Устройство для программного управления шаговым двигателем Советский патент 1988 года по МПК G05B19/40 

:о

00

со

со

Изобретение относится к автоматике и предназначено для использования в автоматизированных системах управления технологическими процессами от управляющих вычислительных машин.

Цель изобретения - повьппение надежности и помехозащищенности устройства.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит задатчик 1 программы, распределитель 2 импульсов, канальные усилители 3, элемент И 4, обмотку 5 шагового двигателя,, первый 6 и второй 7 магниточувстви- тельные элементы,RS-триггер 8, элементы И-НЕ 9-12,ключи 13-16, измерительную катущку 17 индуктивности, выпрямительные диоды 18-22, управ- яюще-компенсирующую катушку 23 инуктивности 23, резисторы 24 и 25, лючи 26 и 27, обмотку 28 шагового вигателя, шину 29 силового питания, ину 30 управляющего питания.

Устройство работает следующим образом.

Пуск осуществляется подачей единичного уровня с выхода запуска за- датчика 1 на элемент И 4, подача управляющих импульсов осуществляется из задатчика 1 по частотному выходу через открытый элемент И 4 на вход распределителя 2 импульсов, направление враще.ния задается/нулевым или единичным уровнем, поступающим на распределитель 2 импульсов с выхода задания направления вращения задатчика 1 .

Единичный уровень из задатчика 1 закрывает ключ 27, чем уменьшает ток через катушку 23 и создаваемую ей индукцию магнитного поля, тем самым задается протекание максимального тока через обмотки щагового двигателя, так как суммарная индукция, создавае- мая катушками 23 и 17 пocfoяннa. При поступлении разрещающего единичного уровня с соответствующего выхода распределителя 2 импульсов на входы первого 9 и второго 10 элементов И-НЕ включаются нулевым уровнем ключи 13 и 14, напряжение постоянного тока прикладывается к обмотке 5 шагового двигателя, ток протекает от плюсовой шины силового питания через первый ключ 13, обмотку 5, второй ключ 14, измерительную катушку 17 к минусовой шине силового питания, указанный ток

0

5

5

создает в катушке 17 магнитное поле, индукция которого пропорциональна току. Магнитные поля, создаваемые катушками 17 и 23, складываются и воздействуют на магниточувствительные элементы 6 и 7. Как только индукция поля, определяемая токок, достигнет необходимого значения, первый магни- точувствительный элемент 6 нулевым уровнем закрывает первый элемент И- НЕ 9 и закрывает ключ 26, единичный уровень с выхода элемента 9 закрывает ключ 13, а закрывание ключа 26 уменьшит индукцию, создаваемую катушкой 23, что необходимо для компенсации гистерезиса, присущего магнито- чувствительному элементу 6. Сопротивление резистора 24 определяется 0 параметрами катушки 23 и величиной гистерезиса. Ток, поддерживаемый ЭДС самоиндукции обмотки 5, протекает через диод 19, ключ 14 и катушку 17. Величина индукции магнитного поля, создаваемого катушками 17 и 23, падает ниже порога отпускания первого магниточувствительного элемента 6, вновь включается первый ключ 13. Таким образом первый ключевой элемент 13 включается с частотой, при которой через обмотку 5 протекает задан- ное значение тока. Если ключ 13 своевременно не закрыт и наступает аварийная ситуация, срабатывает второй магниточувствительный элемент 7, порог срабатывания которого вьш1е, чем у первого элемента 6 (разницу порогов срабатывания проще всего получить путем различного расположения элементов в поле катушек) - триггер 8 устанавливается в единичное состояние и нулевым уровнем инверсного выхода закрывает ключ 14 через второй элемент И-НЕ 10. После устранения неисправности схема устанавливается в исходное состояние подачей нулевого уровня с выхода сброса задатчика 1 на R-вход RS-триггера В.

Диод 18 служит для рекуперации энергии, запасенной в обмотке шагового двигателя, и ограничения напряжения на втором ключе до величины напряжения источника питания.

Таким образом отрабатывается каж- дьй импульс, поступающий из задатчика 1 на распределитель 2 импульсов через элемент И 4. После отработки заданного программой числа импульсов на первом управляющем выходе задатчи0

5

0

5

0

5

ка 1 устанавливается нулевой уровень который запрещает прохождение импульсов через элемент И 4, одновременно открывается ключ 27, дополнительный ток через катушку 23 увеличивает индукцию магнитного поля, создаваемого ей, что в итоге приводит к ограничению тока через обмотку 5 в режиме фиксированной стоянки.

