Устройство для программного управления шаговым двигателем Советский патент 1987 года по МПК G05B19/40 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для многопрограммного управления как трех, так и четырехфазными шаговыми двигателями.

Цель изобретения - обеспечение многорежимного управления трехфазным и четырехфазным шаговым двигателем.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы работы устройства в различных режимах управления для трехфазного и четырехфазного шагового двигателя с

В табл. 1 и 2 даны коды переключения выходных каналов и коды управления соответственно для трех- и четы- рехфазных двигателей.

Устройство содержит (фиг. 1) реверсивный двоичный счетчик 1, входы 2 тактирования, 3 обнуления и 4 реверса, нулевую шину 5 источника питания, четыре мультиплексора 6,-64, элементы И 7, ИЛИ 8,-НЕ 9, шины 10- 12 управления режимом, шину 13 выбора симметричности режима, шину 14 управления режимом.

Устройство для программного управления -шаговым двигателем работает следующим образом.

Перед созданием каждого из возможных режимов переключения выходов устройств на вход 3 подается сигнал обнуления, в результате которого счетчик 1 устанавливается в нулевое состояние. К входу реверса 4 и к шинам 10-14 прикл адываются требуемые для каждого режима (в соответствии с табл, 1 и 2) кодовые комбинации нулевых и единичных логических уровней потенциалов. При подаче тактируюш;их импульсов на шину 2 происходит по- тактный пересчет счетчика 1, пооче- редная выборка информационных входов

реключения возбуждается одна фаза (п 1), и режим парной коммутации фаз, при котором в каждом такте воз t- буждаются две смежные фазы (п 2) . В случае четырехфазного двигателя возможны три таких режима; поочеред ный (п 1), парный (п 2) и тройной (п 3) режимы коммутации.

10 При несимметричных режимах комму тации фаз число одновременно возбужденных фаз от такта к такту меня ется на единицу. Так, например, в случае единственно возможного для

15 трехфазного шагового двигателя несимметричного режима (табл. 2) в каждом такте коммутации возбуждаетс то одна, то две смежные фазы. Поэто му принято считать, что в этом ре20 жиме максимальное число возбужденны фаз в различных тактах равно двум (п., 2) . В случае четырехфазного

М

шагового двигателя возможны два несимметричных режима с максимальными

25 числами одновременно возбужденных фаз и п 3 (табл. 1).

Для создания режимов коммутации фаз четырехфазного двигателя к шине 14 прикладывается нулевой потенциал что приводит к подаче (через элемент И7) нулевого потенциала к V-BX ду разрешения параллельной записи ч счетчика 1. Благодаря этому обеспечивается пересчет счетчика 1 с полным коэффициентом К 2 8. Для

создания режимов коммутации фаз тре фазного шагового двигателя к шине 14 прикладывается единичный потенци ал. В результате этого в такт дости жения счетчиком 1 кода пересчета 011 к V-входу счетчика (через элемент И7) прикладывается единичный потенциал и разрешается параллельна запись информации по входам D(-D, счетчика 1. При этом если задан пря

30

40

мультиплексоров ,). и соответствую- мой порядок переключения фаз (т.е.

щее переключение их выходов„ Реверс устройства осуществляется изменением потенциала на входе 4.

Симметричными режимами коммутации фаз шагового двигателя являются режимы, при которых число одновременно возбужденных фаз (условно соответствующих единичному логическому состоянию) от такта к такту не меняются. В случае трехфазного двигателя возможны два таких симметричных режима: режим поочередной коммутации фаз, при котором в каждом такте переключения возбуждается одна фаза (п 1), и режим парной коммутации фаз, при котором в каждом такте воз- буждаются две смежные фазы (п 2) . В случае четырехфазного двигателя возможны три таких режима; поочередный (п 1), парный (п 2) и тройной (п 3) режимы коммутации.

При несимметричных режимах коммутации фаз число одновременно возбужденных фаз от такта к такту меняется на единицу. Так, например, в случае единственно возможного для

трехфазного шагового двигателя несимметричного режима (табл. 2) в каждом такте коммутации возбуждается то одна, то две смежные фазы. Поэтому принято считать, что в этом режиме максимальное число возбужденных фаз в различных тактах равно двум (п., 2) . В случае четырехфазного

М

шагового двигателя возможны два несимметричных режима с максимальными

числами одновременно возбужденных фаз и п 3 (табл. 1).

