Коммутатор для управления шаговым двигателем

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления с шаговыми двигателями. Цель изобретения - расширение области применения и повышения надежности. Коммутатор содержит генератор импульсов 1, двоичный 2 реверсивный и двоичный 3 счетчики, блок памяти 4, первый 5 и второй 6 элементы ИЛИ и многоканальный выходной усилитель 7, тактовую шину 8, шины управления 9, выбора коэффициента пересчета ("модуль счета") 10, реверса 11, шины выбора режимов коммутации "режим 1"-12, "режим П"-13, "режим Ш"-14, шину включения ШД - 15. 1 ил.

СВОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

„„SU„„>ex» то (бц 4 G 05 В 19/40 (21) 4298718/24-24 (22) 28.08.87 (46) 07.04.89, Бнл. Y- 13 (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро с опытным про" изводством при Белорусском государственном университете им. В.И,Ленина (72) В.Д.Телегин, В.И.Лакизо, В.В.Нижников и И.Н.Рудой (53) 621.503.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1191886, кл. G 05 В 19/40, 1985.

Приборы и техника эксперимента, 1986, 9 1, с. 66-67. (54) КОММУТАТОР ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (5?) Изобретение относится к автома-.. тике и может быть использовано в системах управления с таговыми двигателями. Цель изобретения — расширение области применения и повышение надежности, Коммутатор содержит генератор импульсов 1, двоичный 2 реверсивный и двоичный 3 счетчики, блок памяти 4, первый 5 и второй 6 элементы ИЛИ и многоканальный выход-. ной усилитель 7, тактовую тину 8, шины управления 9, выбора коэффициента пересчета (" модуль счета") 10, реверса 11, шины выбора режимов коммутации (режим Т} 1?, (режим ТТ} 13, (режим III) 14, шину включения ШД 15.

Ю

1о

1471175

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления с шаговыми двигателями.

Целью изобретения является расши5 рение области применения и повышение надежности.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого коммутатора, 10

Коммутатор для управления шаговым двигателем содержит генератор I импульсов, двоичный счетчик 2 и реверсивный двоичный счетчик 3, блок 4 памяти, первый 5 и второй б элементы 15

ИЛИ и многоканальный выходной усилитель 7,. тактовую шину 8, шины управления 9, выбора коэффициента пересчета ("модуль счета") 10, реверса 11, шины выбора режимов коммутации — "Pe- 20 жим Т" 12 "Режим ХХ" 13, "Режим ХХТ"

14, шину 15 включения ШД.

Устройство работает следующим образом. 25

Тактовые импульсы, поступающие на тактовую шину 8 коммутатора, подаются на разрешающий вход генератора 1 импульсов и вход установки нуля дво" ичного счетчика 2. По переднему фрон- 30 ту каждого поступающего импульса генератор 1 импульсов начинает вырабатывать последовательность импульсов с частотой, превышаищей частоту следования тактовых импульсов и определяемой как контролируемой длительностью тактового импульса,.так и емкостью двоичного счетчика 2, разрешение на счет которому выдается также по переднему фронту импульса, посту- 40 пающего на тактовой шине. Пусть, к примеру, частота импульсов генератора 1 выбрана таким образом, что в интервале времени, равном длительности тактового импульса, укладывается

11 периодов импульсов, выдаваемых генератором 1, в то время. как на выходе двоичного счетчика 2, который может быть и выходом переноса, соответствующий импульс появляется после поступления десяти импульсов на его тактовый вход с выхода генератора 1 импульсов, Тем самым на тактовый, вход реверсивного двоичного счетчика 3 импульс переноса с выхода двоич55 ного счетчика ? поступит только в том случае, если длительность импульса на тактовой шине устройства соответствует заданной.

