Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в шаговом электроприводе с програмным упраапением. Цель изобретения - расширение функциональнь1х возможностей устройства для обнаружения отказов в шаговом электроприводе путем обна-

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„„SU„, 1415401 (5!)4 Н 02 Р 7/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

15 9

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4184536/24-07 (22) 26.01. 87 (46) 07.08, 88, Бкл. !1 29 (72) В.Н. Мвсалков (53) 621,313. 525 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

1 1288889, кл. Н 02 Р 8/00, 1 985.

Авторское свидетельство СССР

11 1 319227, кл. Н 02 Р 8/00, I I 06 8S. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ОТКАЗОВ В 11!АГОВОМ ЭПЕКТРОПРИВОПЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в шаго вом зле ктроприводе с програмным уп ражипе. нем, Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей устройства для обнаружения отказов в лаговом электроприводе путем обнаL

141 ружения отказов типа "обрыв". Устройство содержит блок 16 синхронизации логическое устройство II, включающее реверсивный кольцевой сдвиговый ре гистр 9 и элемент 10 сравнения кодов, а также пороговые датчики 2 тока, включенные в цепь каждой фазы шагового двигателя (ШД) I и пороговые .датчики 7 напряжения, подключенные параллельно каждой фазе, причем выходы датчиков тока подключены к первым входам логических схем И 8, а выходы датчиков напряжения — к вторым входам схем И 8, выходы которых подключены к разрядным входам кольцевого реверсивного сдвигового регистра 9 и входам сравнения А элемен5401 та 10. Импульсы, поступающие по шине 15 тактовых импульсов, сдвигают информацию, записанную в первом такте, в регистр 9 синхронно с изменением управляющих импульсов ШД 1 по шинам 3-6. На элементе 10 происходит потактное сравнение эталонной информации с выходов регистра 9 и действительной информации с фаэ ШД 1, поступающей с датчиков 2 и 7 через логическую схему И 8, При несовпадении этой информации в случае обрыва или короткого замыкания обмоток ШД 1 ипи прекращении поступления управляющих импульсов по шинам 3-6 на выходе устройства появляется сигнал отказа.

3 ип.

Изобретение относится к управле- ( нию электрическими машинами и может быть использовано в шаговом электро- приводе с программным управлением, Цель изобретения — расширение 5 функциональных воэможностей путем обнаружения отказов типа "обрыв".

На фиг.l приведена функциональная схема устройства применительно к четырехфазному шаговому двигателю с симметричной парной коммутацией на фиг.2 — схема блока синхронизации; на фиг. 3 — временные диаграммы сигналов в устройстве.

Устройство для обнаружения отка15 эоB s maroвом электроприводе содержит шаговый двигатель (ШД) 1 с фазами а, b, с, d, в цепь каждой фазы которого включены пороговые датчики

2 тока между обмотками ШД I и входами 3 — 6 управления шаговыми двигателями,,а параллельно каждой обмотке ШД 1 включены пороговые датчики

7 напряжения, выходы которых подключены к одному из входов логической схемы И 8, к другому входу которой подключены выходы пороговых датчиков 2 тока.

Выходы логических схем И 8 под30 ключены к разрядным входам кольцевого реверсивного сдвигового регистра 9 и входами А сравнения элемента

10 сравнения кодов, входящих в состав логического устройства I l выходы В сравнения элемента 10 сравнения кодов подключены к выходам регистра 9,.а выход элемента 10 сравнения кодов является выходом 12 устройства.

Шина 13 установки начального состояния подключена к входу разрешения записи кольцевого реверсивного сдвигового регистра 9, шина 14 реверса— к его входу реверса, а шина 15 тактовых импульсов подключена к входу блока 16 синхронизации, первый выход

17 которого подключен к входу сдвига регистра 9, а второй выход !8— к входу разрешения сравнения элемента 10 сравнения кодов, Пороговый датчик 2 тока содержит резистор и подключенный параллельно к нему светодиод оптрона. При протекании через резистор тока больше заданной величины падение напряжения на резисторе становится достаточным для включения светодиода оптрона, с выхода которого сигнал поступает на схему И 8.

