дискретного управления технологическими процессами.

Цель изобретения — повышение КПД устройства и снижение потребляемой мощности, а также повышение надежности. 1О

На чертеже приведена функциональная схема устройства применительно к четырехфазному линейному многосекционному шаговому двигателю.

Устройство содержит распредели- . 16 тель 1 импульсов, усилитель мощности с ключевыми элементами 2, связывающими фазы 3 линейного шагового двигателя с источником питания, блоки

4 двухвходовых элементов И, двухвхо- 20 довые элементы ИЛИ 5, число которых равно числу секций двигателя, RSтриггеры б выбора секции, дешифраторы 7 номера секции, RS-триггер 8 установки исходного состояния, реверсивный счетчик 9 и элементы 2И-HJIHHE 10.

Устройство содержит также датчик

11 положения подвижного элемента, одновибратор 12, регистр 13 кода сек- ЗО ции.и двухвходовые элементы И 14.

Выходы распределителя 1 импульсов подключены к управляющим входам ключевых элементов 2 усилителя мощности через блоки 4 элементов И, подключен- Зных своими вторыми входами к выходам соответствующих элементов ИЛИ 5. Входы распределителя 1 импульсов подключены к шинам. управления (тактовых импульсов) f„ H BbI op H II eHHII H- 40 жения В и Н являющимися входами устройства. Первые входы элементов ИЛИ

5 подключены к выходам соответствующих триггеров 6, подключенных своими входами. через элементы 2И-ИЛИ-НЕ 10 к выходам дешифраторов 7 номера секции. Входы всех дешифраторов 7 подключены к выходам реверсивного счетчика 9. Вторые. входы элементов ИЛИ

5 соединены с выходом триггера 8 ус- бп тановки исходного состояния, вход К которого подключен к шине "Уст..0", а вход S — к выходу одновибратора

12, соединенного своим входом с выходом датчика положения подвижного элемента ll. Выход одновибратора подключен также к входу записи реверсивного счетчика .9, подключенного своими установочными входами каждого разряда к выходам элементов И 14, соединенными первыми входами с выходом одновибратора 12, а вторыми — с выходами регис тра 13 кода секции.

Счетный вход и входы выбора направления счета реверсивного счетчика 9 подключены соответственно к шинам

Й„, Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя подвижный элемент (не показан) взаимодействует с фазами только одной секции, например секции 1. Предположим также, что движение осуществляется вперед.

При этом на шину В подается сигнал единичного уровня, а на шину Н вЂ” нулевого уровня. На шину fy подаются импульсы требуемой частоты, определяющей скорость движения подвижного элемента. Распределитель 1 вырабатывает прямоугольные сигналы, которые поступают на входы элементов И блоков 4 всех секций. Однако выходные сигналы, управляющие ключами 2 усилителя мощности, формируются на выходах блока 4 только первой секции, поскольку на вторых входах элементов И этого блока. присутствует сигнал единичного уровня, поступающий с выхода соответствующего элемента ИЛИ 5. На аналогичные входы элементов И остальных блоков 4 поступают сигналы нулевого уровня, запрещающие прохождение сигналов распределителя импульсов на входы ключей 2 этих секций.

Коммутация фаз 3 первой секции ключевыми элементами 2 в последовательности, определяемой выбранным способом управления, обеспечивает перемещение подвижного элемента двигателя в заданном направлении. Изменение сигналов на шинах направления движения В и Н, т.е. подача сигналов единичного уровня на шину Н и нулевого — на шину В, обеспечивает реверс двигателя в пределах рассматриваемой секции, поскольку состояния элементов И 4 ..и ИЛИ 5 не изменяются.

Импульсы от внешнего устройства (не показан), поступающие на шину f и обеспечивающие коммутацию фаз двигателя, одновременно проходят на счетный вход реверсивного счетчика

9, изменяя записанное в нем число N.

Это число определяет текущее положение подвижного .элемента двигателя относительно исходного положения, за

l 36534 1 которое может быть принято расположение поднижного элемента у края первой секции.

Рассмотренный вьппе порядок комму5 тации фаз 3 первой секции двигателя обеспечивается до тех пор, пока подвижный элемент находится в пределах этой секции, а число 11, записанное в реверсивном счетчике 9, меньше чис- 0 ла шагов N,, определяющих длину этой секции. При этом дешифратором 7 первой секции RS-триггер 6 первой секции устанавливается в положение, при котором на его выходе вырабатывается сигнал единичного уровня. Этот сиг— нал через элемент ИЛИ 5 первой секции поступает на разрешающий вход элементов И блока 4 первой секции.

Когда число N, записанное в ревер-2О сивном счетчике 9, станет равным

N, + l, что соответствует переходу подвижного элемента из зоны действия первой секции в зону действия второй секции на выходе дешифратора 7 вто- 26 рой секции вырабатывается импульс, который, проходя через элементы 2ИИЛИ-НЕ 10, поступает на выходы RSтриггеров первой и второй секций.

При этом триггер 6 первой секции пе- ЗО реводится в нулевое состояние, триггер 6 второй секции — в единичное.

