Устройство для программного управления трехфазным шаговым двигателем

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для многопрограммного управления шаго/ вым электроприводом на базе трехфазных двигателей. Целью изобретения является повышение надежности путем исключения избыточных состояний и помеховых сигналов ча выходе устройства . В устройство дополнительно введены второй инвертор 7, элемент И-НЕ 8, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10. и одновиСратор 15 с новой совокупностью связей, что позволяет исклю-, чить адресную избыточность и тем самым устранить помеховые сигналы на выходах мультиплексоров 11-13 при одновременном исключении причин возможных сбойных ситуаций, так как при любом состоянии реверсивного двоичного счетчика И с модулем счета 8 на адресные входы мультиплексоров подается только штатная кодовая комбинация. 1 табл., 2 ил. с. S (Л с О со 00 оо ч| о

А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflYEiËÈH (51)5 G 05 В 19/40

М!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СОИДЕ1 ЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4799536/24 (22) 08.12.89 . (46) 15.12 ° 91, Бюл. М 46 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством при Белорусском государственном университете им. В.И,Ленина. (72) В,В.Нижников, В,g.Телегин, И,Н,Рудов и В.И.Лакизо (53) 621.503.55 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N" 1374179,.кл. G 05 B 19/02, 1987.

Авторское свидетельство СССР

У 1352463, кл. G 05 B 19/40, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для многопрограммного управления шаго„.80„„1698876

2 вым электроприводом на базе трехфазных двигателей. Целью изобретения является повышение надежности путем исключения избыточных состояний и помеховых сигналов на выходе устройства. В устройство дополнительно введены второй инвертор 7, элемент

И-НЕ Я, элемент ИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ 10 и одновибратор 15 с новой совокупностью связей, что позволяет исклю-. чить адресную избыточность и тем самым устранить помеховые сигналы на выходах мультиплексоров 11-13 при одновременном исключении причин возможных сбойных ситуаций, так как при любом состоянии реверсивного двоичного счетчик=, 14 с модулем счета 8 на адресные входы мультиплексоров подается только штатная кодовая комбинация. 1 табл., 2 ил.

1638876

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для многопр огра ммного у пра вле ни я ша ro вым электроприводом на базе трехфазного двигателя, Известно устройство для управления трехфазным шаговым двигателем, содержащее группу из трех мультиплексоров, адресные входы которых подключены к выходам соответствующих разрядов счетчика импульсов, вход для задания направления счета и счетный вход которого соединены с шиной реверса и тактовой шиной соответственно, а выходы разрядов связаны с выходами элемента И-НЕ, Недостатком данного устройства является низкая надежность. Дешифрация посредством элемента И-НЕ только одного состояния (11) счетчика импульсов может привести к тому, что при случайном сбое счетчика и установке его, к примеру, в состояние 12 соответствующий адресный 25 код обусловит выборку -и появление нештатных кодовых комбинаций на выходах мультиплексоров, что может стать причиной аварийной ситуации, усугубляющейся при подаче следующих тактовых импульсов и переходе счетчика в состояние 13, 14, 15 в случае прямого счета. Аналогичная ситуация может иметь место и в режиме обрат.ного счета.

Наиболее близким по достигаемому результату и технической сущности к, предлагаемому устройству является устройство для программного управления трехфазным шаговым двигателем, 4> содержащее тактовую шину„шины реверса,. управления режимом и выбора тактности коммутации, элемент ИЛИ, первый инвертор, элемент И, реверсивный двоичный счетчик, первый, второй 4> и третий мультиплексоры, выходы которых являются выходами устройства, первый информационный вход первого мультиплексора объединен с вторым информационным входом второго мультиплексора, третьим информационным входом третьего мультиплексора и подключен к шине управления режимом, второй, третий и первый информационные входы соответственно первого, 55 второго и третьего мультиплексоров связаны с общей шиной,. третий, первый и второй информационные входы соответственно первого, второго и трет ьего мультиплексоров подключены к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого связан с шиной выбора тактности коммутации, второй вход Соединен с выходом первого разряда реверсивного двоичного счетчика,. выход второго разряда которого подключен к первому входу элемента И, счетный вход и вход для задания направления счета соединены с тактовой шиной и шиной реверса соответственно, а выход третьего разряда подключен к старшим адресным входам мультиплексоров, младшие адресные. входы которых объединены.

Недостатком известного устройства является низкая надежность при управлении трехфазным шаговым двигателем и работе счетчика в режиме пересчета на 6, Рапись нуля либо числа 5 в счетчик выполняется по просечке, поступающей на вход разрешения параллельной записи в том случае, когда на выходах второго и третьего. разрядов счетчика появляются единичные потенциалы, что соответствует коду числа 6 (или 7), Являясь нештатным в случае управления трехфазным шаговым двигателем и поступая на адресные входы мультиплексоров, этот код обуславливает появление помеховых сигналов на выходах устройства. Особо усугубиться адресная избыточность может, к примеру, при обрыве линии записи информации в счетчик либо при подаче нулевого потенциала на шину в случае управления трехфазным шаговым двигателем.

