Устройство для управления четырехфазным шаговым двигателем Советский патент 1988 года по МПК H02P8/00 

со vj

со

ОР .

Я S1 SI П

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в многорежимном шаговом электроприводе.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем реализации режимов несимметричной коммутации.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства управления; на фиг. 2 - циклограмма его работы.

Выход генератора 1 тактовых прямоугольных импульсов со скважностью два соединен со счетным входом счет- }1ого триггера 2 и с информационными входами логических элементов 2И 3 и А, выходы которых через элемент ИЛИ 5 связаны со счетным входом счетного триггера 6. Потенциальные выходы триггеров 2 и 6 присоединены в определенной последовательности к входам дешифратора из элементов 2И 7-10. Элементы 2-10 образуют формирователь четырехтактной последовательности импульсов. 11нформационные входы элементов 2И 11-14 связаны с выходами деишфратора. Выходы входных элемен- тов ИЛИ 15-20 соединены с входами инверторов 21-26, Информационные входы элементов 2И 27-30 соединены соответственно с выходами элементов 2И 7-10. Информационные входы элементов 2И 31-34 соединены соответственно с выходами элементов ИЛИ 15 и 20 и инверторов 21 и 26. Информационные входы элементов 2И 35-38 соединены соответственно с выходами элементов ИЛИ 16-19. Информационные входы элементов 2И 39-42 соединены соответственно с выходами инверторов 22-25. К входам выходных элементов ИЛИ 43- 46 присоединены выходы соответствующих элементов 2И 27-42. 47 соединяются с усилителями мощности. 1 1ина 48 служит для подачи сигнала, разрешающего коммутацию фаз шагового двигателя в обратной последовательности, а шина 49 - в прямой последовательности. На шину 50 подается сигнал разрешения симметричной пофазной коммутации, на шину 51 - сигнал разрешения симметричной парно фазной коммутации, на шину 52 - сигнал разрешения несимметричной парно- фазной коммутации, на тину 53 - сигнал разрешения несимметричной пар- нотрехфазной коммутации.

Элементы 2И 11-14 образуют входную группу элементов И, элементы 2И 27-30 - первую выходную группу эле- ментов И, элементы 2И 31-34 - вторую выходную группу,элементы 2И 35-38 - третью выходную группу, элементы 2И 39-42 - четвертую выходную группу. Счетные триггеры 2 и 6 с элементами 2И 3 и 4 и элементом ИЛИ 5 образуют реверсивный двоичный счетчик.

Рассмотрим работу устройства в различных режимах его функционирования для случая коммутации фаз шаго- вого двигателя (ГЩ) в прямой последовательности .

Режим симметричной пофазной коммутации.

На Р1ины 50 и 49 подается разреша- ющий потенциальный сигнал; на шинах 51-53 и 48 этот сигнал отсутствует (элементы 2И 31-42 остаются закрытыми) .

По ближайшему импульсу Т, посту- пающему с генератора 1, триггер 2 устанавливается в состояние 1 (триггер 6 находится в О). При этом на выходе элемента 2И 7 появляется сигнал 1 (на выходах элемен- тон 2И 8-10 сигнал отсутствует), который поступает через открытый элемент 2И 27 и элемент ИЛИ 43 на первую выходную шину устройства.

По второму импульсу Т триггер 2 устанавливается в О, формируеьый с помощью элемента 2И 4 импульс переноса поступает на счетный вход триггера 6 и устанавливает его в 1. Соответственно на выходе элемента 2И 8 появляется сигнал 1 (на выходах элементов 2И 7, 9 и 10 сигнал отсутствует), который поступает через открытый элемент 2И 28 и элемент ИЛИ 44 на вторую выходную шину устрой- ства и т.д.

Следовательно, в течение одного периода t - (f - частота следования

импульсов т) сигнал присутствует только на одной выходной шине устройства, т.е. обеспечивается следующая последовательность коммутационных сигналов 1-2-3-4-1...

Режим симметричной парнофазной коммутации.

На шины 51 и 49 подается разрешающий потенциальный сигнал; на шинах 50, 52 и 53 и 48 этот сигнал отсутствует (элементы 2И 27-30 и элементы 2И И 35-42 остаются закрытыми).

По ближайшему импульсу Т, поступающему с генератора 1, триггер 2 устанавливается в 1 (триггер 6 находится в О). При этом на выходе элемента 2И 7 появляется сигнал 1 который поступает через элемент ИЛИ 15, открытый элемент 2И 31 и элемен ИЛИ 43 на первую выходную шину устройства. В связи с отсутствием сигнала на выходе элемента ИЛИ 20 с выхода инвертора 26 поступает через открытый элемент И 34, элемент ИЛИ 46 на четвертую выходную шину устройства сигнал 1. Элементы 2И 32 и 33 остаются закрытыми, так как на их информационных входах отсутствуют сигналы.