Нулевой сигнал с выхода триггера 6 первой секции проходит через элемент

ИЛИ 5 и запрещает работу элементов

И блока 4 первой секции. Одновременно, сигнал единичного уроння с выхода триггера 6 второй секции проходит через элемент ИЛИ 5 этой секции и разрешает работу элементов И блока 4р

4 второй секции. В результате ключевые элементы 2 усилителя мощности первой секции запираются, отключая фазы 3 первой секции от источника питания, а ключевые элементы 2 усилите- 45 ля мощности второй секции коммутируются сигналами распределителя 1 импульсов, обеспечивая дальнейшее движение вторичного элемента двигателя в пределах эоны действия второй секции е

Процесс коммутации фаз 3 второй секции продолжается до тех пор, пока в счетчике 9 не будет записано число, равное N < + 1, где Я < - число maros, определяющих суммарную длину первой и второй секций. При, N > + 1 на ныходе дешифратора 7 третьей секции вырабатывается импульс, который перенодит RS-триггер б второй секции н нулевое состояние, а триггер 6 третьей секции — в единичное, что обеспечивает запрещение коммутации фаз 3 второй секции и последующую коммутацию фаз третьей секции. Далее описанный процесс повторяется.

При движении вторичного элемента н обратном направлении от и-й секции двигателя к (и-l)-й импульсы, вырабатываемые дешифраторами 7 обеспечивают обратный порядок переключения триггера 6 выбора номера работающей секции, т.е. при срабатьгвании дешифратора 7 и-й секции одноименный триггер 6 переводится н нулевое состояние, а (п-1)-й секции триггер б - н единичное. Измечение порядка переключения триггера 6 по сигналам дешифратора 7 обеспечивается элементами

2И-ИЛИ-НЕ 10 управляемыми сигналами выбора направления движения В и Н.

Выше рассматривалась работа устройства в предположении, что число, записанное в счетчике 9, соответствует вполне определенному положению вторичного элемента н зоне действия соответствующей секции. Однако это условие может быть нарушено, например, при включении устройства или при кратковременном исчезновении питания. В этом случае необходимо установить подвижный элемент в исходное состояние. Это можно, например, осуществить подачей разрешающего сигнала на все элементы И блоков 4. Такой сигнал вырабатывает триггер 8 установки исходного состояния при подаче на К-вход сигнала единичного уровня с шины "Уст.О". В этом случае, на выходе триггера 8 вырабатывается сигнал единичного уровня, который .проходит через элементы И 5 нсех секций и разрешает работу элементов И всех блоков 4 и соответственно одновременную коммутацию усилителей мощности всех секций. При этом вторичный элемент перемещается в направлении, определяемом сигналами на шинах В и Н, независимо от того, под какой секцией он находится. Перемещение вторичного элемента при коммутации нсех секций двигателя продолжается до тех пор, пока вторичный элемент не достигает положения, в котором установлен датчик Ilв Сигнал > KQTopbIA npH этом ны рабатывается датчиком ll, поступает на одновибратор 12, формирующий им1365341

Формула изобретения

Редактор Г.Волкова

Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6655/55

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 пульс длительностью меньшей периода следования импульсов управления f

Импульс с выхода одновибратора 1 2 переводит триггер 8 установки исходного состояния в нулевое положение, 5 снимая сигнал разрешения со входов элементов ИЛИ 5 всех секций и одновременно записывает в счетчик 9 через элементы И 14 число 11, соответ- !и ствующее исходному положению вторичного элемента и хранящееся в регистре 13. Таким образом, обеспечивается соответствие числа, записанного в счетчике 9, исходному положению вторичного элемента и дается разрешение на коммутацию только одной секции двигателя (в данном случае — первой).

Дальнейшая работа устройства происходит в последовательности, описанной выше.

Такое выполнеп:re предлагаемого устройства исключает большое число датчиков положения подвижного элемента, необходимых для коммутации секций 2В и фаз линейного двигателя, снижает потребление электрической энергии и повышает КПД в сравнении с одновременной коммутацией всех секций двигателя. ЭО

1. Устройство для управления многосекционным линейным шаговым двига35 телем, каждая секция которого состоит из нескольких фаз, а подвижный элемент имеет длину, не превышающую длины секции, содержащее усилитель мощности с ключами, число которых

I равно произведению чисел фаз и секций, соединяющими фазы двигателя с источником питания, и распределитель импульсов с входами тактовки и направления движения, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД устройства и снижения потребляемой мощности, введены блоки двухвходовых элементов И по числу секций двигателя, число элементов И в каждом блоке равно числу фаз, двухвходоСоставитель В.

Техред М;Ходан вые элементы ИЛИ по числу секций, RSтриггеры выбора секции и дешифраторы номера секции по числу секций, две группы элементов 2И-ИЛИ-НЕ, число которых в каждой группе равно числу секций, RS-триггер установки исходного состояния и реверсивный счетчик, подключенный счетным входом и входом направления счета соответственно к входам тактовому и направления движения распределителя импульсов, соединенного выходами с первыми входами элементов И всех блоков, подключенных выходами к управляющим входам ключей усилителя мощности, второй вход элементов каждого блока подключен к выходу элемента ИЛИ, первый .вход которого соединен с выходом RSтриггера. установки исходного состояния, а второй вход — с выходом соответствующего RS-триггера выбора секции, соединенного входами с выходами элементов 2И-ИЛИ-НЕ, подключенных, первыми входами элементов первой группы к входам направления движения распределителя импульсов, а вторыми входами — к выходам дешифратора своей и двух смежных секций, причем входы всех дешифраторов номера секции подключены к.выходам реверсивного счетчика.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы путем установки исходного состояния, введены датчик положения подвижного элемента, одновибратор, регистр кода секции и дополнительные двухвходовые элементы И по числу разрядов реверсивного счетчика, подключенные выходами к установочным входам разрядов реверсивного счетчика, первыми входами — к выходам соответствующих разрядов регистра кода секции, а вторыми входами — к входу разрешения записи реверсивного счетчика, S-входу триггера установки исходного состояния и выходу одновибратора, соединенного входом с выходом датчика положения подвижного элемента.

Алфимов ич Корректор С.Шекмар