Устройство управления шаговым мотором

 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к цифровым устройствам управления шаговыми моторами, и может быть использовано в управляющих вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства. Устройство содержит четыре мажоритарных элемента и в каждом из трех каналов элемент НЕ, восемь элементов И, три элемента задержки, блок формирования шагов, мажоритарный элемент, триггер и элемент ИЛИ 5 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 (3 05 В 19/40

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР г,.ь.

I, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М (21) 4663574/24 (22) 20,03.89 (46) 15.10.91. Бюл. ¹ 38 (72) Б.К.Шевелев, А,Н,Сахацкий, Е.М.Гендельман, Л.А.Нивин и В.Е.Геништа (53) 621.503.55 (088.8) (56) Арутюнян В.Ш. Многорежимный коммутатор фаз для m-фазного реверсивного шагового двигателя, Электроника. 1974, № 7, с.

21-26, Блок 394 — 13, Государственный регистрационный номер Я60418. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ МОТОРОМ

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к цифровым устройствам управления шаговыми моторами, Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства.

На фиг. 1, 2 представлена блок-схема устройства; на фиг. 3 — функциональная схема блока формирования шагов; на фиг. 4, 5 — циклограммы работы блока формирования шагов.

Устройство управления шаговым мотором (фиг, 1, 2) содержит первый — чегвертый мажоритарные элементы 1-4 и в каждом из трех каналов элемент НЕ 5, первый — восьмой элементы И 6-13, первый — третий элементы задержки 14-16, блок 17 формирования шагов, мажоритарный элемент 18, триггер 19 и элемент ИЛИ 20. Позициями

21 — 28 обозначены: первый — четвертый выходы 21 — 24 устройства, в каждом из трех каналов устройства знаковый вход 25 устройства, тактовый вход 26 устройства, вход

27 установки в исходное состояние устройства, вход 28 общего сброса устройства, По„„. Ж „„1684779 А1 (57) Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к цифровым устройствам управления шаговыми моторами, и может быть использовано в управляющих вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства. Устройство содержит четыре мажоритарных элемента и в каждом из трех каналов элемент НЕ, восемь элементов И, три элемента задержки, блок формирования шагов, мажоритарный элемент, триггер и элемент ИЛИ. 5 ил. зициями 29-91 обозначены входы и выходы элементов, Блок формирования шагов (фиг. 3) содержит элементы И 92 — 103, элементы ИЛИ

104 — 109, триггеры 110-113. Позициями

114 — 192 обозначены связи, входы и выходы элементов, Каждый канал устройства работает следующим образом.

Перед началом работы на вход 28 подается единичный сигнал "Общий сброс" (либо на вход 27 — единичный сигнал "Установка в исходное"). Эти сигналы поступают либо на вход 61, либо на вход 60 элемента ИЛИ 20 и с его выхода 55 подаются на вход 51 блока

17 и вход 89 триггера 19, При этом на выходах 37 — 40 блока 17 устанавливается код

1010, на выходе 83 триггера 19 — единица.

При этом на входы 62 и 63 элемента И 8 подаются единичные сигналы, обеспечивающие появление на его выходе 64 сигнала высокого уровня. В результате на входы 65 элемента И 10, 66 элемента И 11,91 элемента И 13, 90 элемента И 12 поступают единич1684779 ные сигналы, Затем на знаковый вход 25 подается сигнал, определяющий направление дв«же)«ия шагового мотора, на тактовый вход 26 поступает последовательность импульсов.

Тактовый импульс с входа 26 поступает на вход 85 элемента И 9. Так как на его вход

84 при эгом поступает единичный сигнал с триггера 19, то импульс проходит через элемент И 9 и с его выхода 86 поступает на входы 87 элемента И 6 и 88 элеме)«та И 7. В зависимости от сигнала на входе 25 тактовый импульс проходит либо через элемент .- И 6 и с его выхода 53 поступает на вход 49 блока 17, либо через элемент И 7 и с его выхода 54 «)а вход 50 блока 17. lip» подаче нулевого сигнала на вход 25, последний инвертируется элементом НЕ 5 и высоким уровнем на входе 58 элемента И 7 обеспечивает прохождение TBKTo)«oi импуг) ьса через элемент И 7, Одновременно нулевой сигнал с входа 25 поступает 1)a вход 57 элемента И 6 и блокирует прохождение через него тактового импульса. При подаче единичного сигнала на вход 25 обеспечивается прохождение тактово) о импульса через элемент 11 6 и блокируется элемент И 7. Пр» подаче последовательиост» ил«г«ульсов ))3 входы 49 и 50 блоков 17 коды на его выходах

37 — 40 меняются в соответствии с ф)«г, ч, 5.