Работа третьего 15 и четвертого 16 ключей аналогична рассмотренным первому 13 и второму 14 ключам с той разницей, что эти ключи через третий 11 и четвертый 12 элементы И-НЕ уп- равляются от соответствующего выхода распределителя 2 импульсов, единичный уровень на котором не может совпадать с единичным уровнем на пре дьщущем выходе распределителя.

, За счет применяемой гальванической развязки силовых и управляющих цепей повышается помехоустойчивость устройства, что позволяет упростить конструкцию (за счет снижения требо- ваний к экранированию и амплитуде пульсаций силового источника питания), повысить надежность устройства особенно по отношению к единичным сбоям при большой частоте отработки шагов.

Формула изобретения

. Устройство для программного управ

ления шаговым двигателем, содержащее задатчик программы, распределитель импульсов, элемент И и канальные усилители по числу пар фаз шагового двигателя, каждый из которых содержит четыре элемента И-НЕ, шину управляю- щего питания, четыре ключа, RS-триг- гер, четыре выпрямительных диода, причем выход запуска задатчика программы соединен с п ервым входом эле- мента И, второй вход которого соединен с частотным выходом задатчика программы, выход задания, направления вращения которого соединен с входом задания направления распределения распределителя импульсов, частотньй вход которого соединен с выходом элемента И, выход сброса задатчика nporpaMi-ibi соединен с R-входом RS- триггера, инверсный выход которого соединен с первыми входами второго и четвертого элементов И-НЕ, выходы которых подключены соответственно к управляющим входам второго и чет

5 0

5 Q

5

,

0

5

вертого ключей, выходы которых объединены, первый тактовый выход каждой пары, группы пар тактовых выходов по числу канальных усилителей распределителя импульсов подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, и к первому входу первого элемента И-НЕ, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, выход которого через первую обмотку шагового двигателя подключен к информационному входу второго ключа и к входу первого выпрямительного диода, выход которого подключен к информационному входу первого ключа, к плюсовой шине силового питания, к информационному входу третьего ключа и к выходу третьего выпрямительного диода, вход которого соединен с информационным входом четвертого ключа и через вторую обмотку шагового двигателя .к выходу третьего ключа и к выходу четвертого выпрямительного диода, вход которого подключен к минусовой шине силоврго питания и к входу второго выпрямительного диода, подключенного выходом к выходу первого ключа, второй тактовый выход каждой пары группы пар тактовых выходов по числу канальных усилителей распределителя импульсов соединен с вторым входом четвертого элемента И-НЕ и с первым входом TpeTiero элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, выход третьего элемента И-НЕ соединен с управляющим входом третьего ключа, о т л и - чающееся тем, что, с целью повьпления надежности и помехозащищенности устройства, в каждый канальный усилитель дополнительно введены пятый и шестой ключи, пятый выпрямительный диод, измерительная катушка индуктивности, управляюще-компенси- рующая катушка индуктивности, первый и второй магниточувствительные элементы, первый и второй резисторы, причем первый и второй магниточувствительные элементы находятся в магнитном поле управляюще-компенсирующей катушки индуктивности и измерительной катушки индуктивности, вых;од запуска задатчика программы соединен с управляющим входом шестого ключа, информацион1а 1й вход которого через второй резистор подключен к первому .выводу первого резистора, к входу пятого- вьшрямительного диода и к перво 5 . 13833006

му выводу управляюще-компенсирующейрого подключен к второму выводу пер- катушки индуктивности, второй выводвого резистора, минусовая шина сило- которой соединен с выходом пятогового питания подключена через измери- выпрямительного диода и с шиной уп-тельную катушку индуктивности к выхо- ранляющего питания, выход первогоду второго ключа, выходы пятого и магниточувствительного элемента под-шестого ключей заземлены , выключен к второму входу первого эле- ход второго магниточувстпителъно- мента И-НЕ и к управляющему входу пя-го элемента подключен к S -входу того ключа, информационный вход KOTO- QК5т-триггера.

Изобретение относится к автоматике и предназначено для использования в автоматизированных системах управления технологическими процессами от управляющих вычислительных машин. Целью изобретения является повьшение надежности и помехозащищенности устройства. Устройство содержит задат- чик программы 1, распределитель импульсов 2, канальные усилители 3, элемент И 4, обмотки шагового двигателя 5, 28, магниточувствительные элементы 6, 7, RS-триггер 8, элементы И-НЕ 9-12, ключи 13-16, 26, 27, измерительную катушку индуктивности 17, выпрямительные диоды 18-22, уп- равляюще-компенсирующую катушку ин- .дуктивности 23, резисторы 24, 25, шины силового 29 и управляющего 30 питания. В устройстве обеспечивается гальваническая развязка сигнальных и силовых цепей, благодаря чему повышаются помехоустойчивость и на дежность устройства при электромагнитных наводках и при большой частоте отработки шагов. 1 ил. (Л