Устройство для управления шаговым двигателем

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании дискретного электропривода для объекта с ограниченным диапазоном перемещения. Цель изобретения состоит в повышении надежности. Устройство обеспечивает постоянный контроль состояния элементов, ограничивающих диапазон перемещения, исключая при этом ложные блокировки движения при отработке предельных положений в режиме микроперемещений, когда рабочий ход толкателя концевого выключателя 4 отрабатывается несколькими перемещениями управляемого объекта и тем самым повышает достоверность контроля аварийной ситуации при работе с ограниченным диапазоном перемещения. Для этого устройство содержит первый 13 и второй 22 элементы 2 ИЛИ, элемент 4 ИЛИ 15, одновибратор 14 и счетчик 16, блокирующий сигнал на выходе которого появляется лишь в том случае, когда перемещение управляемого объекта превышает рабочий ход толкателя концевого выключателя. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИX

РЕСПУБЛИК (5114 Н 02 Р 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4388494/24-07 (22) 09.03.88 (46) 07. 12,39, Бил. 11 45 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством при Белорусском государственном университете им, В.И.Ленина (72) В.Д,Телегин, И.Н,Рудой, В,В,Нижников и В.И.Лакизо (53) 621. 313. 525 (083. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 819795, кл. С 05 В 19/40, 17.04.81, Авторское свидетельство СССР

11 1439731, кл. Н 02 Р 3/00, 27,04.87. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НАГОBbIM ДВИГАТЕЛЯМИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании дискретного электропривода для объекта с ограниченным диапазоном перемещения. Цель изобретения состо„„SU„„1527703 А1

2 ит в повышении надежности. Устройство обеспечивает постоянный контроль состояния элементов, ограничивающих диапазон перемещения, исключая при этом ложные блокировки движения при отработке предельных положений в режиме микроперемещений, когда рабочий ход толкателя концевого выключателя 4 отрабатывается несколькими перемещениями управляемого объекта и тем самым повышает достоверность контроля аварийной ситуации при работе с ограниченным диапазоном перемещения, Для этого устройство содержит первый 13 и второй 22 элементы 2ИЛИ, элемент

4ИПИ 15, одновибратор 14 и счетчик 16, блокирующий сигнал на выходе которого появляется лишь в том случае, когда перемещение управляемого объекта превышает рабочий ход толкателя концевого выключателя, 2 ил..527703

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано при создании дискретного электропривода для объекта с ограниченным диапазоном перемещения, 5

Цель изобретения — повышение надежности при работе с ограниченным диапазоном перемещения, На фиг. 1 приведена функциональная 10 схема устройства для управления шаговым двигателем; на фиг. 2 — эпюры напряжений в узловых точках схемы.

Устройство для управления шаговым двигателем содержит тактовую шину ) шину 2 направления, шину 3 разрешения, концевые выключатели 4, резисторы 5-8, первый 9 и второй 10 триггеры, первый

)1 и второй )2 элементы ИСКЛОЧА)ЭЦЕЕ

ИЛИ, первый элемент 2ИЛИ 13, одновибратор 14, элемент 4ИЛИ 15, счетчик 16, элемент 2И 17, блок 18 управления. состоящий из элемента HE 19, первого

20 и второго 21 элементов 4И-НЕ, второй элемент 2ИЛИ 22, распределитель 25

23 импульсов и многоканальный усилитель 24 мощности, причем входы многоканального усилителя 24 мощности соединены с соответствующими выходами распределителя 23 импульсов, входы которого подключены к выходам первого 20 и второго 21 элементов 4И-НЕ, первые входы последних соединены с шиной 3, вторые входы первого 20 и второго 21 элементов 4И-НЕ соединены с выходом элемента 2И 17, первый вход которого подключен к шине 1, третий вход второго элемента 4И-НЕ

21 посредством элемента НЕ 19 и третий вход первого элемента 4И-НЕ 20 40 подключены к шине 2 направления, четвертые входы первого 20 и второго 21 элементов 4И-HE соединены соответственно с первым и четвертым входами элемента 4ИЛИ 15 и выходами первого 45