По приходу каждого четвертого им««ульса нг вход 50 (либо 49) на выходах 37, 39 появляются единичнь)е сигналы, обеспечивающие появление "1" на выходе 64 элемента И S.

Тактовый импульс через элемент задержки

14 поступает на вход 52 блока 17, а также, пройдя через элемент задержки 15, подается на вход 67 элемента И 10 и вход 68 элемента задержки 16. Задержанный на элементе 16 тактовый импульс с его выхода

69 поступает на вход 70 элемента И 12, вход

71 элемента И 13, вход 72 элемента И 11.

При наличии единицы на входе 65 элемента И 10 тактовый импульс, задержанный элементом 15, с выхода 82 элемента И 10 подается на вход 81 триггера 19 и обнуляет его. При этом нулевой сигнал появляется ) а входе 84 элемента И 9 и блокирует прохождение через него следующего тактового импульса.

Так как все три канала устройства работают синхронно, то появление единичного сигнала на выходах 64 элементов И 8 происходит одновременно, То есть одновременно появляются единичные сигналы на входах

90 элемента И 12, 91 элемента И 13, 66 элемента И 11.

При наличии единичногo c)«i)« !«o Hci этих входах тактовый импульс с выхода 69 элемента И 16 появляется на выходах 74

55 элемента И 12, 75 элемента И 13, 73 элемента И 11, подкл«оче««ных соответственно ко входа)л 77, 78, 76 мажоритарного элемента

18.

При одновременном иоявле))ии тактового импульса хотя бы на двух входах элемен га 18 из трех, на его выход): 79 появляетс" импульс, поступаю ц»й ))а вход

80 триггера 19 и устанавливающий его в состояние "единица", разрешая прохождение тактовых импульсов через элг мент И 9, Задержки элементов 14, 15. 16 подобраны так»м образом, чlо ири c)1))xl:0)I))ol работе каналов триг) ер 19 устанавливается в едииич)«ое cocTol«)l» до прихода следующего та .) ового импульса ««а вход 26. Гсл» из-зя действ»я электромагни нь х помех в одном из каналов блок 17 восир»)«»мает лиш)в)а" импульсы ««я одно«л из входов 19 ил)1 50 сосгояние его выходов 37--40 расход»1с)) оо времени с сос«оя))иел1 э1их выходов других каналов. В этом случае при пояоле«)ии единицы на выходе 64 элемента И 8 обнуляется триггер 19, блокируется ирохожде))ие тактовых импульсов через э;емент И 9, Данны)1 канал иереста Ä1 восприним; «ь тактовые имг)ульсь«. По повале»и)о ))а ь Ixoде 64 эл«-ме) )тов И 8 сд:)ого ил«1 двух других канэлов еди I_#_4)lblx сиг«)а loB, тгкговый»мпульс с

III,lxog;a 69 аляме)) га И 16, пройдя через элем ч)гь«12 13 и 18, пос1упает I)a вход 80

1р)«г) ерз 1-.3, уст» )авливает сго о единично состоя);ие, разрешая при этом прохождение последу)с)них тактовых исиульсов через элемент И 9. Таким образом с»пхронизируется "сбившийся" блок 17, Во время работы устройства сигналы с эь«ходов 37 — 40 блоков 17 трех каналов пос«упают на входы 33-36, 41-44, 45-48 элелентов 1 — 4, мажоритируются на них и с их выходов 29 — 32 поступают на выходы 21 — 24 для управления шаговым мотором.

Блок 17 (фиг. 3) формирования шагов работает следующим образом.