По заднему фронту импульса, поступившего по тактовой шине, первый счетчик 2 обнуляется, а генератор 1 прекращает вырабатывать последовательность импульсов заданной частоты. С приходом нового импульса описанный процесс повторяется, Поступающие на тактовой шине помехи, которые могут носить как единичный характер, так и присутствовать в виде пакетов помех (к примеру, из-за дребезга контактов силового реле), причем длительность отдельных помеховых сигналов, как правило, существенно меньше длительности тактовых импульсов и не превышает величину порядка нескольких микросекунд, блокируются двоичным счетчиком 2 и не проходят на тактовый вход реверсивного двоичного счетчика 3. По окончании каждой помехи двоичный счетчик 2 обнуляется и пересчитывает каждую вновь поступающую помеху, в том числе в составе пакета помех, заново, пропуская тем самым на тактовый вход реверсивного двоичного счетчика 3 только тактовые импульсы заданной длительности, причем частота следования этих импульсов может изменяться в широких пределах, Например, если контролируемую длительность тактовых импульсов установить равной 50 мкс, частоту их следования можно менять от, долей герц (режим отработки единичных шагов) до практически 20 кГц, перекрывая тем самым рабочий диапазон частот большинства шаговых двигателей.

При подаче на шину 9 управления потенциального сигнала разрешения счета реверсивный двоичный счетчик 3 отсчитывает поступающие на его тактовый вход импульсы, при этом записываемое в счетчик 3 двоичное число с каждым тактовым импульсом увеличивается или уменьшается на единицу, в зависимости от уровня потенциального сигнала на шине 11 реверса, т.е. на входе для задания направления счета. С учетом уровней потенциальных сигналов на вторых входах первого 5 и второго 6 элементов ИЛИ, т.е. на шинах 12 и 13 выбора режима коммутации, а также в зависимости от уровня потенциального сигнала на шине 14 выбора режима коммутации и от модуля реверсивного двоичного счетчика, определяемого информацией, по) 47) 175 даваемой на шину 10 выбора коэффициента пересчета. На адресных входах блока 4 памяти при этом формируется соответствующий двоичный код, обус.5 лавливающий при подаче разрешающего потенциального сигнала низкого уровня на шину включения шагового двигателя 15 (т.е. на разрешающий вход блока 4 памяти), появление на выходах блока 4 памяти кодовых комбинаций, соответствующих заданному режиму коммутации фаэ выбранного шагового двигателя.

Вариант программирования блока 4 памяти для использования его в предлагаемом коммутаторе и зависимость двоичного адресного кода от потенциальных сигналов на шинах выбора режима коммутации и от модуля счета реверсивного двоичного счетчика 3 для случая прямого счета представле. ны в таблице,(Х вЂ” любое состояние, Π— обмотка ШД включена, Х - обмотка

ШД обесточена). 25

При изменении уровня потенциального сигнала на шине реверса адресные коды меняются в обратной последовательности, обеспечивая считывание записанной в блоке 4 памяти информации в обратном порядке и тем самым отработку реверса шагового двигателя и его вращение в противоположном направлении.

При подаче потенциального сигнала запрета счета на шину управления реверсивный двоичный счетчик 3 останавливается, сохраняя информацию на своих выходах, благодаря чему обеспечивается фиксированная стоянка шагового двигателя. Если в данном режиме ка шину включения шагового двигателя подать запрещающий потенциальный сигнал высокого уровня, на всех выходах блока 4 памяти, независимо ат состояния адресных выходов, появятся сигналы одинакового (высокого) уровня, обеспечивающие обесточивание обмоток шагового двигателя.

Причем икАормация о состоянии коммутатора, в т.ч. о направлении движе5а ния и режиме коммутации, сохраняется и при возобновлении движения, т.е. подаче низкого потенциала на шину включения шагового двигателя и сигнала разрешения счета на шину управления. 11)аговый двигатель начинает отработку шагав иэ того же положения, в котором произошел его останов.

Режим стоянки с обесточенными обмотками особенно эААективен в том случае, когда пагоный двигатель должен делать в процессе рабаты продолжительные остановки без потери информации. В этих условиях данный режим существенно повышает КПД устройства в целом при одновременном облегчении теплового режима блоков устройства (блока памяти, многоканального выходного усилителя, самого шагового двигателя).