Пороговый датчик 7 напряжения состоит иэ резистора и светодиода оптрона, включенного последовательно с резистором, При подаче на датчик напряжения выше заданной величины, 1415401

15

55 ток через светодиод, определяемый резистором, становится достаточным для включения светодиода оптрона, с выхода которого сигнал поступает на схему И 8.

Блок 16 синхронизапии (фиг,2) содержит два одновибратора 19 и 20 и дна элемента 21 и 22 задержки, включенных последовательно, Устройство работает следующим образом, На ШД 1 поступают сигналы эапитки обмоток, например, комбинация abed (символ Ges черты означает высокий потенциал, а с чертой — ниэкий7.

При этом по обмоткам а и Ь протекает ток и датчики 2 в этих фазах ШД I срабатывают. Падение напряжения ня обмотках а и Ь включает и датчики напряжения, подключенные к этим обмоткам. Таким образом, на всех входах схем И 8, подключенных к датчикам фаэ a H Ь,.присутствуют сигналы, следовательно, и на их выводах появляется сигнал. На выходах двух дру гих схем И сигналы отсутствуют, По шине 13 установки начального состояния поступает сигнал разрешения г.араллельной э пи и на вход регистра 9, На вход блока l6 синхронизации по шине 15 тактовых импульсов поступает сигнал и, по появлению сигнала на первом выходе 17 блока 16 синхронизации происходит запись комбинации на выходах схем И S в регистр 9. Записанная в регистр 9 информация поступает с его выходон на входы В сравнения элемента 10 сраннения кодов, на входах А сравнения которого присутствует информация с выходов схем

И 8, соответствующая состоянию запитки обмотки ШД 1, Таким образом, комбинации на входах А и В сравнивания элемента 10 .сравнения кодов одинаковы и на выходе 12 устройства сигнал отказа отсутствует, а регистр 9 запоминает информацию, записанную с выходов схем И.8.

Первоначальная запись информации производится один раэ в начале работы ШД 1. Повтор записи во время работы может быть использован дпя коррекции запитки обмоток в результате обнаружения отказа, Для осуществления вращения ШД 1

I по цепям 3-6 падаются импульсы запитки обмоток U - U . При этом в блок 16 синхронизации по шине 15 подаются тактовые импульсы 01, начиная с второго импульса. Однонибратор 19 запускается сигналами, поступающими с шины 15, и вырабатывает короткий импульс, который задержинается элемент м 21 задержки на время, необходимое для завершения переходных процессон н обмотках ШД I датчиках 2 и 7 и схеме И 8. С выхода элемента 21 задержки импульс поступает на первый выход блока 16 синхронизации и на вход второго одновибратора 20. Последний вырабатывает короткий импульс, который задерживается на время, необходимое для завершения переходных процессов в регистре 9 при сдвиге или записи в него информации, и появляется на втором выходе !Я блока

16 синхронизации. Импульс с выхода 17 сдвигает информацию в регистре 9, а импульс с выхода !8 поступает на вход разрешения сравнения элемента 10

СРЯВН2НИЯ КОДОВ °

Вращение ШД 1 н противоположную сторону осуществляется при формировании на входах обмоток 3-6 временной диаграммы импульсов, соответствующей по времени наличию сигнала по шине !4 реверса. При этом сдвиг информации н регистре 9 также реверсируется, При отсутствии неисправностей после первого сдвигающего импульса, поступившего по шине 14 тактовых импульсов (!1,, второй импульс), на фазах ШД I появляется комбинация

abed (при отсутствии сигнала реверса), т.е, эапитаны обмотки Ь и с.