Целью изобретения является повышение надежности путем исключения избыточных состояний и помеховых сигналов на выходе устройства.

Гоставленная цель достигается тем, что в устройство для программного управления трехфазным шаговым двигателем, содержащее тактовую шину, шины реверса, управления режимом и выбора тактности коммутации, элемент ИЛИ, первый инвертор, элемент И, реверсивный двоичный счетчик, первый, второй и третий мультиплексоры,выходы которых являются. выходами устройства, первый информационный вход первого мультиплексора объединен с вторым информационным входом второго мультиплексора, третьим информационным входом третьего мультиплексора и подключен к шине управления режи8876

169 мом, второй, третий и первый информационные входы соответственно первого, второго и третьего мультиплексоров связаны с общей шиной, третий, первый и второй информационные входы соответственно первого, второго и третьего мультиплексоров подключены к выходу элемента ИЛИ, первый вхоq которого связан с шиной выбора тактности коммутации, второй вход соецинен с выходом первого разряда реверсивного двоичного счетчика, вы- ход второго разряца которого подключен к первому входу элемента И,счетный вход и вхоц для задания направ, ления счета соединены с тактовой шиной и шиной реверса соответственно, а выход третьего разряда подключен к старшим адресным входам мультиплексоров, младшие адресные входы которых объединены, дополнительно введены второй инвертор, элемент

И-НЕ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и одновибратор, вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ, выход подключен к входу разрешения параллельной записи реверсивного двоичного счетчика, первый и второй информационные входы которого подключены к шине реверса и объединены с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ. ИЛИ, . третий информационный вход связан с шиной высокого потенциала, счетный вход через первый инвертор соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вхбд которого соецинен с выходом первого разряда реверсивного,цвоичного счетчика, выход третьего разряда которого связан с третьим входом элемента И-НЕ и входом второго инвертора, выход которого подключен к второму входу элемента И, связанного с своим выходом с младшим адресным входом первого мультиплексора.

При введении второго инвертора, элементов И-НЕ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и одновибратора с указанной новой совокупностью связей с остальными элементами устройства вышеуказанные элементы проявляют в своем взаимодействии новые свойства, обеспечивающие более высокую надежность. В устройстве исключена присущая известному решению адресная иэоыточность, что позволило не только устранить помеховыв сигналы на выхоЛах устройства но и предотвратить причины возникновения сбойных ситуаций, так как при лю- - бом возможном состоянии реверсивного 5 двоичного счетчика с модулем счета S на адресные входы мультиплексоров поцается только штатная кодовая комоинация, На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для программного управления трехфаэным шаговым дви-. гателем, на фиг.2 - временные диа",-, граммы его работы, Устройство содержит тактовую шину

1, шины 2, 3 и 4 соответственно реверса, управления режимом и выбора тактности коммутации, элемент ИЛИ первый 6 и второй 7 инверторы, элементы И-HE 8, И 9, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

20 10, первый 11, второй 12 и третий 13 мультиплексоры, реверсивный двоичный счетчик 14 и одновибратор 15, вход которого подключен к выходу элемента И-НЕ 3, выход связан с входом

2й разрешения параллельной записи реверсивного двоичного счетчика 14, первый и второй информационные входы и вход для задания направления счета которого объединены с первым входом

30 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 и подключены к шине 2 реверса, третий информационный вход связан с шиной высоа кого потенциала, счетный вход подключен к тактовой шине 1 и через первый инвертор 6 соединен с первым входом элемента И-HE 8, второй вход которого связан с выходом элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, второй вход которого подключен к выходу первого

40 разряда реверсивного двоичного счетчика 14, выход второго разряда которого соединен с первым входом элемента И 9, выход которого подключен к младшим адресным входам (А) пер4> вого 11, второго 12 и третьего 13 мультиплексоров, второй вход соединен с выходом второго инвертора 7, вход которого связан с третьим входом элемента И-НЕ 3, подключен к выходу третьего разряда реверсивного, двоичного счетчика 14 и объединен со старшими адресными входами (В) первого 11, второго 12 и третьего 13 мультиплексоров, выходы которых являются выходами устройства, первый информационный вход первого мультиплексора

11 объединен с вторым информационным входом второго мультиплексора 12, третьим информационным входом третье16988 76

ro мультиплексора 13 и подключен к шине 3 управления режимом, второй вход первого мультиплексора 11 связан с общей шиной и объединен с третьим и первым информационными входами соответственно второго 12 и третьего

13 мультиплексоров, третий информационный вход первого мультиплексора

11 объединен с первым и вторым инфор-! мационными входами соответственно второго 12 и третьего 13 мультиплек соров и подключен к выходу элемента

ИЛИ 5, первый вход которого связан с шиной 4 выбора тактности комму,тации, а второй вход соединен с выхо,дом первого разряда реверсивного двоичного счетчика 14.

