Устройство для управления шаговым двигателем
Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в шаговом электроприводе с ограниченным перемещением подвижного элемента при повышенных требованиях к надежности функционирования устройства. Цель изобретения состоит в повышении надежности. Повышение надежности устройства обеспечивается за счет введения новой совокупности связей между элементами устройства, в т.ч.подключения информационного входа третьего триггера 9 к инверсному выходу второго триггера 8, а также благодаря исполнению переключателя 4 импульсов синхронизации в виде комбинационного блока на вентилях 12-15 и элементе ИЛИ 16. Случайный сбой третьего триггера 9 не приводит к работе шагового двигателя в нештатном режиме и устраняется внутрисхемно, не требуя вмешательства оператора. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ.
СОИ ИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„, 1511841
А1 (511 4 Н 02 Р 8/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н A ВТОРСИОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Ы апа па
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР (2! ) 4360314/24-07 (22) 11.01,88 (46) 30.09.89. Бюл. ¹ 36 (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро с опытным производством при Белорусском государственном университете им. В.И.Ленина (72) В,И,Лакизо, В.В.Нижников, И.Н.Рудой и В.П.Телегин (53) 621.313.525 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР Ф !399883, кл. Н 02 Р 8/00, 29.08.86. Авторское свидетельство СССР ¹ 1443117, кл. Н 02 Р 8/ОО, 27.04.87. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ : ПОШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в шаговом электроприводе с ограниченным перемещением подвижного элемента при повышенных требованиях к надежности функционирования устройства. Цель изобретения состоит в повышении надежности. Повышение надежности устройства обеспечивается за счет введения новой совокупности связей между элементами устройства,.в т.ч. подключения информационного входа третьего триггера 9 к инверсному выходу второго триггера 8, а также благодаря исполнению переключателя 4 импульсов синхронизации в виде комбинационного блока на вентилях 12-15 и элементе ИЛИ 16, Случайный сбой третьего триггера 9 не приводит к работе шагового двигателя в нештатном режиме и устраняется внутрисхемно, не требуя вмешательства оператора. 1 з.п, ф-лы, 1.ил. 3 151!84 Изобретенпе относится к технике управления электрическими машинами Ii может быть использовано в реверсивном дискретном электроприводе с ограниченным диапазоном перемещения. Цель изобретения — повышение надежности. 1!а чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства для 10 управления шаговым двигателем. Устройство для управления шаговым дВигателем содержит коммутатор первый триггер 2, датчики 3 предельных положений объекта, переключатель 15 4 импульсов синхронизации счетчик 5, распределитель б импульсов, .многоканальныи выходном усилитель 7, ВТо рой 8 и третий 9 триггеры, первый 10 и второй 11 мультиплексоры, при- 20 чем входы коммутатора 1 соецннены с пппнами "!!аправленпе", "Режим", тактовой шиной, выходом первого триггера 2 и его установочными входами, которые подключены к соотьетствующчм выходам датчпка 3 предельных положений объекта, перьый выход коммутатора 1 подклю:Ie!I к установочному входу R второго триггера 8 и третьему пнформационному входу первого мультилексо- 30 ра 10, второй выход коммутатора 1 со-pHIIefi с установочным входом S второго триггера 8 и вторым информационным входом второго мультиплексора 11, прямой выход второго тригге — 35 ра 8 подкл|очен к первым (младшим) адресным входам А первого 10 и второго 11 мультиплексоров, вторые (старшие) адресные входы B которых соединены с прямым выходом третьего 40 триггера 9 и первым входом управления переключателя 4 импульсов синхрони-зации, второй вход управления которого подключен к инверсному выходу третьего триггера 9 информационныи 45 вход ко" îðîãî соединен с инверсным выходом второго триггера 8, а тактовый вход третьего триггер 9 связан с выходом счетчика S, вход которого соединен с третт>им выходом переключа- 50 теля 4 импульсов синхронизации, пер- . вый и второй выходы которого соедиIIpIibl с соответствующими входами распределителя 6 импульсов, выходы которого подключены к входам многоканаль- 55 ного выходного усилителя 7, первый и второй входы направления переключателя 4 импульсов синхронизации соеди- нены с выходами соответственно пер-. вого 10 и второго 11 мультиплексоров, а первый ин<1 ормационный вход первого 10 и четвертый информационный вход второго 11 мультплексоров обьединены и подключены к шине нЧастота приемистости". !!