Устройство для управления шаговым приводом Советский патент 1987 года по МПК G05B19/40 G05B11/26 

1 1

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в смете мах управления с электрическим и электрогидравлическим шаговым приводом, с аналоговым представлением управляющего сигнала.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и области применения устройства для управле ния шаговым приводом.

На. чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства в случае аналогового управления 4-фаз- ным шаговым двигателем.

Устройство содержит усилитель-сум матор 1, источник 2 опорного напряже ния, пороговый элемент 3, первый 4, второй 5 и третий 6 элементы И, первый 7, второй 8 и третий 9 элементы ИЛИ, генератор 10 импульсов, 1К-триг гер 11, делитель 12 частоты, элемент 13 задержки, инверторы 14 и 15, реверсивный счетчик 6, цифроаналого- вый преобразователь 17, дешифратор 18, блок 19 ключей, блок 20 усилителей мощности и шаговый привод 21.

Импульсы генератора 10 через элемент И 6, элемент ИЛИ 9 и один из элементов И 4 или 5 поступают на счетные входы счетчика 16. Выходные сигналы последнего, соответствующие младшим разрядам, поступают на дешиф ратор 18, в котором преобразуются в соответствующие комбинации включения фазных обмоток шагового двигателя, Выходные сигналы дешифратора 18 проходят через блок 19 ключей, блок 20 усилителей мощности и поступают на шаговый привод 21. В ыходная информация счетчика 16 через преобразователь 17 поступает на вычитающий первый вход усилителя-сумматора 1 , на другие входы которого подаются управляющий и опорный сигналы соответственно.

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии при отсутствии входного сигнала число в реверсивном счетчике 16 импульсов соответствует половине его полной емкости, и на выходе цифроаналогового-преобразователя присутствует сигнал, равный опорному напряжению на входе усилителя-сумматора. Нулевому состоянию младших разрядов счетчика- 16 соответствует определенное состояние выходов дешифратора 18, наприм&р, соот159412

ветствующих первой и второй вютючен- гшм фазным обмоткам шагового привода 21 .

При появлении управляющего сигна5 ла на входе усилителя-сумматора 1 на выходе последнего формируется разностный сигнал (рассогласование), который может быть как положительной полярности, так и отрицательной. По 0 роговый элемент 3 реализует трехпози- ционную релейную характеристику. На первом выходе порогового элемента 3 логическая единица формируется в слу- ча е превышения положительным сигна- лом рассогласования заданного порогового значения, а на втором выходе - в случае превьппения модулем отрицательного сигнала рассогласования того же порогового значения. Таким об- 0 разом, в зависимости от знака рассогласования счетные импульсы, формируемые генератором 10 через элементы И 4 или 5, проходят на вход суммирования или вычитания соответственно. Разрешение прохождения счетных импульсов формируется элементом ИЛИ 7 при наличии хотя бы одной логической I на выходе порогового элемента 3. При этом первый счетный импульс, следующий сразу же после появления логической 1 на выходе элемента ИЛИ 7, проходит через элемент И 6, поскольку 11 -триггер 1 1 в течение действия данного импульса сохраняет

35 единичное состояние на инверсном выходе, которое обеспечивает наличие логической 1 иа третьем входе элемента И 6.

По заднему фронту первого счетно 0 го импульса 1К-триггер устанавливается по инверсному выходу в нулевое состояние, на третьем входе элемента И 6 также логический О. Прохождение импульсов от генератора 10 пульсов через элемент И 6 запрещается, и на счетчик 16 поступают импульсы с делителя 12 частоты через элемент ИЛИ 9 и элементы И 4 или 5. Коэффициент деления делителя 12 час50 тоты устанавливается так, что на реверсивный счетчик 16 поступают импульсы с частотой, равной рабочей частоте шагового привода.

30

55

Под действием поступающих на счетчик 16 импульсов содержимое последнего увеличивается (или уменьшается) до тех пор, пока соответствующее ему выходное напряжение цифроаналогового

3131

(феобразователя 17 не сравняется с управляюп№1М сигналом на входе усилителя-сумматора 1. На выходах порогового элемента 3 устанавливаются логические О. На первом входе элемента И 6 .также логический О, а на входе обнуления делителя 12 частоты - логическая 1, вследствие чего формирование счетных импульсов прекращается.