Для создания режимов коммутации фаз четырехфазного двигателя к шине 14 прикладывается нулевой потенциал, что приводит к подаче (через элемент И7) нулевого потенциала к V-BXO- ду разрешения параллельной записи ч-: счетчика 1. Благодаря этому обеспечивается пересчет счетчика 1 с полным коэффициентом К 2 8. Для

создания режимов коммутации фаз трехфазного шагового двигателя к шине 14 прикладывается единичный потенциал. В результате этого в такт достижения счетчиком 1 кода пересчета 011 к V-входу счетчика (через элемент И7) прикладывается единичный потенциал и разрешается параллельная запись информации по входам D(-D, счетчика 1. При этом если задан пря

на входе 4 реверса присутствует единичный потенциал), то счетчик 1 обнуляется, а если задан обратный порядок (т.е. на входе 4 имеется нулевой потенциал), то счетчик 1 переводится в состояние 101. Благодаря этому обеспечивается пересчет счетчика 1 с неполным коэффициентом К 2-2 6.

Переход с несимметричньпс режимов к симметричным режимам коммутации фаз шагового двигателя в заявленном устройстве обеспечивается прежде

всего изменением нулевого потенциала на единичный на шине 13 (см. табл. 1 и 2) . Это приводит к установлению постоянного единичного потенциала на выходе элемента ИЛИ 8 и, тем самым, к исключению первого разряда счетчика 1 из процесса потактного переключения уровней потенциалов на определенных информационных входах мультиплексоров 6. В результате этого переключение выходов устройства производится через один такт поступления на вхад 2 тактирующих импульсов. Переход же от одного симметричного режима на другой симметричный или же переход от одного несимметричного режима на другой несимметричный режим производится соответствующим изменением логических потенциалов на шинах 10-12 (см. табл. 1 и 2). Переход с режимов управления четырехфазным шаговым двигателем (табл. 1) к режимам управления трехфазным шаговьм двигателем (табл. 2) осуществляется изменением нулевого потенциала на единичный на шине 14. Это приводит к вводу в действие ранее ::апрещенно го по входу элемента И 7 и, тем самым, перестройке коэффициента пересчета счетчика 1 с К.ц 8 на 6.

В связи с тем, что управляющие входы мультиплексоров 6,-64 управляются от выходов второго и третьег разрядов счетчика 1, а их определенные информационные входы управляютс (через элемент ИЛИ 8) от шины 13 и первого разряда счетчика 1, переключения выходов при несимметричных режимах коммутации фаз (см. фиг, 2 при 2 и Пд 3 и фиг. 3 при п 2) происходят на каждом такте, а при симметричных режимах (см. фиг. 2 при п 1; п„ 2; Пдд 3 и фиг. 3 при п 1 и Пд 2) через один такт. Это позволяет сохранить среднюю скорость вращения вала двигателя при переходе с какого-либо несимметричного режима на любой симметричный режим коммутации фаз.

Для управления четырехфазным шаговым двигателем информация снимается со всех выходов устройства, а для управления трехфазным двигателем - с выходов первого, второго и четвертого мультиплексоров 6,, 6 и 6 (выход мультиплексора 6, при этом не используется).

В связи с тем что все логические состояния двоичного счетчика 1 (единственного узла устройства, содержащего элементы памяти) являются рабочими (т.е. используются для формирования выходных кодовых комбинаций переключения фаз двигателя), предлагаемое устройство лишено информационной и логической избыточности и, стало быть, обладает высокой надежностью функционирования. I

Таким образом, благодаря дополнительно введенным элементам и связям устройство позволяет обеспечить все возможные режимы переключения фаз 3- и, 4-фазных шаговых двигателей.