9 и второго 10 триггеров, установочные входы которых через резисторы 5, 6 и 7, 8 подключены к шине питания и через концевые выключатели 4 к шине нулевого потенциала, а также связаны с входами соответственно первого ll и второго 12 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, выходы последних подключены к входам первого элемента 2ИЛИ 13, выход которого соединен с третьим

55 входом элемента 4ИЛИ 15 и через одновибратор 14 с вторым входом элемента 4ИЛИ 15, выход которого подключен к входу установки нуля счетчика 16, выход последнего связан с вторым входом элемента 2И 17, а счетный вход счетчика 16 подключен к выходу второго элемента 2ИЛИ 22, соединенного своими входами с выходами первого 20 и второго 21 элементов 4И-НЕ, На фиг, 2 обозначены эпюра 25 (1)— тактовый вход 1 (тактовая частота); эпюра 26 (9-S) — S-вход первого триггера 9, размыкающий контакт соответствующего концевого выключателя и первый вход первого элемента ИГКЛЮ"

ЧА10ЦЕЕ ИЛИ 11; эпюра 27(9-R) — R-вход первого триггера 9, замыкаюшнй контакт концевого выключателя и второй вход первого элемента НГКППЧАЮ) )ЕЕ

ИЛИ 11; эпюра 28(9) — выход первого триггера 9; эпюра 29(11) — выход первого элемента ИСКЛ)0ЧА)ОЩЕЕ ИЛИ 11; эпюра 30(14) — выход одновибратора 14; эпюра 31(15) — выход элемента 4ИЛИ

15; эпюра 32(2) — уровень сигнала на входе 2 направления; эпюра 33(20) выход первого элемента 4И-НЕ 20; эпюра 34(21) — выход второго элемента

4И-НЕ 21; эпюра 35(22) — выход второго элемента 2ИЛИ 22; эпюра 36(16) выход счетчика 16; эпюра 37()7) выход элемента 2И 17 и тактовый вход блока 18 управления, Устройство работает следующим образом, Пусть в исходном состоянии (момент времени T) фиг. 2) управляемый объект не находится в одном иэ предельных положений, т.е. ни один из концевых выключателей 4 не нажат.

Первый 9 и второй 10 триггеры установлены при этом в единичное состояние благодаря прохождению логического нуля через размыкаищие контакты концевых выключателей 4 на S-.âõîäû триггеров 9 и 10, На выходах первого

1) (эпюра 29) и второго 12 элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ присутствуют потенциальные сигналы высокого уровня, поступающие на входы первого элемента 2ИЛИ 13, который обеспечивает сложение по ИЛИ сигналов низкого уровня, и тем саум на выходе первого элемента 2ИЛИ 13 присутствует сигнал высокого уровня, С выхода одновибратора 14 при отсутствии перепадов сигнала на его входе снимается сигнал высокого уровня, так что все сигналы, поступаюшие в исходном состоянии на входы элемента 4ИЛ)! 15, имеют высокий уровень и на выходе элемента

27703

15, обеспечивающего сложение по ИЛИ сигналов низкого уровня, присутствует сигнал высокого уровня, поступающий на вход установки нуля счетчика

l6 и обеспечивающий его сброс, при котором на выходе счетчика 16 устанавливается сигнал высокого уровня (в состав счетчика может входить дешифратор, дешифрирующий заданное состояние Счетчика, к примеру, после подсвета восьми импульсов).

Сигнал высокого уровня с выхода

Ю счетчика 16 (эпюра 36, момент времени Tl) поступает на второй вход элемента 2И 17 и не препятствует прохождению тактовых импульсов через элемент 17. При подаче на шину 3 сигнала высокого уровня на первых входах первого 20 и второго 21 элементов

4И-НЕ присутствуют потенциальные сигналы высокого уровня, снимающие запрет на прохождение тактовых импульсов через первый 20 и второй 21 элементы 4И-HE Однако в распределитель

23 импульсов, многоканальный усилитель 24 мощности и на шаговый двигатель тактовый импульс, поступивший в момент времени Т2, проходит только через первый элемент 4И-ИЕ 20, выбор которого и тем самым вращение двигателя в заданном направлении определяется уровнем потенциального сигнала на входе 2. С выхода первого элемента 4И-НЕ 20 отрицательные тактовые импульсы через второй элемент

2ИЛИ 22 поступают на счетный вход счетчика 16, который заблокирован сигналом высокого уровня, поданным на вход установки нуля счетчика.