ереключатель 4 импульсов синхронизации содержит с первого по четвертый вентили 12-15 и элемент ИЛИ 1б, выход которого является третьим выходом переключателя 4, первый вход элемента ИЛИ 1б связан с выходом второго вентиля 13, первый вход которого объединен с вторым входом первого вентиля 12 и подключен к второму. входу управления переключателя 4, второй вход элемента ИХ!И 16 связан с выходом третьего вентиля 14, второй вход которого объединен с первым входом четвертого вентиля 15 и подключен к первому входу управления переключателя 4, первые входы первого 12 и третьего 14 вентилей и вторые входы второго 13 и четвертого 15 вентилей соединены соответственно с первым и вторым входами направления переключателя, а выходы первого 12 и четвертого 15 вентилей являются соответственно первым и вторым выходамн переключателя импульсов синхронизации, Устройство работает следующим образом. Гсли управляемый объект не находится в одном из крайних положений, т.е. ни один из датчиков 3 предельных положений объекта не включен, а на шину "Режим" подан высокий потенциал, то.на одном из выходов коммутатора 1, выбор которого определяется в данном случае независимо от состояния первого триггера 2 уровнем потенциалх>ного сигнала на шине "Направление", появляются импульсы синхронизации, подаваемые на тактовую шину устройства. При подаче, например, высокого потенциала на шину "Направление" импульсы синхронизации проходят на.первый выход коммутатора 1 и первый иэ этих импульсов устанавливает второй триггер 8 в нулевое состояние или подтверждает его, обуславливая низкий потенциал на первых (младших) адресных входах А первого 10 и второго 11 мультиплексоров, в качестве которых может быть использован сдвоенный селектор-мультиплексор К155КП2 с общими 5 151 l8 адресными входами. Третий триггер 9 при; включении устройства принудительно устанавливается (цепи установки на схеме не показаны) в состояние 5 соответствующее заданному направлению движения. единичное при движении вправо либо нулевое при движении объекта влево, При заданном движении вправо на,вторых (старших) адресных входах В первого 10 и второго 11 мультиплексоров присутствует высокий потенциал и отрицательные импульсы синхронизации проходят через третий информационный вход первого мульти- 15 плексора 10 íà его выход, поступая далее на первый вход направления переключателя 4 импульсов синхронизации, т.е. на первые входы первого 12 и третьего 14 вентилей. На втором входе 20 третьего вентиля 14 присутствует при этом запрещающий потенциал высокого уровня, поступающий с прямого выхода третьего триггера 9 на первый вход управления переключателя 4 и блокирую- 25 щий также четвертый вентиль 15. В это время на вторых входах первого 12 и второго 13 вентилей присутствует разрешающий потенциал низкого уровня, поступающий с инверсного выхода тре- 30 тьего триггера 9 на второй вход управления переключателя 4, и импульсы синхронизации с выхода первого мультиплексора 10 проходят через первый вентиль 12 на первый выход переключателя 4 и далее на соответствующий вход распределителя 6 импульсов, который через многоканальный выходной усилитель 7 питает обмотки шагового двигателя, обеспе- 40 чивая его вращение, например, по часовой стрелке. При сохранении высокого потенциала на шине "Режим" и подаче низкого потенциала на шину "Направление" 45 импульсы синхронизации появляются на втором выходе коммутатора 1, в то время как поступление импульсов синхронизации на первый выход коммутатора 1 прекращается. Первый же 50 импульс с второго выхода коммутатора 1 устанавливает второй триггер 8 в единичное состояние, а состояние третьего триггера 9 остается без изменений, Высокий потенциал на первых и вторых адресных входах перво ro и второго мультиплексоров 10 и 11 разрешает прохождение импульсов с ши" ны частоты приемистости только через четвертый информационный вход второго мультиплексора 11 на его выход, в то время как на выходе первого мультиплексора 10 устанавливается высокий потенциал. Поступающие на второй вход направления переключателя 4 отрицательные импульсы проходят при этом только через второй вентиль 13 и далее через элемент ИЛИ 16 подаются на третий выход переключателя 4, т.