Срабатывают датчики, "подключенные к этим обмоткам, и комбинация abed появляется на выходах схем И 8, и, следовательно, на входах А сравнения элемента 10 сравнения кодов. После второго импульса сдвига появляется комбинация abed, после третьего—

abed, после четвертого — abed, Такие же комбинации появляются на выходах регистра 9 в результате синхронного с вращением ШД l сдвига информации, записанной в регистр 9 перед началом вращения. Информация с выхода регистра 9 поступает на входы В элемента 10, сравнения кодон, Так как на входах

А и В сравнения элемента 10 сраннения одинаконые сигналы, то с приходом на его вход управления сигналов г с второго выхода 18 блока синхронизации на его выходе и, следователь"

401 6

5 1415 но, на выходе 12 устройства сигнал отказа отсутствует, При отсутствии запитки какой-либо фазы ШД 1, например, по цепи 3 датчики 2 и 7, подключенные к этой фазе, не вырабатывают сигнала и на выходе соответствующей схемы И 8 нет сигнала, что приводит к пропаданию сигналов на соответствующем входе регистра 9. Вместо требуемой последователь-. ности комбинацйй имеет место последовательность: в первом такте abed, во втором — Abed, в третьем — abed, в четвертом — abed. В регистр 9 в такте эапитки ШД 1 записывается код

0100, изменяющийся с приходом первого тактового импульса с блока синхронизации на код 0010. Следовательно, во втором такте на выходе регист- 20 ра 9 код 0010 не совпадает с кодом

0110 соответствующим комбинации второго такта abed на входах А элемента 10 сравнения кодов, На выходе последнего и выходе 12 устройства 25 в этом такте появляется сигнал откаэа.

Аналогичным образом устройство фиксирует и постоянную эапитку.фазы

ШД 1. При постоянной эапитке, например, фазы а требуемая последовательность комбинаций изменяется на последовательность abed abed abed, abed, Элемент 10 сравнения при совпадении с информацией на выходах регистра 9 вырабатывает сигнал отказа.

Неисправность типа "эамыканиеп цепи обмотки ШД I например, фазы а приводит к тому что пороговый дат1 40 чик напряжения не вырабатывает сигнал и соответствующая схема И 8 не включается, несмотря на присутствие сигнала с порогового датчика тока.

Это приводит к появлению последовательности abed, abed abed аБсд, 45 также отличающейся от требуемой, Неисправность типа "обрыв" обмотки ШД i например, фазы а приводит к тому, что пороговый датчик тока не вырабатывает сигнал и соответствующая схема И 8 не включается, несмотря на присутствие сигнала с порогового датчика напряжения, Это приводит к появлению последовательности комбинаций аЬсЯ, abc<7, abed, a5cd, также отличающейся от требуемой.

Предлагемое устройство обнаруживает неисправность типа "пропуск шагов", Если на обмотки IПД I по какой-либо причине в течение нескольких (хотя бы двух) тактов . приходит одна и та же комбинация, например, аЬс4, то уже в следующем такте на выходе элемента 10 сравнения и выходе

12 устройства появляется сигнал отказа.

Устройство обнаруживает любую, отличающуюся от обусловленнрй, выдачу сигналов на обмотки ШД I а также короткое замыкание и обрыв в обмотке двигателя при любом алгоритме коммутации.

Формула и з о брет ения

Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе, содержащее блок синхронизации и логический блок, включающий в себя кольцевой реверсивный сдвиговый регистр и элемент сравнения кодов, входы которого соединены с разрядными входами записи и выходами сдвигового регистра, вход ре». верса которого соединен с шиной реверса электропривода, вход разрешения записи — с шиной установки началь" ного состояния, вход сдвига — с первым выходом блока синхронизации, второй выход которого соединен с входом разрешения сравнения элемента сравнения кодов, вход — с шиной тактовых импульсов электропривода, при этом выход элемента сравнения кодов является выходом устройства, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем обнаружения отказов типа "обрыв, введены элементы 2И по числу фаэ двигателя, пороговые датчики тока и пороговые датчики напряжения, подключенные параллельно фазам двигателя, в цепи которых включены пороговые датчики тока, выходы которых подключены к первым входам элементов 2И, вторые входы которых подключены к выходам пороговых датчиков напряжения тех же фаз, а выходы — к разрядным входам записи кольцевого реверсивного сдвигового регистра.

1415401

Редактор Н,Бобкова

Заказ 3884/54

Тираж 583

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ps 6

lip

У

lip

Ъ

НФа

ur7

018

Составитель В. АлфимовТехред Л. Олийнык Корректор Г, Решетник

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5