По второму импульсу Т триггер 2 устанавливается в О, импульс переноса с выхода элемента 2И 4 устанавливает триггер 6 в 1, соответственно на выходе элемента И 8 появляется сигнал 1, который поступает через элементы ИЛИ 15 и 20, открытые элементы 2И 31 и 32, элементы ИЛИ 43 и 44 на первую и вторую выходные шины устройства. Элементы 2И 33 и 34 остаются закрытыми, так как на их информационных входах отсутствуют сигналы и т.д.

Следовательно, в течение одного периода сигналы присутствуют одновременно на двух выходных шинах устройства, т.е. обеспечивается следующая последовательность коммутаци- онньк сигналов 41-12-23-34-4)... I

Режим несимметричной парнопофаз- ной коммутации.

На шины 52 и 49 подается разрешающий потенциальный сигнал; на шинах 50, 51, 53 и 48 этот сигнал отсутствует (элементы 2И 27-34 и элементы 2И 39-42 остаются закрытыми).

По ближaйI Jeмy импульсу Т, поступающему с генератора 1, триггер 2 устанавливается в l (триггер 6 находится в О). При этом на выходе элемента 2И 7 появляется сигнал 1, который поступает через элемент ИЛИ 16, открытый элемент 2И 35 и элемент ИЛИ 43 на первую выходную шину устройства. Кроме того, на время действия импульса Т открывается элемент 2И 14 и сигнал с его выхода череэ элемент ИЛИ 19, открытый элемент 2И 38, элемент ИЛИ 46 поступает

10

5

0

5

0

5

0

5

0

5

на четвертую выходную шину устройства. Элементы 2И 11-13 и элементы 2И 36 и 37 остаются закрытыми, так как на их информационных входах отсутствуют сигналы.

По второму импульсу Т триггер 2 устанавливается в О, импульс переноса с выхода элемента 2И 4 устанавливает триггер 6 в 1, соответственно на выходе элемента 2И 8 появляется сигнал 1, который поступает через элемент ИЛИ 17, открытый элемент 2И 36 и элемент ИЛИ 44 на вторую выходную шину устройства. Кроме того, на время действия второго импульса Т открывается элемент 2И 11 и сигнал с его выхода через элемент ИЛИ I6, открытый элемент 2И 35 и элемент ИЛИ 43 поступает на первую выходную шину устройства. Элементы 2И 12-14 н элементы 2И 37 и 38 остаются закрытыми, так как на их информационных входах отсутствуют сигналы и т.д.

Следовательно, в течение действия импульса Т сигнал присутствует одновременно на двух соседних выходных шинах устройства, а во время паузы между импульсами Т - на одной выходной шине устройства, т.е. обеспечивается следующая послеДователь- ность коммутационных сигналов 41-1- 12-2-23-3-34-4-41-...

I

Режим несимметричной парнотрехфазной коммутации.

На шины 53 и 49 подается разрешающий потенциальный сигнал, на шинах 50-52 и 48 этот сигнал отсутствует (элементы 2И 27-38 остаются закрытыми).

По ближайшему импульсу Т, поступающему с генератора I, триггер 2 устанавливается в 1 (триггер 6 находится в О).

При этом на выходе элемента 2И 7 появляется сигнал 1, который поступает через элемент ИЛИ 16 на вход инвертора 22, на выходе которого сигнал отсутствует, элемент 2И 39 закрыт и на первой выходной шине устройства сигнал не появляется. В течение действия импульса Т отсутствует сигнал и на четвертой выходной шине устройства, так как элемент 2И 14 открыт, а следовательно, на выходе инвертора 25 сигнал отсутствует. Сигналы с выходов инверторов 23 и 24 (на элементах ИЛИ 17 и 18 сигналы от1379934

сутствуют) через открытые элементы 2И 40 и 41, элементы ИЛИ 44 и 45 поступают соответственно на выходные вторую и третью шины устройства. По окончании действия импульса Т появится сигнал и на четвертой выходно шине устройства с выхода инвертора 25 через открытый элемент 2И 42 и элемент ИЛИ 46.

По второму импульсу Т триггер 2 О

устанавливается в

импульс переноса с выхода элемента И 4 устанавливает триггер 6 в 1, соответственно на выходе элемента 2И 8 появляется сигнал 1, который поступает через элемент ИЛИ 17 на вход инвертора 23, на выходе которого сигнал от- сутстнуст, элемент 2И 40 закрыт и на второй выходной шине устройства сигнал отсутствует. В течение действия импульса Т отсутствует сигнал и на первой выходной шине устройства, так как элемент 2И 11 открыт, а следовательно, на выходе инвертора 22 сигнал отсутствует. Сигналы с выходов инверторов 24 и 25 (на элементах ИЛИ 18 и 19 сигналы отсутствуют) через открытые элементы 2И 41 и 42, элементы ИЛИ 45 и 46,поступают соответст- веиио на выходные третью и четвертую шины устройства. По окончании действия второго импульса Т появится сигнал и на первой выходной шине устройства с выхода инвертора 22 через от15