Перед начало«л работы иа вход

150 блока поступает сигнал уста))овк» блока в начальное состояние, С охода

150 блока этот сигнал постуиае T l)3 входы 191, 192 установки в ноль триг)еров

112 и 113,а также через вход 148 элемента ИЛИ

108 и вход 149 элемен)а ИЛИ 109 нг входы

153,154 установки в ноль триггеров 110 и 11 t, после чего триггеры 110 — 113 устанавливаются в нулевое сосало l)II«å и выдают на выходах 189, 190, 164, 171 блока код 1010, Сигнал со входа 150 блока снимается; блок подготовлен к работе. Так как триггер 112 выходом 185 связан с входами 183 элемента И

96, 184 элемента И 98, выходом 186

1684779 с входами 187 элемента И 97, 188 элемента

И 99, триггер 113 своим выходом 180 — с входом 181 элемента И 93, 182 элемента И

95, выходом 179 — с входом 177 элемента И

92, 178 элемента И 94, а входы 119-122 соответственно элементов И 92, 95, 96, 99 подключены к входу 123 блока и входы 114117 соответственно элементов И 93, 94, 97, 98 — к входу 118 блока, то наличие единичного (нулевого) сигнала на выходах 179, 180 триггера 113, 185, 186 триггера 112 разрешает (блокирует) прохождение соответствующего импульса со входов 118 или 123 через элементы 92-99.

Блок может работать в двух режимах, В первом режиме тактовые импульсы поступают на вход 118 блока, а на вход 176 блока поступают тактовые импульсы с задержкой относительно импульсов, поступающих на вход 118 блока. На входах 123 и 150 блока сигналы отсутствуют, В качестве исходного примем сосгояние блока после воздействия на него сигнала установки, описанного выше, т,е. триггеры 110 — 113 находятся в нулевом состоянии и на выходах 189, 190, 164, 171 блока код 1010, Первый тактовый импульс поступает на вход 118 блока, проходит через элемент И

94 и с его выхода 125 поступает на вход 129 элемента ИЛИ 105, а его выхода 141 на вход

146 триггера 110, устанавливая его выходы

157, 156 в состояние 10.

Одновременно импульс с выхода 134 элемента И 97 поступает на вход 138 элемента ИЛИ 106, с его выхода 141 на вход 143 элемента ИЛИ 109, с выхода 152 которого он подается на вход 154 триггера 111, подтверждая на его выходах 170, 163 состояние

01, На выходах 189, 190, 164, 171 блока устанавливается и ри этом код 0110.

Тактовый импульс со входа 176 блока подается на входы 172 — 175 соответственно элементов И 100-103 и в соответствии с потенциалами на их входах 155, 158, 165, 169, поступающими на них с выходов триггеров 110 и 111, проходит через элементы И

101 и 102, с выхода 159 элемента И 101 подается на вход 160 триггера 112, устанавливая его выходы 185, 186 в состояние 10, с выхода 166 элемента И 102 на вход 167 триггера 113, подтверждая состояние его выходов 180, 179 (01), Второй тактовый импульс со входа 118, пройдя через элементы 94, 105 подтверждает состояние триггера 110, одновременно проходит через элемент И 98, с его выхода

127 поступает на вход 131 элемента ИЛИ

107 и с его выхода 145 а вход 147 триггера

111, устанавливая его выходы 170, 163 в состояние 10.

На выходах 189, 190, 164, 171 блока устанавливается код 0101.

Второй импульс со входа 176 подтверждает состояние триггера 112 и, пройдя через элемент И 103, с его выхода 169 поступает на вход 168 триггера 113, устанавливая его выходы 180, 179 в состояние 10.

Третий импульс со входа 118 проходит через элемент И 93, с его в«хода 132 поступает на вход 136 элемента ИЛИ 104, с его выхода 140 на вход 142 элемента ИЛИ 108. с выхода 151 которого импульс поступает на вход 153 триггера 110, устанавливая его выходы 157, 156 в состояние 01. Одновременно, пройдя через элементы 98, 107 подтверждает состояние выходов 170, 163 (10) триггера 111, на выходах 189, 190, 164, 171 блока устанавливается код 1001.

Третий импульс со входа 176 подтверждает состояние триггера 113, а также пройдя через элемент И 100, с его выхода 162 поступает на вход 161 триггера 112, устанавливая его выходы 185, 186 в состояние 01.

Четвертый импульс со входа 118, пройдя через элемента 93, 104, 108. подтверждает состояние выходов 157, 156 (01), а также, пройдя через элементы 97, 106, 109, устанавливает на выходах 170. 163 триггера 111 код 01.

На выходах 189, 190, 164. 171 блока устанавливаетсл код 1010. По приходу четвертого импульса на вход 176 подтверждается состояние 01 выходов 185, 186 триггера 112, на выходах 180, 179 триггера 113 устанавливается код 01.

