Устройство для управления группой шаговых электродвигателей Советский патент 1984 года по МПК H02P8/40 

00 00

vl

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению несколькими последовательно работакщими четырехфазными шаговыми электродвигателями и может найти применение в энергетике, в частности гелиотехнике для управления прецизионным приводом гелиостатов солнечных электростанций.

По основному авт.св. 10438Q7 известно устройство для управления группой шаговых электродвигателей от одного коммутатора, содержащее блок управления, коммутатор каналов, распределитель импульсов, запоминак«цее устройство и два одновибратора, входы которых подключены к выходу блока управления, выход одного одновибратора - к входу записи запоминакщего устройства, соединенного входом считывания с выходом другого одновибратора, а информационными входами - с установочными входами распределителя импульсов, связанного своими выходами с информационными входами запоминающего устройства Cl.

Недостатком этого устройства является возможность настройки на ложный цикл коммутации, которая появляется при сбое запоминающего устройства или распределителя импульсов, например, при включении питания или при реверсе. Наличие тюдергиваний при первом шаге.в режиме дробления основного шага также нарушает работу прецизионного привода, работающего в режиме позиционирования, т.е. снижает надежность устройства.

Цель изобретения - повы1чение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для управления группой шаговых электродвигателей введены дешифратор,. R5 -триггер, двух-, и восьмивходовые элементы И, входы последнего из которых подключены к запрещенным выходам дешифратора , подключенного информационными входами к выходам распределителя импульсов, а разрешенными выходами - к входам четырехвходового элемента И, соединенного выходом с входом триггера, соединенного единичным выходом с установочным входом коммутатора, а R-входом - с входами одновибратороа и первым входом двухвходово1 о элемента И, подклю ченного выходом к установочному входу распределителя импульсов, а вторым входом - к выходу восьмивходового элемента И.

Такое выполнение устройства обеспечивает установку коммутатора при повторном включении двигателя не только в положении, при котором он

был отключен, но и переход на следующий шаг без потерь при реверсе. Кроме того; устраняется ложная запись положения двигателя в ячейке запоминающего устройства, ликвидируется тем самым настройка на ложный цикл.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемоIo устройства.

Устройство для управления группой шаговых электродвигателей содержит одновибраторн 1 и 2, блок 3 управления, запоминающее устройство 4, распределитель 5 импульсов (регистр сдвига), RS-триггер 6, коммутатор 7 фаз, четырехвходовой элемент И S-; дешифратор 9, восьмивходовой элемент И 10, двухвходовой элемент И 11, коммутатор 12 каналов задающий генератор 13, управляемый делитель 14, многоканальное устройство 15 приоритета, регистратор 16 шагов, формирователь 17 импульсов, импульсный источник 18 тока и шаговые электродвигатели 19. Для ручного управления электродвигателями предусмотрены пульты управления 20 и 21, а для автоматического управления, например, от ЦВМ - шины 22 и 23 выбора номера двигателя, шины 24 и 25 направления движения, шины 26 и 27 скорости движения и шина 28 контроля числа отработанных шагов.

