Устройство для управления многосекционным линейным шаговым двигателем Советский патент 1988 года по МПК H02P8/20 

К тО

о

О5 О1

ОЗ

ий|

1

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в системах дискретного управления технологическими процессами.

Цель изобретения - повьшение КПД устройства и снижение потребляемой мощности, а также повышение надежности.

На чертеже приведена функциональная схема устройства применительно к четырехфазному линейному многосекционному шаговому двигателю.

Устройство содержит распределитель 1 импульсов, усилитель мощности с ключевыми элементами 2, связывающими фазы 3 линейного шагового двигателя с источником питания, блоки 4 двухвходовых элементов И, двухвхо- довые элементы ИЛИ 5, число которых равно числу секций двигателя, RS- триггеры 6 выбора секции, дешифраторы 7 номера секции, RS-триггер 8 установки исходного состояния, реверсивный счетчик 9 и элементы 2И-ИЛИ- НЕ 10.

Устройство содержит также датчик 11 положения подвижного элемента,

13653412

разряда к выходам элементов И 14, соединенными первьпуш входами с выходом одновибратора 12, а вторыми - с t выходами регистра 13 кода секции. .Счетный вход и входы выбора направления счета реверсивного счетчика 9 подключены соответственно к шинам f

,, В, Н.

10 Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя подвижный элемент (не показан) взаимодействует с фазами только одной секции, на15 пример секции I. Предположим также, что движение осуществляется вперед. При этом на шину В подается сигнал единичного уровня, а на шину Н - нулевого уровня. На шину fy подаются

20 импульсы требуемой частоты, определяющей скорость движения подвижного элемента. Распределитель 1 вырабатывает прямоугольные сигналы, которые поступают на входы элементов И бло25 ков 4 всех секций. Однако выходные сигналы, управляющие ключами 2 усилителя мощности, формируются на выходах блока 4 только первой секции, пос- v кольку на вторых входах элементов И

одновибратор 12, регистр 13 кода сек- 30 этого блока, присутствует сигнал еди- ции-и двухвходовые элементы И 14. нично-го уровня, поступающий с выхода

Выходы распределителя 1 импульсов подключены к управляющим входам ключевых элементов 2 усилителя мощности

соответствующего элемента ИЛИ 5. На аналогичные входы элементов И остальных блоков 4 поступают сигналы нулеразряда к выходам элементов И 14, соединенными первьпуш входами с выходом одновибратора 12, а вторыми - с выходами регистра 13 кода секции. .Счетный вход и входы выбора направления счета реверсивного счетчика 9 подключены соответственно к шинам f

,, В, Н.

Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя подвижный элемент (не показан) взаимодействует с фазами только одной секции, например секции I. Предположим также, что движение осуществляется вперед. При этом на шину В подается сигнал единичного уровня, а на шину Н - нулевого уровня. На шину fy подаются

импульсы требуемой частоты, определяющей скорость движения подвижного элемента. Распределитель 1 вырабатывает прямоугольные сигналы, которые поступают на входы элементов И блоков 4 всех секций. Однако выходные сигналы, управляющие ключами 2 усилителя мощности, формируются на выходах блока 4 только первой секции, пос- v кольку на вторых входах элементов И

соответствующего элемента ИЛИ 5. На аналогичные входы элементов И остальных блоков 4 поступают сигналы нуле

Изобретение относится к области управления электрическими машинами и может быть использовано в системах дискретного управления технологическими процессами. Цель состоит в по- вьшении КПД, снижении потребляемой мощности. Цель достигается подключением выходов распределителя 1 импульсов к управляющим входам ключевых элементов 2 усилителя мощности через блоки 4 элементов И,подключенных вторыми входами к выходам соответствующих элементов ИЖ 5. Входь распределителя I импульсов подключены к шинам управления и выбора направления движения. Входы дешифраторов 7 подключены к выходам реверсивного счетчика 9, к входу которого подключен выход одновибратора 12, входом соединенного с выходом датчика 11 положения подвижного элемента. Изменение сигналов на шинах направления движения обеспечивает реверс двигателя. Импульсы, поступающие на шину управления, обеспечивающие коммутацию фаз двигателя, одновременно проходят на счетный вход реверсивного счетчика 9, изменяя записанное в нем число N, определяющее тек5пцее положение подвижного элемента, необходимых для коммутации секций и фаз линейного двигателя. I з.п. ф-лы, I ил. (g С