По поступлению последующих импульсов на вход 118 процедура формирования сигналов управления шаговым мотором повторяется (cM, фиг. 4).

Во втором режиме импульсы, поступающие на вход 123 блока, сопровождаются задержанными импульсами на входе 176.

Сигналы на входах 118 и 150 отсутствуют.

В качестве исходного примем состояние, аналогичное началу первого.

Первый импульс с входа 123 проходит через элемент И 92, с его выхода 124 подается на вход 128 элемента ИЛИ 104 и через него и элемент ИЛИ 108 подтверждает состояние 01 на выходах 157, 156 триггера

110, одновременно, пройдя через элемент И

99, с его выхода 135 поступает на вход 139 элемента ИЛИ 107, а с его выхода на вход

147 триггера 111, устанавливая на его выходах 170, 163 код 10. При этом на выходах

189, 190, 164, 171 блока устанавливается код

1001, Затем по приходу импульса на вход

176 на выходах 185, 186 триггера 112 повто1684 779 ряется состояние выходов 157, 155, тригге . а 110, на выходах 180, 179 — выходов 170, 163 триггера 111, f3ropoA импульс со входа 123 проходит через элеме11т И 95, с его выхода 133 на вход

137 элемента ИЛИ 105, устанавливая на его выходах 157, 156 код 10. Одновременно, пройдя через элементы 99, 107 подтверждает состоя ние т риг1ера 111. на выходах 189, 190, 164, 171 устанавливается кад 0101.

Третий им11ульс со входа 123 проходит через элемент И 95, с его выхода 126 поступает на вход 130 элемента ИЛИ 106 и, пройдя через него и элемент ИЛИ 109, устанавливает на выходах 170, 53 триггера

111 код 01, Одновременно, пройдя через 3AeMelllbl

95, 105, подтверждает сас1ая>1ие триггера

110. На выходах 189, 190, 16>4, 171 блока устанавливается код 0110.

Четвертый ил1пульс со входа 123 проходит через элементы 92, 104, 108, а также через элементы 96, 106, 109, устанавливая на выходах 157, 156 триггера 110 код 01 и подтверждая состояние триггера 111, при этом на выходах 189, 190, 164, 171 устанавливается код 1010.

По приходу последующих имг;ульсов на вход 123 процедура формирования сигналов управления шаговым мотором пов>оряется (сл1. фиг. 5).

Таким образом предложенное ус>ройство обладает повышенной помехозащищенностью за сче1 периодическои подсинхронизации "сбившегося" канала.

Формула изобретения устройство управления шаговым мотором, содержащее четыре мажоритарных элемента и в каждом из трех каналов элемент НЕ, три элемента И, первый элемент задержки, элемент ИЛИ и блок формирования шагов, причем выходы первого, второго, третьего и четвертого мажоритарных элементов соединены с первым, вторым, третьим и четвертым выходами устройства, первые входы первого, второго, третьего и четвертого мажоритарных элементов подключены к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока формирования шагов первого канала устройства соответственна, вторые входы первого, второго, третьего и четвертого мажоритарных элементов соединены с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока форми. рования шагов второго канала устройства соответственно, третьи входы первого, второго, третьего и четвертого мажоритарных элементов подключены к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока формирования war oo ретьего канала устройст20

55 ва соответственно, в каждом канале устройства блок форл1иравэ>н1я ш гов соед11 нен своими первым, вторыл1, 1ретьим и четвертым входами соответственно с выходами первого и второго элемснп>в И, выходом элемента ИЛИ и выходом первого элемента задержки, знаковый вход в каждом канале уст райства является nep III м вхадо" 1 перво го злеменга И и входом элемента НЕ, выход которого подключен I первол1у входу второго элемента И соответствующеro ка11ала, тактовый вход в каждом кана Ic устройства является входом первого элемента задержКИ СаатВЕтСтВУЮЩЕГО КаНана, ПЕРВЫЙ,1 Втарой входы элемснгл ИЛИ являются с >о вегственно входам усганавки в исходное состояние и входом абще1о сброса соогветсгву1ощего канала устройства, г ервы11 и

