Устройство для управления шаговым двигателем



Устройство для управления шаговым двигателем

 


Владельцы патента RU 2516269:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в дискретном электроприводе с программным управлением. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства, в повышении надежности и упрощении эксплуатации этого устройства. Для этого заявленное устройство содержит основной четырехтактный реверсивный распределитель импульсов для управления шаговым двигателем, включающим в себя двухразрядный реверсивный двоичный счетчик, входы которого тактовый, разрешения и направления счета соединены с соответствующими шинами тактовых импульсов, управления и реверса, которые являются групповыми входами распределителя, два инвертора, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, в устройство введены первый и второй резервные распределители, блок мажоритарных элементов, первая и вторая группы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ блока определения адреса отказа, первые выходы основного и резервного распределителей подключены соответственно к первому - третьему входам первого мажоритарного элемента, вторые выходы основного и резервного распределителей подключены соответственно к первому - третьему входам второго мажоритарного элемента, третьи выходы распределителей подключены к первому - третьему входам третьего мажоритарного элемента, четвертые выходы распределителей подключены к первому - третьему входам четвертого мажоритарного элемента, выходы мажоритарных элементов через усилители мощности соединены с обмотками шагового двигателя и являются первым групповым выходом устройства, первые и вторые выходы групп блока определения адреса отказа соединены соответственно с первыми - третьими и вторыми - третьими выходами основного и резервного распределителей. 3 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в дискретном электроприводе с программным управлением.

Известно устройство для управления четырехфазным шаговым двигателем [1], содержащее двоичный двухразрядный счетчик, формирующий на своем выходе переменные Q2Q1 по тактовым импульсам С при разрешающем счет сигнале V и определяющей направление вращения переменной R (прямое вращение R=1, реверс R=0), четыре элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых d, e, f, g, соответствующие соотношениям d = Q 1 Q 2 , f = Q 1 Q 2 ¯ = d ¯ , e = Q 2 R , g = Q 2 R ¯ = e ¯ , подключены через усилители мощности к соответствующим обмоткам шагового двигателя.

Недостатком устройства является отсутствие автоматической диагностики одиночных отказов и их коррекции, а также некорректная коммутация обмоток, возникающая при переключениях R переменной на шине реверса.

Наиболее близким к заявляемому устройству является четырехтактный реверсивный распределитель импульсов для управления шаговым двигателем [2], содержащий шину управления, тактовых импульсов и реверса, первый и второй инверторы, реверсивный двухразрядный двоичный счетчик, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый-четвертый усилители мощности.

Это устройство позволяет формировать четыре набора Q 1 ¯ Q 2 ¯ , Q 1 Q 2 ¯ , Q 1 ¯ Q 2 , Q 1 Q 2 на выходах счетчика по тактовым импульсам и разрешающем V - сигнале прямой или инверсной последовательности в зависимости от уровня сигнала R на шине реверс. При этом формируются выходные функции распределителя a = Q 1 Q 2 ¯ , b = Q 2 ¯ , c = Q 1 Q 2 , d = Q 2 . Распределитель обеспечивает функционирование в режимах прямой парной четырехтактной коммутации и реверсе, а также в режиме стоянки под током, при этом переключения на шине РЕВЕРС не нарушают корректности коммутации фаз.

Однако данное устройство не обеспечивает автоматическую диагностику одиночных отказов и их коррекцию. Заявляемое изобретение направлено на расширение функциональных возможностей, повышение надежности и упрощение эксплуатации устройства.

Это достигается тем, что в четырехтактный реверсивный распределитель, содержащий тактовую шину, шины управления и реверса, первый и второй инверторы, реверсивный двухразрядный двоичный счетчик и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с одноименными выходами реверсивного счетчика, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с тактовой шиной, шинами управления и реверса, первый-четвертый усилители мощности, выходы которых подключены к соответствующим обмоткам шагового двигателя дополнительно введены первый и второй резервные распределители, блок мажоритарных элементов, первая и вторая группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ блока определения адреса отказа, первые выходы основного и резервных распределителей подключены к первому-третьему входам первого мажоритарного элемента, вторые выходы основного и резервных распределителей подключены соответственно к первому-третьему входам второго мажоритарного элемента, третьи выходы распределителей подключены к первому-третьему входам третьего мажоритарного элемента, четвертые выходы распределителей подключены к первому-третьему входам четвертого мажоритарного элемента, выходы мажоритарных элементов через усилители мощности соединены с обмотками шагового двигателя и являются первым групповым выходом устройства, первые и вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой и второй групп блока определения адреса отказа соединены соответственно с первыми-третьими и вторыми-третьими выходами основного и резервных распределителей.