В процессе пересчета младшие раз- ряды счетчика 16 изменяют свое состояние, которое с помощью дешифратора 8 преобразуется в соответствующие комбинации включенных фазных обмоток шагового двигателя. На чертеже показан пример реализации дешифратора для 4-фазного двигателя с парной коммутацией. Порядок переключения, а следовательно,-и направление перемещения шагового двигателя соответствуют направлению счета реверсивного счетчика 1,6.,

Таким образом, реализуется следящий режим работы шагового привода. Элементы 13, 15 и 19 служат для установки устройства управления шаговым двигателем в исходное состояние при включении питания. Блок ключей совместно с элементом 13 задержки обеспечивают отключение шагового привода на время переходного процесса.

Установка в исходное состояние происходит следующим образом.

При включении питания на время определяемое элементом задержки 13, на выходе инвертора 15 удерживается логическая 1, на третьем входе элемента И 6 также логическая 1, и на входы счетчика 16 поступают импульсы высокой частоты. Счетчик 16 с брль- шой скоростью устанавливается в исходное состояние, определяемое источником 2 опорного напряжения. После этого на выходе элемента 13 задержки устанавливается логическая 1, на выходе инвертора 15 - логический О ключи блока 19 замьжаются и шаговый привод подключается к устройству, которое к данному моменту времени установлено в исходное состояние. При число-импульсном управлении управляю- 1ЦИМИ входами устройства являются первые входы элементов И 4 и 5.

Формула изобретения

Устройство для управления шаговым приводом, содержащее дешифратор.

блок усилителей мощности по числу фаз шагового двигателя, генератор импульсов, первый, второй и третий элементы И, реверсивный счетчик, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго элементов И, выходы мпадших разрядов реверсивного счетчика подключены к входам дешифратора, выходы блока усилителей мощности являются выходами устройства, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства для управления шаговым приводом, в него введены блок ключей, цифроаналоговый преобразователь, IK- триггер, первый, второй и третий элементы ИЛИ, первый и второй инверторы, элемент задержки, делитель частоты, источник опорного напряжения, усилитель-сумматор и пороговый элемент, первый и второй выходы которого подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И и через первый элемент ИЛИ - к первому входу третьего элемента И, к входу первого инвертора и 1-входу 1К-триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, С- входом 1К-триггера и входом делителя частоты, вход обнуления которого соединен с выходом инвертора и К-входом 1К-триггера, причем второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом второго инвертора, вход которого соединен через элемент задержки с шиной питания и непосредственно - с управляющим входом блока ключей, выходы Которого соединены с входами блока усилителей мощности, а входы - с выходами дешифратора, выходы делителя частоты и третьего элемента И соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, третьи входы которых соединены соответственно с инверсными выходами прямого и обратного переносов реверсивного счетчика, разрядные выходы которого через цифроаналоговьй преобразователь соединены с первым входом усилителя-сумматора, второй вход которого является входом устройства.

513159416

третий вход усилителя-сумматора сое- напряжения, а выход - с входом поро- динен с выходом источника опорного гового элемента.

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах управления с шаговым приводом. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и обласB-J wH й-% к шине питания Зтй . , / ти применения устройства для управления шаговым приводом, которая достигается введением новых блоков и функциональных связей, обеспечивающих управление шагового привода как число-импульсным кодом, так и аналоговым сигналом. Устройство содержит усилитель-сумматор 1, источник опорного напряжения 2, пороговый элемент 3, элементы И 4, 5 и 6, элементы ШШ 7, 8 и 9, генератор 10 импульсов, 1К-триггер 11, делитель частоты 12, элемент задержки 13, инверторы 14 и 15, реверсивный счетчик 16, цифро- аналоговый преобразователь- 17, дешифратор 18, блок 19 ключей, блок 20 усилителей мощности и шаговый привод 21. 1 ил. о (Л I Р-, f m-n J (СШ1Пt gJL in Ui rri f9 -€ rt оь 21 оо СП ;о 4;