1ретий выходы блока фoplëèpoeällèq шагов соединень1 саатветс1венно с первым и BTQрым входами третьего элемента И, ка>кдый б!IОк фОрл1ирабани51 шагов содержи I Две надцать элементов И, шес>ь эле1.1ентоэ ИЛИ и четыре триггера, причем первые входы второго, третьего, шестого и седьмого элемента И подключены ка второму входу блоI.ý, первы» входы первого, четвертого, пя гого и восьмо1о зле .н".1ог. И соединены с первыл1 вхо;,ом блока, зыходы перпа1о, 1pe l.его, пятога и седьмого элементов И подкпгэче11ы к первым вхсдам первого — четвер>ого элементов ИЛИ соответственна, выходы второ о, четвертого, шестого l1 восьмого злеменf0B И соединены со вторыми входам;1 парBoI э — четвер гого элементов ИЛИ соатветс1венно. выходы первого и третьего элементов ИЛИ подключены к первым входам ил ого и шестого элементов ИЛИ соответственно, выходы второго и четвертого элемен1ов ИЛИ соединены со входал1и установки в ед11ницу первого и второго триггеров соответственна, вторые входы пятого и шестого элементов ИЛИ подключены к третьему входу блока, выходы пятого и шес1ого элементов ИЛИ связаны со входами установки в нуль первого и второго триггеров соответственно, первый вход девятого элемента И соединен с инверсным выходол1 первого триггера, прямой выход кот араго подкл 1очен к первому входу десятого элел1енга И, выход которого соединен со входом устаI Овки в единицу третьего триггера, первый влад установки в ноль которого подключен к выходу девятого элемента И, инверсный выход второго Tðèããepa соединен с третьим выходом блока и первым входом один11адцатаго элемента И, выход которого подкл>очен к первому входу установки в ноль чегвертаго триггера, вход установки в единицу которого соединен с выходом двенад10

1681779 а

--- ь

° 4

С5

1 цатого элемента И. первый вход которого подключен к прямому выходу второго триггера и четвертому гыходу блока, вторые входы девятого — двенадцатого элементов И соединены с четвертым входом блока, вто- 5 рой вход установки в ноль третьего триггера связан со вторым входом установки в ноль чегверто о триггера и с третьим входом блока,отличающееся тем,что,с целью повышения помехозащищенности, в состав 10 каждого канала устройства введен с четвертого по восьмой элементы И, второй и третий элементы задержки, мажоритарный элемент и триггер, причем в каждом канале выход третьего элемента И соединен с пер- 15 выми входами пятого и шестого элементов

И, выход первого элемента задержки через второй элемент задержки подключен ко второму входу пятого элемента И и входу третьего элемента задержки, выход третьего 20 элемента задержки соединен с первыми входами седьмого и восьмого элементов И и вторым входом шестого элемента И. выходы шестого — восьM0го элементов И подключены соответственно к первому — третьему 25 входам мажоритарного элемента, выход мажоритарного элемента соединен с первым входом установки в единицу т риггера, вход установки в ноль триггера подключен к выходу пятого элемента И, прямой выход триг- 30 гора соединен с первым входом четвертого ," 5 ° элемента И, второй вход четвертого элемента И соединен с тактовым входом соответствующего канала устройства, выход четвертого элемента И подключен ко вторым входам первого и второго элементов И, второй вход установки в единицу триггера связан с выходом элемента ИЛИ, кроме того выход третьего элемента И первого канала соединен со вторыми входами седьмых элементов И второго и третьего каналов устройства, выход третьего элемента И второго канала подключен ко второму входу седьмого элемента И первого канала устройства и ко второму входу восьмого элемента И третьего канала устройства, выход третьего элемента И третьего канала соединен со вторыми входами восьмых элементов И первого и второго каналов устройства, а в блоке формирования шагов вторые входы первого и третьего элементов И подключены к инверсному выходу четвертого триггера, прямой выход которого соединен со вторыми входами второго и четвертого элементов И, вторые входы пятого и седьмого элементов

И подключены к прямому выходу третьего триггера, инверсный выход которого соединен со вторыми входами шестого и восьмого элементов И, первый и второй выходы блока подключены к инверсному и прямому выходам третьего триггера соответственно.

1684779 б

В г а

Ю к

b в г

1684779 гИ

ЧЪ ч

1684779

Риг. Ф

Фиг. 5

Составитель И.Слинько

Редактор Н. Каменская Техред M.Ìoðãåèòàë Корректор M.Kó÷åðÿâàÿ

Заказ 3507 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина. 101