Устройство для управления шаговым двигателем Советский патент 1984 года по МПК H02P8/36 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для управления шаговым двигателем с автоматическим контролем целостности электрических соединений. Известно устройство для управления шаговым двигателем с последовательным включением с фазами балластн резисторов, содержащее блок обнару жения отказов, включающий в. себя элементы И, подключенные через буфе ный регистр к вьпсодам ключей усилит ля мощности, и регистрирзгющий элеме фиксирукиций отказ типа обрыв или короткое замыкание в силовой цепи Недостатком указанного устройств является невозможность контроля неисправностей в электрических цепях при широтно-импульсном регулировани тока в фазах двигателя. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для управления шаговым двигателем, содержащее блок обнаружения отказа, включающий в себя логический элемент И, дешифратор сигналов тока в фазах и запоминающее устройство, распределитель импульсов, соединенный выходами с входами многоканального усилителя мощности, каждьй канал которого состоит из последовательно соединенных регулирукяцего ключа с регулятором тока на входе, фазного ключа, подключенного входом к выходу распределителя импульсов, резистора обратной связи по току, связанного с входом регулятора тока и фазы двигателя, соединенной с источником питания постоянного тока двумя встречно включенными диодами C.2i. Однако известное устройство не обеспечивает контроль неисправности в работе ключей регуляторов тока типа обрью и контроль обрыва фазы двигателя. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем контроля большего числа неисправностей. Поставленная цель Достигается тем, что в устройстве для управлекия шаговьм двигателем, содержащем. блок обнаружения откАза, включающий в себя логический элемент И, дешифр тор сигналов тока в фазе и запомина щее устройство, распределитель импульсов, соединенньй выходами с входами многоканального усилителя мощности каждый канал которого состоит из последовательно соединенных регулирующего ключа с регулятором тока на входе, фазного ключа, подключенного входами к выходу распределителя импульсов, резистора обратной связи по току, связанного с входом регу.лятора тока, и фазы двигателя, соединенной с источником питания постоянного тока двумя встречно включенными диодами, блок обнаружения отказа снабжен триггером, логическим элементом- ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, дополнительным ключом, интегрирукидей цепью и компаратором, подключенным выходом к входу запоминакмцего уртройст-ва, а входом - к выходу интегрирующей цепи, параллельно которому включен дополнительный ключ, соединенный входом с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, связанного одним входом с выходом триггера, подключенного входом к входу распределителя импульсов, а другим - с вькодом элемента И, соединенного входами с выходами дешифратора сигналов тока в фазах. На фиг.1 приведена функциональная схема устройства применительно к шестифазному двигателю} на фиг.2-4диагра1 «)1 напряжений, поясняющие его работу. Устройство (фиг.1) содержит распределитель 1 импульсов, регуляторы тока 2-4, регулирующие ключи 5-10, обратные диоды 11-16, шунтирующие диоды 17-22, фазные-ключи 23-28, резисторы обратной связи 29-31, блок обнаружения отказа, включающий в себя дешифратор сигналов тока в фазах (ко1 шараторы 32,33 и 34), логические элементы И 35, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 36, триггер 37, подключенный к входу распределителя импульсов, ключ 38, подключенньй к обкладкам конденсатора 39, образующего с резистором 40 Интегрирующую цепь, компаратор 41, соединенный с запоминающим устройством 42 (S-триггер). Для защиты от коротких замыканий используется предохранитель 43. На инверсные входы компараторов подается напряжение смещения ., рав-t ное порогу срабатьюания компараторов. На вход 44 подаются импульсы управления, к входу 45 прикладывается опорное напряжение срабатьгоания компарато3, pa, на вход 46 подается напряжение для заряда конденсатора 39, на вход 47 - напряжение питания устройства. С выхода 4& снимается напряжение, сигнализирующее об отказе устройств Устройство работает следующим образом. Распределитель 1 импульсов при п даче на его вход импульсов управления (см.фиг.2 а) формирует 6-фазную систему напряжений прямоугольной формы, сдвинутых между собой на 60 эл.