В момент времени ТЗ управляемый объект достигает одного из своих предельных положений, При этом переключающий контакт соответствующего концевого выключателя начинает отходить от размыкающего контакта (эпюра 26) с некоторым дребезгом, заканчивающимся к моменту времени Т4, при этом после отрыва переключающего контакта от размыкающего на последнем (благодаря резистору R 6) появляется сигнал высокого уровня, который не изменяет состояние триггера 9, но обуславливает появление сигнала низкого уровня на выходе первого элемента IICIGIl0VAIXIEE ИЛИ 1 ), поступаюцего далее через первый элемент 2ИЛИ

13 на третий вход элемента 4ИЛИ и вход одновибратора 14. По перепаду

55 о сигнала одновибратор 14 формирует отрицательный импульс, длительность которого выбрана такой, что одновибратор 14 перезапускается каждым последующим перепадом сигнала дребезга, формируя тем самым на своем выходе отрицательный импульс вплоть до момента времени Т5 (эпюра 30), После поступления следующего тактового импульса в момент времени Т6 переключающий контакт концевого выключателя благодаря дальнейшему смещению управляемого объекта и толкателя концевого выключателя входит в соприкосновение в момент времени Т7 с замыкающим контактом, обуспавливая при этом некоторый дребезг, длящийся до момента времени Т3, По перепадам сигнала при дребезге одновибратор )4 вплоть до момента времени Т9 продолжает формировать отрицательный импульс аналогично описанному. При первом же соприкосновении переключающего контакта с замыкающим первый триггера 9 перебрасывается в нулевое состояние, блокируя при этом прохождение тактовых импульсов через первый элемент 4И-HE 20 и обеспечивая дальнейшее поддержание сигнала низкого уровня на выходе элемента 4ИЛИ 15.

Начиная с момента времени Т3 и до момента времени Т7 сигнал низкого уровня на выходе элемента )5 поддерживается благодаря поступлению íà его входы сигналов низкого уровня с выхода одновибратора 14 и первого элемента ИСКЛ)ОЧЛ)ОЩЕЕ ИЛИ ) ) соответственно ° Этот сигнал низкого уровня, поступая на вход установки нуля счетчика 16, разрешает счет и счетчик начинает отсчитывать тактовые импульсы, начиная с момента времени ТЗ. После момента времени Т7 поступление тактовых импульсов на распределитель 23 импульсов и тем самым на счетный вход счетчика 16 прекращается из-за блокировки движения в данном направлении и возобновляется лишь после момента времени ТIО, когда путем изменения уровня сигнала на входе 2 разрешается прохождение тактовых импульсов через второй элемент 4И-НЕ 21, При этом после поступления тактового импульса в момент времени Tl) объект начинает съезжать с концевого выключателя и его переключающий контакт начинает отходить в момент времени

Т 12 от замыкающего контакта, также

1527703 обуславливая при этом описанный процесс дребезга и формирование отрицательных сигналов на выходах первого элемента ИСКЛЮЧА10ЦЕЕ ИЛИ 11 и одновибратора )4, После подачи определенного числа тактовых импульсов, необходимых для съезда объекта с концевого выключателя, переключающий контакт в момент времени Т)3 соприкасается с размыкающим контактом, обусловив возврат первого триггера 9 в единичное состояние. При этом сигнал низкого уровня на выходе элемента 4ИЛИ 15 поддерживается благодаря перезапуску одновибратора 14 в момент времени Т 14 и формированию отрицательного импульса íà его выходе вплоть до момента времени ТI5, По завершению этого импульса в момент времени Т15 на всех входах элемента

4ИЛИ 15 присутствуют сигналы только высокого уровня и на выходе элемента

15 появляется сигнал высокого уровня, сбрасывающий счетчик 16 в исходное состояние и не изменяющий сигнала на его выходе. Счетчик 16 при этом отсчитывает число тактовых импульсов, необходимое для штатного срабатывзни: концевого выключателя, т,е, для »а;. да управляемого объекта на концевой выключатель и съезда с него, причем это число меньше (на 1-2 импульса) числа, декодируемого на выходе счетчика, Движение объекта в противоположном направлении в штатном режиме продолжается, к примеру, вплоть до момента времени Т16, когда происходит обрыв линии связи концево»о выключателя. На входах лервого элемента

ИКСЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1) (эпюоь» 26 и 27) появляются сигналы одинакового нь»сокого, уровня, обуславливающие сигнал низкого уровня на выходе элемента 11 (эпюра 29) и тем самым на выходе элемента 4ИЛИ 15 (эпюра 31) ° Для счетчика )6 данный сигнал является сигналом разрешения счета и счетчик начинает отсчитывать тактовые импульсы, поступающие на его счетный вход с выхода второго элемента 2ИЛИ 22 (эпюра 35).

По достижении числа, декодируемого на выходе счетчика, низкий уровень выходного сигнала счетчика 16 блокирует в момент времени Т17 прохождение тактовых импульсов через элемент 2И

17 и обуславливает тем самым останов шагового двигателя, причем блокировка движения может быть снята только после устранения неисправности. Сигнал низкого уровня, возникающий при неисправности концевых выключателей или их линий связи ца выходе счетчи— ка, может быть использован для индикации аварийной ситуации.

Замыкание линий» связи концевого выключателя на корпус или между собой, а также поломка концевых выключателей приводят к аналог»»чному результату, т ° е, к блокировке движения, Второй триггер 10 и второй элеМрНТ ИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ 12 функцио»»ируют аналогично, обеспечивая совместно с остальными элементам» устройства штатную отработку второго из нредель»»ь»х положений управляемого объекта в режиме микроперемешеций.

Распределитель 23 импульсов формирует цри работе устройства последовательность импульсных сиг»»а»»ов, требуемую для переключения обмоток выб10

20 раиного шагового днигат сля и усиливаемую многоканальным усилителем 24 мощности, Таки образом, предлагаемое уст— ройство обеспе-ьивает более высокую в сравнении с изв-.стным достоверност1, контроля аварийной ситуации при упр 1влении объектом с ограниченным

G;:à»»àçoíoì перемещения, исключая ложные блокировки движения при отработке»1редечьнь х положений в режиме

»»и»»ро»»ере»»е»дений, когда рабочий ход толк ател»» концевого выключателя отрабатывается путем подачи нескольких тактовых импульсов °

35

Формулаизобретeни я и два триггера, соединенные установочными входами каж»»ъ»й с одним из ко»»1»,етых выключателей и с входами одног»» элементов ИСКЛЮЧА)ЩЕЕ ИЛИ, » ° а в»»ходаьы — с входами блока управУс»ро»»ство для управления шаговым я»7и гателем, содержащее последователь45 н.1 соеди1»е»»кые многоканальный усилител ь мощности, распределитель им.»ульсов ч бла::. упраш»ения с разрешающим входом и входом направления, соединецны-»»» с соответствующим» шин,»ми, "0 и тактовым входом, подключенным к входу элемеи»а 2И, первый вход которого соединен с тактовой шиной, а также два элемента HCKJIIOЧАЮГ)ЕЕ ИЛИ

1527703 тг

75(1

176. гй

31/15

jz(2

ЗЭ(zs(n

Составитель В.Алфимов

Техред М.Дидык

Корректор О.Ципле

Редактор Н. Лобкова

Заказ 7517/56 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", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 ления,отли чающее с я тем, что, с целью повыщения надежности при работе с ограниченным диапазоном перемещения, введены первый и второй элементы 2ИЛ11, элемент 4ИЛИ, одновибратор и счетчик, выход которого соединен с вторым входом элемента 2И, счетный вход подключен к выходу второго элемента 211ЛИ, соединенного входами с выходами блока управления, а вход установки нуля счетчика подключен к выходу элемента 4ИЛИ, входы которого связаны с выходами триггеров, выходом первого элемента 2ИЛИ и выходом одновибратора, подключенного входом к выходу первого элемента

2ИЛИ, входы которого соединены с вы1ð ходами элементов ИС1ПИЧАЮЩЕЕ ИЛИ.