20

Формулаизобретения

Устройство для программного управления шаговым двигателем, содер- жащее первый, второй, третий и четвертый мультиплексоры, реверсивный двоичньй счетчик, элемент ИЛИ и источник питания, входы элемента ИЛИ соединены с щиной выбора симметрич0 ности режима и с вьгходом первого разряда реверсивного двоичного счетчика, у которого тактовый вход, вход сброса и счетный вход подключены к входу тактирования, входу обнуления и вхо5 ДУ реверса устройства соответственно, отличающееся тем, что, с целью обеспечения многорежимного управления трехфазным и четырехфазным шаговым двигателем, в него вве0 дены элемент НЕ и элемент И, первый и второй входы которого соединены с выходами второго и третьего разрядов реверсивного двоичного счетчика и с первыми и вторыми управляющими вхо5 дами мультиплексоров соответственно, выход элемента И подключен к входу разрешения параллельной записи реверсивного двоичного счетчика, выход элемента ИЛИ соединен с первыми инQ формационными входами мультиплексоров, у которых вторые информационные входы подключены к нулевой шине источника питания и к первому входу параллельной записи реверсивного

g двоичного счетчика, у которого второй и третий входы параллельной записи соединены с выходом элемента НЕ, вход которого подключен к входу реверса устройства, третьи информационные входы мультиплексоров соединены с первой шиной управления режимом устройства, четвертые информационные входы первого, второго и четвертого мультиплексоров подключены к второй шине управления режимом устройства, у которого третья шина

Код управления на шинах 10 Til 1 12 113 114

ilil:3:

Коды пересчета счетчика 1 при прямых и обратных порядках

000-100-010-II0-001-101-011-111-,., 0010-0010-0001-0001-1000-1000-0100-0100-,,.

000-111-011-101-001-110-010-100-.., 0010-0100-0100-1000-1000-0001-0001-001о-i,,

000-100-010-110-001-101-011-11Ь,,. 0110-0110-0011-0011-1001-1001-1100-1100-..,

000-111-011-101-001-110-010-100-,,, 0110-1100-1001-1001-0011-0011-0110-0110-.,,

000-100-010-110-001-101-011-111-,,, 1110-1110-0111-0111-10П-1011-1101-1101

п - 3

1 1

000-111-011-101-001-110-010-100-.,, 1110-1101-1101-1011-1011-0111-0111-1110-,,,

000-100-010-110-001-101-011-111-,,. 0100-0110-0010-0011-0001-1001-1000-ИОО-...

000-111-01I-101-OOI-t10-010-100-.,, Oldo-l100-1000-1001--0001-0011-0010-Otto-,,.

000-100-010-110-001-101-011-111-,

000-11l-tW 1-101-001-110-010-100-.

000-100-010-110-001-101-000-...

n 1

001I

000-101-001-110-010-100-000-...

OOO-100-OlO-l10-001-101-000-,.,

управления режимом соединена с четвертым информационным входом-третьего мультиплексора, четвертая шина управления режимом подключена к третьему входу элемента И, а выходы мультиплексоров являются выходами устройства.

т а в л и ц

Коды переключения на выходах Вых. 1-Вьгх,4 при прямых И обратных порядках переключения

1100-1110-0110-0111- -0011-1011-1001-1101-..-.

1100-1101-1001-1011-0011- -0111-0110-1110-.,,

Таблица 2

OlO-O10-001-001-100-100-010-.

010-100-100-001-001-010-010-.

110-I10-011-01I-101-10I-110-.

п 2

I 1

OOO-tOl-001-llO-OIO-lOO-COO-...

000-100-010-110-001-101-000-,..

n- - 2

1 1 о

000-101-001-110-010-100-000-...

Продолжение табл,2

10-101-101-011-011-110-110-.

100-110-OIO-Ot1-001-I01-100-.

100-101-001-011-010-110-100-.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для многопрограммного управления трехфазным и четырехфазным шаговыми двигателями. Цель изобретения - обеспечение многорежимного управления трехфазным и четырехфазным шаговым двигателем. Для создания режимов коммутации фаз четырехфазного шагового двигателя к шине 14 прикладывается нуль, т.е. с выхода элемента И 7 на вход разрешения параллельной записи счетчика 1 подается нуль. Благодаря этому обеспечивается пересчет счетчика 1 с полным коэффициентом . Для создания режимов коммутации фаз трехфазного шагового двигателя к шине 14 прикладывается единица, и в такт достижения счетчиком 1 кода пересчета 011 на вход разрешения параллельной записи счетчика 1 с выхода элемента И 7 подается единица и разрешается параллельная запись информации по входам D1-D3 счетчика 1. При несимметричных режимах коммутация фаз происходит на каждом тактеj а при симметричных режимах - через один такт. 3 ил., 2 табл. § СЛ