град. На фиг.26 приведена вре менная диаграмма напряжения на одном из выходов распределителя импул сов. Эта система напряжений управляет фазными ключами 23-28 и через гуляторы 2-4 тока регулируняцими клю чами 5-10. При безотказной работе y ройства на резисторах обратной связи 29,30 и 31 формируются напряжени (фиг.2 в,г и д)д форма которых повт ряет форму импульсов тока через фаз 49 до момента отключения фазных клю чей. На выходах компараторов 32,33 и 34 при поступлении на их прямые входы указанных напряжений формирую ся импульсы (фиг.2 е-з), моменты возникновения которых определяются равенством напряжений на резисторах обратной связи и напряжения смещения, величина которого выбирается из условия надежного срабатьшания компараторов. После преобразования выходных импульсов компараторов эле ментом И 35 (фиг.2 и) на выходе эле мента 36 ИСКЛЮЧАНЩЕЕ ИЛИ образуются Импульсы (фиг.2 л), длительность которых постоянна и равна разности дпительностей импульсов с триггера 37 (фиг.2к) и с элемента И, причем даже при максимальной частоте сигна ла на входе распределителя длител ность формируемых импульсов много меньше периода их повторения. Эти импульсы периодически размыкают ключ 38, при этом конденсатор 39 за ряжается от источника напряжения 46 через резистор 40 до некоторого уровня, после чего мгновенно разряжается через ключ 38 (фиг.2 м). При поступлении на прямой вход компаратора 41 импульсов с конденсатора 39, в на инверсный вход напряжения, определяющего порог срабатьюания величина которого больше амплитуды импульсов на конденсаторе на выходе компаратора формируется 464 постоянный уровень напряжения. Выходной сигнал 48 45 -триггера, установленного командой Сброс в нулевое состояние (фиг.2 н),. не изменяется, что свидетельствует об исправной работе устройства. При возникновении в устройстве любой неисправности типа обрыв или короткое замыкание на одном из резисторов обратной связи изменяется форма импульса напряжения, соответственно изменяется длительность импульса выходного напряжения компаратора 32, 33 или 34, и элемент И формирует неравномерную последовательность импульсов. При поступлении данной последовательности ка один вход логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и равномерной последовательности импульсов с триггера 37 на другой его вход на выходе формируются импульсы, длительность которых намного превосходит длительность импульсов, соответствующую исправной работе устройства. За время действия этих импульсов напряжение на конденсаторе превьшает црроговое напряжение срабатывания UftpAB компаратора 41, и его первьй же выходной импульс устанавливает триггер 42 в единичное состояние, соответствунщее неисправному состоянию устройства. Например, в случае возникновения неисправности в момент времени Ч) приводящей к постоянно закрытому состоянию фазного ключа, соответствующее напряжение на резисторе обратной связи равно нулю, и (согласно диаграммам работы устройства на фиг.2) на выходе 48 в момент времени l устанавливаеуся напряжение, сигнализирукицее об отказе устройства. При возникновении неисправности, приводящей к постоянно открытому состоянию какого-либо фазного ключа, фазный ток после закрывания соответствующего регулирующего ключа опадает медленно (фиг.З в), что приводит к изменению длительности выходного напряжения компаратора (фиг.З е), в то время как длительности выходных импульсов двух других компараторов остаются неизменными (фиг.З г,д). Это приводит к нарушению равномерной последовательности импульсов на выходе элемента И 35, в результате чего триггер 42 фиксирует отказ. На фиг.4 приведены диаграммы сигна лов, аналогичные диаграммам на фиг.2 и 3, иллюстрирующие работу блок обйаружения отказов в слу,чае возникЧ/Ъ ХХО. J Ч.Г. , новения неисправности в момент времени 4/1 , приводящей к постоянно закрытому состоянию регулирующего ключа При образовании КЗ регулирующего ключа срабатьшает предохранитель 43, Цепь питания разрывается, на резисторах обратной связи 29, 30 и 31 нулевые, уровни, что приводит так фиксации триггером 42 л.-..- ..-.-.-«-,«--.-. . / -.. f tr f ftW4f V f f Д

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее блок обнаружения отказа, включакнций в себя логический элемент И, дешифратор сигналов тока в фазах и запоминающее ус тройство, распределитель импульсов, соединенный выходами с входами многоканального усилителя мощности, каждь1й канал которого состоит из последовательно соединенных регулирующего ключа с регулятором тока на ;входе, фазного ключа, подключенного входами к выходу распределителя импульсов, резистора обратной связи по току, связанного с входом регулятора тока, и фазы двигателя, соединенной с источником питания постоянного тока, двумя встречно включенными диодами, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем контроля большего числа неисправностей, блок обнаружения отказа снабжен триггером, логическим элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, дополнительным ключом, интегрирующей цепью и компаратором, подключен-. ным выходом к входу запоминающего устройства, а -входом - к выходу интегрирующей цепи, параллельно которо(Л му включен дополнительный ключ, соединенньй входом с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, связанного одним входом с выходом триггера, подключен- g ного входом к входу распределителя импульсов, а другим - с выходом эле- мента И, соединенного входами с выходами дешифратора Сигналов тока в фазах.

I I I I I I I I I I . I I I

О

5

,.

л

UCM

s

e д e ж

cpaS.

к

cpuff.3