е. на вход счетчика 5, на выходе может быть и выход переноса которого после подсчета заданного количества импульсов, определяемого необходимым временем останова при реверсе шагового двигателя, появляется импульс, соответствующий концу отработки режима реверса. Этот импульс обуславливает установку счетчика 5 в исходное состояние (цейи начальной установки счетчика 5 на схеме не показаны) и, поступая далее на тактовый вход третьего триггера 9, переписывает сигнал низкого уровня с информационного входа триггера 9 на его выход, обуславливая изменение потенциальных сигналов на прямом и инверсном выходах третьего триггера, Потенциальный сигнал высокого уровня с инверсного выхода третьего триггера 9 блокирует первый 12 и второй 13 вентили, в то время как потенциальный сигнал низкого уровня с прямого выхода третьего триггера 9 снимает запрет на прохождение импульсов синхронизации через третий 14 и четвертый 15 вентили и, поступая на вторые адресные входы мультиплексоров 10 и 11, обеспечивает при потенциальном сигнале высокого уровня на первых адресных входах мультиплексоров 10 и 11 прохождение импульсов синхронизации с второго выхода коммутатора 1 только через второй информационный вход второго мультиплексора ll на его выход и далее с второго входа направления пере ключателя 4 через четвертый вентиль .15, с выхода которого импульсы синхронизации через второй выход переключателя 4 поступают на второй вход распределителя 6 импульсов и на многоканальный выходной усилитель 7, обеспечивая вращение ротора шагового двигателя в противоположном направлении. При повторном реверсе, т.е, подаче высокого потенциала на шину "Н прав1511841 ление и сохранении высокого йотенциала на шине "Режим", реверс отра/ батывается на частоте.приемистости аналогично описанному за исключеВ 5 нием того, что импульсы с шины частоты приемистости проходят только через первый информационный вход первого мультиплексора 10 (низкие потенциалы на первом и втором адрес-10 ных входах мультиплексоров 10 и 11), а после отработки режима реверса по сигналу окончания реверса в третий триггер 9 переписывается сигнал высокого уровня, благодаря чему тре- 15 тий 14 и четвертый 15 вентили блокируются, а первый 12 и второй 13 вентили открываются, обеспечивая прохождение импульсов синхронизации с первого выхода коммутатора l на пер- 20 вый вход распределителя 6 импульсов и готовность устройства к реверсу прн повторном изменении направления движения. При случайном сбое третьего триг- 25 гера 9, причиной которого может стать помеха в цепи питания или,установочных цепях 1 помеха по тактовому входу уже не приводит к сбою..триггера 9), происшедшего, например, при движении ротора шагового двигателя по часовой стрелке (вправо ) происходит блокировка первого 12 и второго 13 вентилей, в то время как запрет на прохождение импульсов через третий 14 и четвертый 15 вентили снимается. Состояние второго триггера 8, ггор,— тверждаемое каждым импульсом синхронизации, при этом не изменяется, в результате чего на выход первого 40 мультиплексора 10 начинают поступать Таким образом, предлагаемое устройство для управления шаговым двигателем по сравнению с известным обладает более высокой надежностью, так как сбой одного из няиболее чувствительных к помехам элементов устройства наряду с меньшей его вероятностью не приводит к запрещенному режиму работы и отрабатывается автоматически, обуславливая лишь кратковременную остановку шагового двигателя, после которой двигатель импульсы с шины частоты приемистости ,(низкие потенциалы на первом и втором адресных входах мультиплексоров 10 и (11), которые, однако, не проходят на 45 распределитель 6 импульсов, а подаются через третий вентиль 14 и элемент ИЛИ 16 на вход счетчика 5, обуслэвливая кратковременную стоянку шагового двигателя (длительность которой равна длительности стоянки двигателя при реверсе) . По окончании отработки помехи импульс с выхода счетчика 5, поступая на тактовый вход третьего триггера 9, переписывает информацию с.