На рис.1 приведена блок-схема устройства, которое содержит реверсивные двухразрядные двоичные счетчики 1-3, объединение тактовых входов, разрешения и реверса счета, установки в нулевое исходное состояние которых соединено с одноименными шинами группового входа устройства, разрядными выходами счетчики 1-3 соединены со входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, 9, 12, выходы которых являются третьими выходами, а через первые инверторы 4, 7, 10 соединены с первыми выходами основного и резервных распределителей, выходы старших разрядов счетчиков соединены с четвертыми выходами распределителей, а через вторые инверторы 5, 8, 11 подключены ко вторым выходам основного и резервных распределителей, блок мажоритарных элементов 13, 14, 15, 16, выходы которых подключены к входам одноименных усилителей мощности 17, 18, 19, 20, выходы которых являются первым групповым выходом устройства, первая 21, 22, 23, 24, вторая 25, 26, 27, 28 группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых образуют второй и третий групповые выходы устройства, при этом первые и вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 21, 22, 23, 24 первой группы соединены соответственно с выходами основного и второго резервного распределителей, а первые и вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 25, 26, 27, 28 второй группы соединены соответственно с выходами первого и второго резервных распределителей.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы на шину сброс группового входа устройства подается сигнал, устанавливающий счетчики 1-3 в нулевое исходное состояние, на шину управления подается сигнал разрешения счета, направление счета задается уровнем на шине реверс, по каждому тактовому импульсу счетчики синхронно меняют свое состояние, обеспечивая парную четырехтактную коммутацию в соответствии с таблицами 1, 2.

Функционирование мажоритарных элементов и блока формирования адреса отказавшего канала представлено в таблице 3 на примере фазы А. В исходном положении разряды счетчиков Q1Q2=00 и при отсутствии отказов a 1=a 2=a 3=1, A=1, Еоа=E1a=0, что указывает на отсутствие отказов в каналах (7 строка таблицы 3).

Если произошел отказ в одном из каналов (1, 2, 3) соответственно 6, 5, 3 строки таблицы 3, то мажоритарные элементы сформируют откорректированное значение фазы А равное единице, а Еоа E1a примут соответствующие значения 10, 01, 11 (1, 2, 3) указывающие на отказ в соответствующем канале.

На первом (Q1Q2=10) и втором (Q1Q2=01) тактах работы устройства значение фазы А равно нулю и при отсутствии отказов a 1=а 2=а 3=0, А=0, а Еоа E1a=00, что указывает на отсутствие отказов.

Если произошел отказ в первом или втором или третьем канале соответственно 1, 2, 4 строки таблицы 3, то мажоритарные элементы скорректируют значение фазы А равное нулю, а Е E1a примут одно из соответствующих значений 10, 01, 11 указывая на отказ в соответствующем канале.

Аналогично функционируют каналы фаз B, C, D.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство СССР №1367127. Би. №2 от 15.01.88. Кл H02P 8/00, 1988.

2. Авторское свидетельство СССР №1432719. Би. №39 от 23.10.88. Кл H02P 8/00, 1988.

Таблица 1
R Q2Q1 a b с d
Q 1 Q 2 ¯ Q 2 ¯ Q 1 Q 2 Q2
1 00 1 1 0 0
01 0 1 1 0
10 0 0 1 1
11 1 0 0 1
Таблица 2
R Q2Q1 а b с d
Q 1 Q 2 ¯ Q 2 ¯ Q 1 Q 2 Q2
0 00 1 1 0 0
11 1 0 0 1
10 0 0 1 1
01 0 1 1 0
Таблица 3
№ п/п а 1 а 2 а 3 А Е E1a
а 1 а 2а 2 а 3а 1 а 3 а 1⊕а3 а 2а 3
0 0 0 0 0 0 0
1 1 0 0 0 1 0
2 0 1 0 0 0 1
3 1 1 0 1 1 1
4 0 0 1 0 1 1
5 1 0 1 1 0 1
6 0 1 1 1 1 0
7 1 1 1 1 0 0

Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее основной четырехтактный реверсивный распределитель импульсов для управления шаговым двигателем, включающий в себя двухразрядный реверсивный двоичный счетчик, входы которого тактовый, разрешения и направления счета соединены с соответствующими шинами тактовых импульсов, управления и реверса, которые являются групповым входом распределителя, два инвертора, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которых соединены с выходами счетчика, а выходы являются третьими выходами распределителя и через первые инверторы соединены с первыми выходами распределителя, выход старшего разряда счетчика соединен с четвертым, а через второй инвертор - со вторыми выходами распределителя, отличающееся тем, что в устройство введены первый и второй резервные распределители, блок мажоритарных элементов, первая и вторая группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ блока определения адреса отказа, первые выходы основного и резервного распределителей подключены к первому - третьему входам первого мажоритарного элемента, вторые выходы основного и резервного распределителей подключены соответственно к первому - третьему входам второго мажоритарного элемента, третьи выходы распределителей подключены к первому - третьему входам третьего мажоритарного элемента, четвертые выходы распределителей подключены к первому - третьему входам четвертого мажоритарного элемента, выходы мажоритарных элементов через усилители мощности соединены с обмотками шагового двигателя и являются первым групповым выходом устройства, первые и вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой и второй групп блока определения адреса отказа соединены соответственно с первыми - третьими и вторыми - третьими выходами основного и резервного распределителей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к космической технике, может быть использовано при проектировании систем раскрытия конструкций космических аппаратов и предназначено для приведения в действие раскрывающихся узлов механических систем космического аппарата.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании приводов силовых механизмов с регулируемым прерывистым перемещением в технологических линиях подачи заготовок и в системах испытания, контроля и управления.

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах с шаговым электроприводом на базе трехфазных, четырехфазных и шестифазных шаговых двигателей.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использована для определения режима работы электродвигателей. .

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для автоматизированной регистрации спектров поглощения и люминесценции. .

Изобретение относится к области электротехники. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в дискретном электроприводе с ограниченным диапазоном перемещения подвижного элемента. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах автоматизации сборочных операций, например для перемещения рабочего органа установки, в частности светового проектора , указывающего место установки элементов монтажа.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в шаговом электроприводе с программным управлением и ограниченным перемещением подвижного элемента.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в дискретном многорежимном электроприводе. .

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах с дискретным электроприводом на базе трехфазных, четырехфазных и шестифазных шаговых двигателей. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения известных режимов коммутации и стоянки для двигателей с различным числом фазных обмоток и обеспечения работы двигателя в режиме переменной тактности, управляемой по шинам выбора коммутации. Для этого в заявленном устройстве аппаратно реализован алгоритм кодирования Хэмминга, позволяющий обнаруживать и индикатировать адрес одиночного отказа, для чего в устройство введены первая, вторая, третья схемы свертки, шины эталонных контрольных разрядов, индикатор, блок усилителей мощности с датчиками тока и напряжения в каждой фазе. 3 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах с шаговым электроприводом на базе трехфазных, четырехфазных и шестифазных шаговых двигателей. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения известных режимов коммутации и стоянки для двигателей с различным числом фазных обмоток и обеспечения работы шаговых двигателей в режимах переменной тактности, управляемых по шинам выбора режима коммутации, а также введения автоматического контроля за штатным функционированием устройства. В многофункциональный распределитель для управления шаговым двигателем дополнительно введены схема свертки, седьмой выход постоянного запоминающего устройства, шина «штатная работа» и новые функциональные связи, указанные в материалах заявки. 4 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в дискретном электроприводе систем автоматизации технологических процессов. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей распределителя благодаря автоматическому обнаружению, индикации и коррекции одиночных отказов на основе аппаратной реализации помехозащищенного кодирования Хэмминга. В трехтактный распределитель импульсов введены три схемы свертки, три управляемых инвертора, дешифратор и индикатор синдрома отказов, новые функциональные связи, указанные в материалах заявки. 1 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к космической технике, и может быть использовано при проектировании систем раскрытия конструкций космических аппаратов. Привод раскрытия содержит корпус с установленными в нем зубчатым редуктором и электродвигателем. В качестве электродвигателя применены два коллекторных электродвигателя постоянного тока, определяющие скорость вращения или торможения привода. В кинематическую цепь каждого электродвигателя включены инерционные муфты, а часть редуктора до инерционных муфт имеет передаточное отношение не более 10000. Достигается повышение надежности устройства. 1 ил.
Наверх