через блоки 4 элементов И, подключен- 35з° о уровня, запрещающие прохожденых своими вторьми входами к выходамние сигналов распределителя импульсоответствующих элементов ИЛИ 5, Вхо-сов на входы ключей 2 этих секций, ды распределителя I импульсов подклю- Коммутация фаз 3 первой секции

чены к шинам.управления (тактовых им-ключевыми элементами 2 в последовапульсов) f.sj и выбора направления Дви- 40тельности, определяемой выбранным

жения Б и Н являющимися входами устройства . Первые входы элементов ИЛИ 5 подключены к выходам соответствующих триггеров 6, подключенных своими входами через элементы 2И-ИЛИ-НЕ 10 к выходам дешифраторов 7 номера секции. Входы всех дешифраторов 7 подключены к выходам реверсивного счетчика 9. Вторые входы элементов ИЛИ 5 соединены с выходом триггера 8 установки исходного состояния, вход R которого подключен к шине , а вход S - к выходу одновибратора 12, соединенного своим входом с выходом датчика положения подвижного элемента 11. Выход одновибратора подключен также к входу записи реверсивного счетчика .9, подключенного своими установочными входами каждого

способом управления, обеспечивает перемещение, подвижного элемента двигателя в заданном направлении. Изменение сигналов на шинах направления

движения В и Н, т.е. подача сигналов единичного уровня на шину Н и нулевого - на шину В, обеспечивает реверс двигателя в пределах рассматриваемой секции, поскольку состояния

элементов И 4 .и ИЛИ 5 не изменяются.

Импульсы от внешнего устройства (не показан), посту пающие на шину f и обеспечивающие коммутацию фаз двигателя, одновременно проходят на

счетный вход реверсивного счетчика 9, изменяя записанное в нем число N. Это число определяет текущее положение подвижного элемента двигателя относительно исходного положения, за

которое может быть -принято расположение подвижного элемента у края первой секции.

Рассмотренный выше порядок коммутации фаз 3 первой секции двигателя обеспечивается до тех пор, пока подвижный элемент находится в пределах этой секции, а число N, записанное в реверсивном счетчике 9, меньше числа шагов N,, определяющих длину этой секции. При этом дешифратором 7 первой секции КЗ-триггер 6 первой секции устанавливается в положение, при котором на его выходе вырабатывается сигнал единичного уровня. Этот си1- нал через элемент ИЛИ 5 первой секции поступает на разрешающий вход элементов И блока 4 первой секции.

Когда число N, записанное,в реверсивном счетчике 9, станет равным N , + ), что соответствует переходу подвижного элемента из зоны действия первой секции в зону действия второй секции на выходе дешифратора 7 второй секции вырабатывается импульс, который, проходя через элементы 2И- ИЛИ-НЕ 10, поступает на выходы RS- триггеров первой и второй секций. При этом триггер 6 первой секции переводится в нулевое состояние, триггер 6 второй секции - в единичное. Нулевой сигнал с выхода триггера 6 первой секции проходит через элемент ИЛИ 5 и запрещает работу элементов И блока 4 первой секции. Одновременно, сигнал единичного уровня с выхода триггера 6 второй секции проходит через элемент ИЛИ 5 этой секции и разрешает работу элементов И блока 4 второй секции. В результате ключевые элементы 2 усилителя мощности первой секции запираются, отключая фазы 3 первой секции от источника питания, а ключевые элементы 2 усилителя мощности второй секции коммутируются сигналами распределителя 1 импульсов, обеспечивая дальнейшее движение вторичного элемента двигателя в пределах зоны действия второй секции.

Процесс коммутации фаз 3 второй секции продолжается до тех пор, пока в счетчике 9 не будет записано число, равное N 2 + 1 где i число шагов, определяющих суммарную длину первой и второй секций. При , N j + на выходе дешифратора 7 третьей секции вырабатывается импульс, который переводит RS-триггер 6 второй секции в нулевое состояние, а триггер 6 третьей секции - в единичное, что обес- с печивает запрещение коммутации фаз 3 второй секции и последутоптую коммутацию фаз третьей секции. Далее описанный процесс повторяется.