Устройство для программного управления трехфазным шаговым двигателем работает следующим образом.

При подготовке устройства к работе реверсивный двоичный счетчик 14, обеспечивающий пересчет на 8, обнуляется (цели обнуления стандартны и на чертеже не представлены), а к входным шинам 2, 3 и 4 реверса, управления режимом и выбора тактности коммутации в зависимости от требуемого режима коммутации и направления движения прикладываются уровни потенциальных сигналов в соответствии с нижеприведенной таблицей, При подаче сигнала высокого уровня на шину 2 реверса реверсивный двоичный счетчик 14 работает в режиме пря. мого счета, суммируя поступающие на

его счетный вход тактовые импульсы с шины 1 и формируя на своих разрядных выходах двоичное число, увеличивающееся на единицу.с каждым тактовым импульсом. Сигнал с выхода первого разряда реверсивного двоичного счетчика 14 поступает на второй вход элемента ИЛИ 5 и либо участвует в процессе потактного переключения уровней потенциалов на определенных информационных входах мультиплексоров 11-13 (при низком уровне сигнала на шине 4 и несимметричном шеститактном режиме коммутации), либо исключается из этого процесса при подаче .сигнала высокого уровня йа первый вход элемента ИЛИ 5 с шины 4 и тем самым поддержании постоянного единичного потенциала на выхо» де элемента ИЛИ 5 при симметричных трехтактных режимах коммутации.

Одновременно сигнал с выхода первого разряда счетчика 14 проходит и на второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 10, обуславливая в случае прямого счета появление сигнала высокого уровня на выходе этого элемента после поступления каждого четного тактового импульса на счетный вход счетчика 14, либо каждого нечетного тактового импульса в режиме обратного счета, -с

Адресный код, поступающий на младшие (А) и старшие (В) адресные входы

15 мультиплексоров 11-13 .и обеспечивающий поочередную выборку информационных входов мультиплексоров (т.е. определенных кодовых комбинаций в соответствии с вышеприведенной таблицей), формируется из сигналов, снимаемых с выхода элемента И 9 и выхода третьего разряда реверсивного двоичного счетчика 14, причем на первый вход элемента И 9 подается сигнал с

25 выхода второго разряда счетчика 14, в то время как на второй вход элемента И 9 поступает инвертированный с помощью элемента 7 сигнал с выхода третьего разряда счетчика 14; При подаче пятого тактового импульса адресный код не меняется при полном отсутствии просечек по адресным входам мультиплексоров 11-13, а после прохождения четвертого тактового им35 пульса и появления сигнала высокого уровня на выходе третьего разряда счетчика 14 элемент И 9 блокируется сигналом низкого уровня с выхода второго инвертора 7.

С выхода первого инвертора 6 пятый тактовый импульс проходит через открытый элемент И-НЕ, на втором и третьем входах которого после подачи четвертого тактового импульса

45 поддерживаются разрешающие сигналы высокого уровня, Своим окончанием, т.е. переходным из 0 е 1, пятый тактовый импульс запускает одновибратор 15, на выходе которого формируется отрицательный импульс, поступающий на вход разрешения параллельной записи счетчика 14 и записывающий в этот счетчик- число 7 при прямом счете (после кратковременного пребывания счетчика в состоянии 5). Сле- .

;. дующим, т.е, шестым, тактовым им-. пульсом счетчик 14 обнуляется и вышеизложенный процесс повторяется при отсутствии каких-либо просечек по

1693876

20

30

40

55 адрес ным входам мул ьтипле ксоров .Р

11-13.

При .изменении направления движения путем подачи сигнала низкого уровня на шину 2 реверса счетчик 14 начинает работать в режиме обратного счета, уменьшая свое содержимое на единицу с каждым тактовым импульсом. После достижения. нулевого состояния счетчик 14 по следующему тактовому импульсу перейдет в состояние 7, при котором на всех .его разрядах выходах будут присутствовать сигналы высокого уровня, и очередной проинвертированный тактовый импульс пройдет через открытый элемент

И-НЕ на вход одновибратора 15, обусловив своим окончанием запуск одновибратора.

В счетчик 14 при этом после кратковременной установки в состояние 6 запишется число 4, не изменяющее ко- . довую комбинацию (10) на адресных входах мультиплексоров. При подаче следующих тактовых импульсов происходит дальнейшее корректное изменение адресного кода и тем самым считывание информационных входов мультиплексоров 11-13 в обратной последовательности, обеспечивающее вращение ротора шагового двигателя в про. тивоположном направлении.