инверсного выхода второго триггера 8, возвращая третий триггер 9 в штатный режим работы, после чего движение шагового двигателя возобновляется в заданном направлении на частоте импульсов синхронизации, Отработка помехи при движении влево осуществляется аналогично, также исключая возможность реверса шагового двигателя на частоте импульсов синхронизации и его работу на частоте импульсов, поступающих по шине частоты приемистасти. Аналогичная внутрисхемная переустановка третьего триггера 9 может иметь место и при включении устрой-, ства, когда по каким-то причинам этот триггер устанавливается в нулевое состояние при движении вправо либо единичное при движении влево. Работа шагового двигателя в данном случае разрешается лишь после автоматической переустановки третьего триггера в требуемое состояние. При подаче на шину "Режим" низкого потенциала устройство обеспечивает циклическое перемещение управляемого объекта в заданных пределах в автоматическом режиме. Потенциальные сигналы датчиков 3 предельных. положений объекта в данном режиме, поступая на установленые входы первого триггера 2, управляют его состоянием и обуславливают наличие импульсов синхронизации на одном из выходов коммутатора 1 независимо от потенциала на шине "Направление", При изменении состояния первого триггера 2 вследствие срабатывания одного из датчиков 3 предельных положений объекта по приходу в соответствующее предельное положение происходит блокировка движения в данном направлении, отработка реверса на частоте приемистости и включение шагового двигателя в противоположное направлении. Возможные сбои третьего триггера 9 в данном режиме отрабатываются аналогично описанному. 1511841 Формула изобретения Составитель В.Алфимов Редактор А.0rap Техред М.ДидыкЪ Корректор С.Черни Заказ 5910/56 Тираж 551 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина, 101 возобновляет движение в заданном направлении с заданной скоростью. Реализация переключателя импульсов синхронизации на четырех вентилях 5 и элементе ИЛИ в виде комбинационного блока позволяет исключить из состава устройства управляемый элемент памяти, надежное функционирование которого связано, как правило, с дополнительными мерами по обеспечению высокой помехоустойчивости. l. Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее подключенные к установочным входам первого триггера датчики предельных положений объекта, коммутатор, входы которого соединены с шинами Направление", "Режим", тактовой шиной, выходом пер, вого триггера и его установочными входами, последовательно соединенные многоканальный выходной усилитель и 25 . реверсивный распределитель импульсов, входы которого соединены с первым и вторым выходами переключателя импульсов синхронизации, третий выход которого подключен к входу счетчика, а первый и второй входы направления переключателя импульсов синхронизации соединены с выходами соответственно первого и второго мультиплексоров, причем первый информационный вход первого мультиплексора и четвертый информационный вход второго мультиплексора объединены и подключены к шине частоты приемистости, третий информационный вход первого мультиплек- 4о сора и второй информационный вход второго мультиплексора соединены с соответствующими выходами коммутатора и установочными входами второго триггера, прямой выход которого связан с первыми адресными входами первого и второго мультиплексоров, ВТорые адресные входы которых соединены с прямым выходом третьего триггера, тактовый вход которого связан с выходом счетчика, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности, инверсный выход второго триггера соединен с информационным входом третьего триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам управления переключателя импульсов синхронизации. 2. Устройство по и, l, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что переключатель импульсов синхронизации содержит первый, второй, третий, четвертый вентили и элемент ИЛИ, выход которого подключен к входу счетчика, первый вход элемента ИЛИ связан с выходом второго вентиля, первый вход которого объединен с вторым входом первого вентиля и подключен к инверсному выходу третьего триггера, второй вход элемента ИЛИ связан с выходом третьего вентиля, второй вход которого объединен с первым входом четвертого вентиля и подключен к прямому выходу третьего триггера, первые входы первого, третьего вентилей и вторые входы второго, четвертого вентилей соединены соответственно с выходами первого и второго мультиплексоров, а выходы первого и четвертого вентилей. подключены к входам ре. версивного распределения импульсов.