Коммутатор мажет быть выполнен ка широко распространенных микросхемах

К 155 и K555i генератор импульсов реализуется на двух одновибраторах с перезапуском (1 микросхема К555

АГЗ), а в качестве блока памяти используется микросхема K)55 PFЗ, представляющая собой постоянное запоминающее устройство с организацией

32 8 бит и однократным электрическим программированием.

Формула и з о б р е т енин

Коммутатор для управления шаговым двигателем, содержащий тактовую шину, шику реверса, блок памяти, свнзакный своими выходами с входами многоканального усилителя, реверсивный двоичный счетчик, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения области применения и повышения надежности, в него введены двоичный счетчик и генератор импульсов, разрешающий вход которого соединен с входом установки куля дваичкага счетчика и с тактовой шиной, выход генератора импульсов соединен с тактовым входам двоичного счетчика, выход которого подключен к тактовому входу реверсивного двоичного счетчика, первый и второй элементы

ИЛИ, шины управления и выбора коэффициента пересчета, соединенные соответственно с входами разрешения счета и задания модуля счета реверсивного двоичного счетчика, первая, вторая и третья шины выбора режима коммутацИи и шина включения шагового двигателя, соединенная с разрешающим входом блока памяти, первый и второй адресные входы которого подключены к выходам первого и второго разрядов реверсивного двоичного счетчика, третий и четвертый адресные входы соединены соответственно с выходамк

1471175 6 подключены соответственно к первой и второй шинам выбора режима коммутации, а третья шина выбора режима

5 коммутации соединена с пятым адресным входом блока памяти. первого и второго элементов ИЛИ, первые входы которых соединены с ходами соответственно третьего и четвертого разрядов реверсивного двоичного счетчика, вторые входы выАдрес ПЗУ4

4 3 2 . l 06 05

Восьмитактная коыаута- . ция четырек@азиого 11Ш

l-.l2-2-233-34-441

У.

0 О О 8

Шеститактная

«оммутация трехфазного

ПШ

l-12-2-23»

-3-31

Двенадцатитактная ком» мутация mecтифазного ЩД

12-123-23-234-34-345-45-456-56-561-61-612

О О I О 6

О I О О 12

ЧетыректактBas комму-, тация четырез5азного

M 12 23-34-

-41

55 обесточен

О Х I I 4

Х Х Х К Х Х I I I I Х I

Т Х Х Х Х

Составитель И.Слинько

Редактор А.Шандор Техред Л.Сердюкова

Корректор И.Муска

3ак аз 1-606/49 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКИТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r,Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101

1 О О О 0

2 О О О О.

3 О О О Т

4 О О О

5 О О Х О

6 О О I О

7 О О I Х

8 О О Х Х

1 О I О О

2 О Е О О

3 О Т О Х

4 О Х О I

5, О Х I О

6 О Х I О

1 Х О 0 О

2 Х О О О

3 I О О I

4 I О О Т

5 Т О I О

6 Х О I О

7 I О Х I в т о т

9 Х I 0 О

10 Х I . .О О т т и т

12 т т О

1 I Х Х О

2 Т I I О

3 I Х Т I

4 Т I .I I

О Х

I x

О Х

Х Х

О Х.

I Х

О Х т х о х х о х т х о х т х

О I

I I

0 Х т - т

О I т т о

I О ,О О

I О

О О т.. о о х х о х

I X х Х х

Х I I

Х I О.

X I О х О О х О Х х О х х х х х т х х х х 0 х н О х х о

I I

Х I О

I I О т о о

I О О

О О О

О О I

О О I

О I I

0 I Х

I I I

I I I

Х I х т о х О О х о т

Т О

О О

О

О I

I I

Т ° I

I 0

I О

0 О

О Т

О Х

Х I

Х 0

О О

О О

0 I

О Х

I I

I I

Т I

Т

I О

Х О

О О

О О

О I

I I

? О