При движении вторичного элемента

0 в обратном направлении от секции двигателя к (п-1)-й импульсы, вырабатываемые дешифраторами 7 обеспечивают обратный порядок переключения триггера б выбора номера работающей

5 секции, т.е. при срабатывании дешифратора 7 п-й секции одноименный триггер 6 переводится в нулевое состояние, а (п-1)-й секции триггер 6 - в единичное. Изменение порядка перек.тю0 чения триггера 6 по сигналам дешифратора 7 обеспечивается элементами 2И-РШИ-НЕ 10, управляе чымн сигналами выбора направления движения В и Н. Выше рассматривалась работа уст5 ройства в предположении, что число, записанное в счетчике 9, соответствует вполне определенному положению вторичного элемента в зоне действия соответствующей секции. Однако это

0 условие может быть нарушено, например, при включении устройства или при кратковременном исчезновении питания. В этом случае необходимо установить подвижный элемент в исходное

с состояние. Это можно, например, осуществить подачей разрешающего сигнала на все элементы И блоков 4, Такой сигнал вырабатывает триггер 8 установки исходного состояния при подаче

0 на R-вход сигнала единичного уровня с шины Уст.О. В этом случае, на выходе триггера 8 вырабатывается сигнал единичного уровня, который проходит через элементы И 5 всех секций и

5 разрешает работу элементов И всех

блоков 4 и соответственно одновременную коммутацию усилителей мощности всех секций. При этом вторичный элемент перемещается в направлении, опQ ределяемом сигналами на шинах В и Н, независимо от того, под какой секцией он находится. Перемещение вторичного элемента при коммутации всех секций двигателя продолжается до тех пор,

g пока вторичный элемент не достигает положения, в котором установлен датчик 11. Сигнал, который при этом вырабатывается датчиком 1I, поступает на одновибратор I2, формирующий импульс длительностью меньшей периода следования импульсов управления fу. Импульс с выхода одновибратора 12 переводит триггер 8 установки исходного состояния в нулевое положениеj снимая сигнал разрешения со входов элементов ИЛИ 5 всех секций и одновременно записывает в счетчик 9 через элементы И 14 число N, соответ

ствующее исходному положению вторичного элемента и хранящееся в регистре 13. Таким образомS обеспечивается соответствие числа, записанного в счетчике 9, исходному положению вто- ричного элемента и дается разрешение на ко -вдутацию только одной секции двигателя (в данном случае - первой). Дальнейшая работа устройства происходит в последовательности, описанной . вьш1е.

Такое выполнение предлагаемого устройства исключает большое число датчиков положения подвижного элемента, необходимых для коммутации секций 25 первыми входами элементов первой

и фаз линейного двигателя, снижает потребление электрической энергии и повьшхает КПД в сравнении с одновременной коммутацией всех секций двигателя.

Формула изобретения

двигателя, число элементов И в каж- gQ дом блоке равно числу фаз, двухвходоСоставитапь В.Алфимов Редактор Г Волкова Техред М..Ходанич 5°f2f-I-L-J-f--f

Заказ 6655/55 Тираж 583Подписное

ВЫИШ1И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.д /5 производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 0

вые элементы ИЛИ по числу секций, RS- триггеры выбора секции и дешифраторы номера секции по числу секций, две группы элементов 2И-ИЛИ-НЕ, число которых в каждой группе равно числу секций, К8-т; иггер установки исходного состояния и реверсивный счетчик, подключенный счетным входом и входом направления счета соответственно к входам тактовому и направления движения распределителя импульсов, соединенного выходами с первыми входами элементов И всех блоков, подключенных выходами к управляюшдм входам ключей усилителя мощности, второй вход элементов каждого блока подключен к выходу элемента ИЛИ, первый .вход которого соединен с выходом RS- триггера. установки исходного состояния, а второй вход - с выходом соответствующего RS-триггера выбора секции, соединенного входами с выходами элементов 2И-ИЛИ-НЕ, подключенных J

0

5

0

5

группы к входам направления движения распределителя импульсов, а вторыми входами - к выходам дешифратора своей и двух смежных секций, причем входы всех дешифраторов номера секции подключены к-выходам реверсивного счетчика.

Q