При случайном сбое счетчика 14 и установке его, к примеру, в состояние 6 при прямом либо 5 при обратном счете адресный код, снимаемый с выхода элемента И 9 и выхода третьего разряда счетчика 14, продолжает ос.таваться штатным, не вызывая появления избыточных состояний по выходам устройства и исключая тем самым возможные у известного устройства С сбойные ситуации, Кодовые комбинации на выходах мультиплексоров останут.ся штатными даже в случае обрыва цепи разрешения параллельной записи счетчика 14, когда обнуление последнего будет происходить по каждому восьмому тактовому импульсу, Таким образом, изобретение обладает, в сравнении с известным более высокой надежностью за счет исключения нештатных адресных кодовых ком-. бинаций, которые не только приводят к появлению помеховых сигналов на выходах устройства, но и в ряде слу- . чаев могут ооусловить сбойную либо аварийную ситуацию.

Ус гройство может быть реализовано на широко распространенных микросхемах серии К155, при этом в качестве реверсивного двоичного счетчика можно использовать счетчик К155 ИЕ7 с соответствующей организацией счетного входа, первый и второй инверторы, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элементы И-НЕ и И реализуются на двух микросхемах К15 ЛП5 и К155 ЛА4, в качестве одновибратора используется

1/2 микросхемы К155 АГ3. формула изобретения

Устройство для программного управления трехфазным шаговым двигателем, содержащее тактовую шину, шины реверса, управления режимом и выбора та кт ности коммута ции, элемент ИЛИ, первый инвертор, элемент

И, реверсивный двоичный счетчик, первый, второй и третий мультиплексоры, выходы которых являются выходами устройства, первый информационный вход первого мультиплексора объединен с вторым информационным входом второго мультиплексора, третьим информационным входом третьего мультиплексора и подключен к шине управления режимом, второй, третий и первый информационные входы соответственно первого, второго и третьего мультиплексоров связаны с общей шиной, третий, первый и второй информационные входы соответственно первого, второго и третьего мультиплексоров подключены к выходу элемента

ИЛИ, первый вход которого связан с шиной выбора тактности коммутации, второй вход соединен с выходом первого разряда реверсивного двоичного счетчика, выход второго разряда которого подключен к первому входу элемента И, счетный вход и вход для задания направления счета соединены с тактовой шиной и шиной реверса соответственно, а выход третьего раэ" ряда подключен к старшим адресным входам мультиплексоров, младшие ад" ресные входы которых объединены, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем исключения изоыточных состояний и помеховых сигналов на выходе устройства, введены второй инвертор, элемент И-НЕ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ и одновибратор, вход которого

1698876

12 соединен с выходом элемента И-НЕ, вы-,. ход подключен к входу разрешения параллельной записи реверсивного двоичного счетчика, первый и второй информационные входы которого подключены к шине реверса и объедине;ны с первым входом элемента ИСКЛЮ ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий информационный вход связан с шиной высокого потен циала, счетный вход через первый

|инвертор соединен с первым входом .элемента И-НЕ; второй вход которого

Выходы счетчика 14

1 4 3 2 4 2 1

Шеститактная

О О

О О

0 1

О 1

1 О

1 О/1.

О О

0 О

О О 1 1

2

4

6

7 коммутация (прямой ход)

1-12-2-23-3-

31-1...

О 7 1 0

1 То же

То ж е

Трехтактная коммута ция (прямой ход)

2-3-1-2...

Трехтактная коммутация (прямой ход)

12-23-31-12...

0-7 1 1

1 То же

То же

Шеститактная коммутация (обратный ход)

1-13-3-32-2-21-1...

О 1 О О

О

-О

О

О О

1 1

1/О О

1 1

1 О

О 1

О О

1 1

0 7 1 О О То же

То же

Трехтактная коммутация (обратный ход)

2-1-3-2...

Трехтактная коммутация (обратный ход)

21-1 3-32-21...

О 7 1 1

О То же

То же

О

2

4

6

О

О

О

О

1 подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого разряда реверсивного двоичного счетчика,. выход третьего разряда которого связан с третьим входом элемента И-НЕ и входом второго инвертора, выход которого подключен к второму входу элемента И, связанного выходом с младшим адресным входом первого мультиплексора.

Адресный код Режим работы ШД в (д

О 1

О:

О

О

О

16988 76 т1 е(г) юМ

19® о(ж

2Ед5

Составитель И.Слинько

Редактор 3.Слиган Техред Л.цлинык Корректор Н. Ревская

Заказ 4396 Тираж Подписное

ВНИИПИ iuсУдарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКЯТ СССР

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

Прылводсгяенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4