20

25

30

Устройство для управления четыре фазным шаговым двигателем, содержащее генератор тактовых импульсов, формирователь четырехтактной послед вательности импульсов, шину выбора режима и четыре канала управления, каждый из которых включает в себя элемент 2И, элемент ИЛИ и усилитель мощности, соединенный выходом с фазой двигателя, а входом - с выходо элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом элемента 2И, оди вход которого соединен с шиной выбо ра режима, а второй - с выходом фор мирователя четырехтактной последова тельности импульсов, соединенного с шинами прямого и обратного хода, отличающееся тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей путем реализации режимов несимметричной коммутации, введены три шины выбора режима, четьфе элемента 2И, шесть элементов ИЛИ, шесть инверторов, а в каждый канал введены три дополнительных элемента 2И, соединенные выходами с входами элемента ИЛИ, первыми входами - с введенными шинами выбора режима, вт рые входы первых дополнительных эле ментов 2И двух каналов соединены с выходами первого и второго введенны элементов ИЛИ непосредственно, а

крытый элемент 2И 39 и элемент ИЛИ 43.35 двух других каналов - через инвер

рмула

6 и 3

обретения

5

0

5

0

Устройство для управления четырех- фазным шаговым двигателем, содержащее генератор тактовых импульсов, формирователь четырехтактной последовательности импульсов, шину выбора режима и четыре канала управления, каждый из которых включает в себя элемент 2И, элемент ИЛИ и усилитель мощности, соединенный выходом с фазой двигателя, а входом - с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом элемента 2И, один вход которого соединен с шиной выбора режима, а второй - с выходом формирователя четырехтактной последовательности импульсов, соединенного с шинами прямого и обратного хода, отличающееся тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей путем реализации режимов несимметричной коммутации, введены три шины выбора режима, четьфе элемента 2И, шесть элементов ИЛИ, шесть инверторов, а в каждый канал введены три дополнительных элемента 2И, соединенные выходами с входами элемента ИЛИ, первыми входами - с введенными шинами выбора режима, вторые входы первых дополнительных элементов 2И двух каналов соединены с выходами первого и второго введенных элементов ИЛИ непосредственно, а

Изобретение относится к электротехнике, к многорежимному шаговому электроприводу. Цель состоит в расширении функциональных возможностей путем реализации режимов несимметричной коммутации. Устройство содержит генератор тактовых прямоугольных импульсов, выход которого связан с входом реверсивного распределителя импульсов (РРИ), состоящего из реверсивного двоичного счетчика и дешифратора из четырех логических элементов И 7-10. Для достижения цели между выходами РРИ и выходными шинами 50-53 устройства введены входная группа из четырех элементов 2И 11- 14, шесть входных логических элементов ИЛИ 15-20, шесть инверторов 21- 26, четыре выходных группы элементов 2И 27-30 по четыре элемента в каждой группе и четыре выходных элемента ИЛИ 43-46, входы которых связаны с соответствующими выходами выходных групп элементов 2И 39-42, а выходы присоединены к выходным шинам 50-53 устройства. и1ины разрешения режимов коммутации присоединены к управляющим -входам соответствующих выходных групп элементов 2И. 2 ил.

Следовательно, в течение действия импульса Т сигнал присутствует одновременно на двух соседних выходных шинах устройства, а во время пауэы между импульсами Т - на трех выходных иинах устройства, т.е. обеспечивается следующая последовательность коммутационных сигналов - 23-234-34- ЗА1-41-412-12-123-23-...

Формирование последовательностей коммутационных сигналов для управления ШД при обратном направлении пере к.т}очения его фаэ происходит аналогичным образом с той лишь разницей, что потенпиальиые сигналы разрешения по- даются па шину 48 и шины 50-53.

Технико-экономическая эффективность устройства заключается в расши ре)П1и фу1ткпиональных возможностей, связанном с обеспечением симметрич- пой парнофазпо1( коммутации и несимметричных парнопофазной и парнотрех- фазно коммутации.

0

5

0

5

торы, вторые входы вторых дополнительных элементов 2И соединены каждый с выходом одного из остальных введенных элементов ИЛИ, соединенным через инвертор с вторым входом третьего дополнительного элемента 2И того же канала, первые входы первого и второго введенных элементов ИЛИ соединены между собой и с одним выходом формирователя четырехтактной последовательности импульсов, смежные выходы которого соединены с вторыми входами указаню 1х элементов ИЛИ, первые входы остальных элементов ИЛИ соединены с выходами формирователя четырехтактной последовательности импульсов, смежные выходы которого соединены с первыми входами введенных элементов 2И, выходы которых соединены с вторыми входами тех же элементов ИЛИ, а вторые входы - с генератором тактовых импульсов со скважностью, равной двум.

Д7 US

49

HW Ж/4

т

Hti

ни

и А ч IS

кляп

ИЛШд НМ19

нек

MHIS

хлня

№S

50

Si

53

51