Входы одновибраторов 1 и 2 подключены к выходу блока 3 управления, выход одновибратора 1 - к входу записи запоминающего устройства соединенного входом считывания с выходом одновибратора 2, а информационными выходами - с установочными входами распределителя 5 импульсов, связанного своими выходами с информационными входами запоминающего устройства 4 и коммутатора 7 фаз, единичный выход Р5-триггера б соединен с установочным входом коммутатора 7 фаз, а S -вход RS-триггера б - с выходом четырехвходового элемента И 8, входы которого соединены с разрешенными выходами дешифратора 9, инфоЕялационные входы которого соединены с соответствующими выходами распределителя 5 импульсов и информационными входами коммутатора 7 фаз, причем запрещенные выходы дешифратора 9 через восьмивходовой элемент И 10 и второй вход двухвходового элемента И 11 соединены со сбросовым входом распределителя 5 импульсов, а первый вход двухвходового элемента И 11 подключен к входам одновибраторов 1 и 2 и R входу Rs-триггера б, при. этом управляющие выходы блока 3 управления по направлению движения соединены соответственно с управляющими входами распределителя 5 и коммутатора 7 фаз. Усгройство работает следующим образом. В исходном состоянии на управлякщие шины 22-25 приходят логические нули, а кнопки пультов 20 и 21 упра ления отжаты. При этом блок 3 управ лепкя вырабатывает логические нули которые запрещают работу распределителя 5, коммутатора 7 фаз, многоканального устройства 15 приоритета одновибраторов 1 и 2, регистратора 16 шагов. Блок 3 управления предназначен для формирования канальных сигналов (они поступают на многоканальное устройство 15 приоритета сигналов Вперед, назад и вспомогательного сигнала Работа. Устройство допускает работу в двух режимах: ручном и автоматическом. В режиме ручного управления используются пульты 20 и 21. Если опе ратор работает с пультом 20 управления, то блок 3 управления вырабатывает один канальный сигнал, сиг нал.ы Вперея или Назад, Работа Одновременно вырабатываться сигналы Впереди Назадблоком 3 управления не могут. При работе с пультом 211 вырабатывается второй канальный сигнал, а также остальные сигналы Вперед (Назад ), Работа . В общем случае блок управления предназначен дляработы с N пул тами. Каждый пульт снабжен двумя кнопками (Вперед , назад ) и предназначен для управления только одним .шаговым электродвигателем 19 При этом допускается одновременное нажатие как всех кнопок на одном пульте, так и всех кнопок на всех N пультах. В этом случае блок 3 управления не вырабатывает сигналов При нажатии кнопки Вперед пульта 20 и кнопки назад пульта 21 прежде всего исполняется команда, котор поступает быстрее. Затем отрабатывается следующая команда. Такое преимущество обеспечивает многоканальное устройство 15 приоритета. Это позволяет разнести пульты управления и использовать их на разных рабочих местах. В режиме автоматического управления сигналы на блок управления поступают от ЦВМ или микропроцессор (не показаны). При этом наличие логических единиц на шинах 22-25 означает, что управление шаговыми двигателями принимает на себя ЦВ11 или микропроцессор, причем блок 3 управления автоматически отключает сигналы, поступающие от пультов 20 и 21 управления. Кроме того, сигналы Скорость 1 и скорость 2 позволяют изменять скорость вращения ротора шагового двигателя. Сигналы управления скоростью поступают от ЦВМ или микропроцессора на шины 26 и 27 и задают коэффициент деления управляемого делителя 14, на счетный вход которого приходят импульсы с выхода задающего Генератора 13. Сигналы с выхода управляемого делителя 14 поступают на тактовый вход распределителя 5. Однако распределитель 5 находится в исходном состоянии, так как на шине Работа присутствует логический нуль. С приходом канального сигнала на шину 22 и управляющих сигналов на шины 24 и 25, блок 3 управления вырабатывает канальньй сигнал. Срабатывает многоканальное устройство 15 приоритета, открывается коммутатор 12 каналов по первому каналу, открывается стррбирунщий вход запоминающего устройства 4, разрешается выдача сигналов на шины вперед либо. Назад, готовится к работе коммутатор 7 фаз, распределитель 6, вырабатывается сигнал Работа, срабатывает одновибратор 2 и на вход считывания запоминающего устройства 4 поступает сигнал логической единицы, который разрешает считывать информацию с ячейки запоминающего устройства 4. Информация поступает на установочные входы распределителя 5 и переписывается в него в параллельном коде. С приходом тактового импульса от управляемого делителя 14 . начинается дальнейшая работа распределителя 5. Кроме того, появляется последовательность импульсов на выходной шине 28, которая используется для внешнего контроля числа отработанHfcjx шагов. При этом регистратор 16 шагов пересчитывает число тактовых импульсов в число шагов, одновременно расширяет длительность импульсов с целью передачи.их по мyль.типJieкcнoмy каналу передачи данных. После отработки необходимого числа шагов снимается управляющая команда с.шин 22-25. На ши Работа уснах Вперед, Назад, танавливаются сигналы логического нуля и срабатывает одновибратор 1 записи. В ячейку запоминающего устройства 4 переписывается текущее значение кода распределителя 5. На канальных шинах блока 3 управления и на выходе многоканального устройства 15 приоритета появляются сигналы; логического нуля. Схема переходит в исходное состояние. Предположим, что блок управления вырабатывает один канальный

сигнал Вперед , Работа , но с ячейки запоминающего устройства 4 в распределитель 5 переписьшается запрещенный код. По кольцу начинает крутиться ложный код, а по окончании работы он опять переписывается в эту же ячейку запоминающего устройства 4. Схема переходит в режим настройки на ложный цикл работы. Начало этого режима работы может положить, например, Ю такая манипуляция, как выключение и включение питания эапсялинающего устройства 4 (источник питания не показан). При этом ячейки запоминающего устройства устанавливаются 15 произвольным образом.

Для устранения этого режима работы в предлагаемом устройстве предусмотрены дешифратор 9, восьмивходовой элемент И 10 и двухвхо- 20 довой элемент И 11.

При восьмитактном цикле коммутации для четырехфАзного шагового двигателя из шестнадцати разрзиенными являются только восемь комби- 25 наций. Следовательно, запреценных комбинаций может быть также восемь.

При появлении на выходах дешифратора 9 сигналов F02, F04, F05,.F06, JQ Р09, F10, Pll, F13 распределитель переходит в режим настройки на ложный цикл работы. На одном из указанных.выходов появляется логический нуль, KOTOpbdt через элемен- . ты И 10 и 11 устанавливает распределитель S в нулевое состояние, при котором на выходах F1, F2, F3, F4 появляются логические нули. 0тработать ложный код уп{ авления шаговый электродвигатель не может, по- w скольку на управляющий вход коммутатора 7 фаз с единичного выхода RS -триггера б приходит логический нуль.

При появлении нулевой комбинации на выходе распределителя 5 появляется логический нуль на выходе FOO дешифратора 9, который через элемент И 8 запускает КЗ-триггер 6. Появляется логическая единица на единичном выходе Р5-триггера 6, которая разрешает работу коммутатора 7 фаз. Устройство переходит к нормальному циклу работы.

При поступлении сигнала вперед, когда двигатель находится до пуска в положении дробного шага, возможно /подергивание ротора при пуске. Для исключения этого явления необходимо перевести распределитель 5 в .следукхцее состояние - основного шага, а затем включить двигатель 19. Дешифратор 9 при появлении на его выходах F 00, F03,rFl2, F15 логических нулей разрешает через элемент И 8 и триггер 6 подключение двигателя 19 к коммутатору 7, исключая, тем самым, подергивание ротора при пуске.

I- .

Формирователь 17 импульсов предназначен для организации сигналов управления импульсным источником 18 тока. Импульсный источник 18 тока используется для питания шаговых электродвигателей. Он позволяет применять в коммутаторе 12 каналов, а также в коммутаторе 7 фаз любой ключевой элемент: транзистор, тиристор, оптотиристор. Импульсный источник тока имеет три устойчивьос состояния.

Первое состояние используется для обеспечения необходимого фронта нарастания тока в фазах шагового электродвигателя, второе предназначено для протекания номинального тока в фазах, третье используется для возврата неполностью управляемых вентилей в исходное состояние.

a

Сч4

E5 §5

ifa

CSI Cvj

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГРУППОЙ ШАГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПО авт.св. 1043807, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности,в него введены дешифратор, Й -триггер, двух-, четырех- и восьмивходовые элементы И, входы последнего из которых подключены к запрещенным выходам дешифратора, подключенного информационными входами к выходам распределителя импульсов, а разрешенными выходакш - к входам четырехвходового элемента И, соединенного выходом с S-входе триггера, соединенного единичным выходом с установочным входом коммутатора, а R -вхсд 4 - с входами однови браторов и первым входом двухходового элемента И, подключенного выходом к установочному входу распре делителя импульсов, а вторым вхоi дом - к выходу восьмивходового элемента И. (Л