Коммутатор для управления шаговым двигателем Советский патент 1989 года по МПК G05B19/40 

11471175

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления с шаговыми двигателями .

Целью изобретения является расширение области применения и повышение надежности,

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого коммутатора.

Коммутатор дня управления шаговым двигателем содержит генератор 1 импульсов, двоичный счетчик 2 и реверсивный двоичный счетчик 3, блок А

По заднему фронту импульса, поступившего по тактовой шине, первый счетчик 2 обнуляется, а генератор 1 прекращает вырабатывать последовательность импульсов заданной частоты, С приходом нового импульса описанный процесс повторяется.

Поступающие на тактовой шине помехи, которые могут носить как единичный характер, так и присутствовать в виде пакетов пбмех (к примеру, из-за дребезга контактов силового реле), причем длительность от

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления с шаговыми двигателями. Цель изобретения - расширение области применения и повышения надежности. Коммутатор содержит генератор импульсов 1, двоичный 2 реверсивный и двоичный 3 счетчики, блок памяти 4, первый 5 и второй 6 элементы ИЛИ и многоканальный выходной усилитель 7, тактовую шину 8, шины управления 9, выбора коэффициента пересчета ("модуль счета") 10, реверса 11, шины выбора режимов коммутации "режим 1"-12, "режим П"-13, "режим Ш"-14, шину включения ШД - 15. 1 ил.

памяти, первый 5 и второй 6 элементы 15дельных помеховых сигналов, как пра- ИЛИ и многоканальный выходной усили-вило, существенно меньше длительно- тель 7,. тактовую шину 8, шины управ-сти тактовых импульсов и не превьша- ления 9, выбора коэффициента пере-ет величину порядка нескольких мик- счета (модуль счета) 10, реверса 11,росекунд, блокируются двоичным счет- шины выбора режимов коммутации - Ре- 2 и не проходят на тактовый жим I 12, Режим II 13, Режим III

вход реверсивного двоичного счетчика 3. По окончании каждой помехи двоичный счетчик 2 обнуляется и пересчитывает каждую вновь поступающую 25 помеху, в том кспе в составе паке- .та помех, заново, пропуская тем самым на тактовый вход реверсивного двоичного счетчика 3 только тактовые . импульсы заданной длительности, при14, шину 15 включения ВЩ.

Устройство работает следующим образом. Тактовые импульсы, поступающие на TaKTOBjno шину 8 коммутатора, подаются на разрешаюпшй вход генератора 1 импульсов и вход установки нуля днойчного счетчика 2. По переднему фрон-ЗО чем частота следования этих импульту каждого поступающего импульса генератор 1 импульсов начинает вырабатывать последовательность импульсов с частотой, превьшамщей частоту следования тактовых импульсов и опрёде35

сов может изменяться в широких пределах. Например, если контролируемую длительность тактовых импульсов установить равной 50 мкс, частоту их следования можно менять от.долей

ляемой как контролируемой длительно- герц (режим отработки единичных шастью тактового импульса,.так и емкостью двоичного счетчика 2, разрешение на счет которому вьщается также по переднему фронту импульса, поступающего -на тактовой шине. Пусть, к примеру,.частота импульсов генератора 1 выбрана таким образом, что в интервале времени, равном длительности тактового импульса, укладьюается 11 периодов импульсов, выдаваемых генератором 1, в то время как на выходе двоичного счетчика 2, который может быть и выходом переноса, соответствующий импульс появляется после поступления десяти импульсов на его тактовый вход с выхода генератора 1 импульсов. Тем самым на тактовый . вход реверсивного двоичного счетчика 3 импульс переноса с выхода двоичного счетчика 2 поступит только в том случае, если длительность импульса на тактовой шине устройства соответствует заданнойв

дельных помеховых сигналов, как пра- вило, существенно меньше длительно- сти тактовых импульсов и не превьша- ет величину порядка нескольких мик- росекунд, блокируются двоичным счет- шком 2 и не проходят на тактовый

вход реверсивного двоичного счетчика 3. По окончании каждой помехи двоичный счетчик 2 обнуляется и пересчитывает каждую вновь поступающую помеху, в том кспе в составе паке- та помех, заново, пропуская тем самым на тактовый вход реверсивного двоичного счетчика 3 только тактовые импульсы заданной длительности, при

сов может изменяться в широких пределах. Например, если контролируемую длительность тактовых импульсов установить равной 50 мкс, частоту их следования можно менять от.долей

герц (режим отработки единичных ша0

5

0

5

гов) до практически 20 кГц, перекрывая тем самым рабочий диапазон частот большинства шаговых двигателей. При подаче на шину 9 управления потенциального сигнала разрешения счета реверсивньй двоичный счетчик 3 отсчитьшает поступающие на его тактовый вход импульсы, при этом записываемое в счетчик 3 двоичное число с каждым тактовым импульсом увеличивается или уменьшается на единицу, в зависимости от уровня потенциального сигнала на шине 11 реверса, т.е. на входе для задания направления , С учетом уровней потенциальных сигналов на вторых входах первого 5 и второго 6 элементов ИЛИ, т.е. на шинах 12 и 13 выбора режима коммутации, а также в зависимости от уровня потенциального сигнала на шине 14 выбора режима коммутации и от модуля реверсивного двоичного счетчика, определяемого информацией, подаваемой на шину 10 выбора коэффициента пересчета. На адресных входах блока 4 памяти при этом формируется соответствующий двоичный код, обуславливающий при подаче разрешающего потенциального сигнала низкого уровня на шину включения шагового двигателя 15 (т.е. на разрешающий вход блока 4 памяти), появление на выходах блока 4 памяти кодовых комбинаций, соответствующих заданному режиму коммутации фаз выбранного шагового двигателя.

Вариант программирования блока 4 памяти для использования его в предлагаемом коммутаторе и зависимость двоичного адресного кода от потен- циальных сигналов на шинах выбора режима коммутации и от модуля счета реверсивного двоичного счетчика 3 для случая прямого счета представлены в таблице.(X - любое состояние, О - обмотка ШД включена, I - обмотка ШД обесточена).

При изменении уровня потенциального сигнала на шине реверса ные коды меняются в обратной последовательности, обеспечивая считьша- ние записанной в блоке 4 памяти информации в обратном порядке и тем самым отработку реверса шагового двигателя и его вращение в противоположном направлении.

При подаче потенциального сигнала запрета счета на шину управления реверсивный двоичный счетчик 3 останавливается, сохраняя информацию на своих выходах, благодаря чему обеспечивается фиксированная стоянка шагового дв1г1гателя. Если в данном режиме на шину включения шагового двигателя подать запрещающий потенциальный сигнал высокого уровня, на всех выходах блока 4 памяти, независимо от состояния адресных выходов, появятся сигналы одинакового (высокого) уровня, обеспечивающие обесточив ание обмоток шагового двигателя. Причем-информа дия о состоянии коммутатора, в т.ч. о направлении движения и режиме коммутации, сохраняется и при возобновлении движения, т.е. подаче низкого потенциала на шину включения шагового двигателя и сигнала разрешения счета на шину управления. Шаговый двигатель начинает отработку шагов из того же положения, в котором произошел его останов

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Режим стоянки с обесточенными обмотками особенно эффективен в том случае, когда шаговый двигатель должен делать в процессе работы продолжительные остановки без потери информации. В этих условиях данный режим существенно повьш1ает КПД устройства в целом при одновременном облегчегши теплового режима блоков устройства (блока памяти, многоканального выходного усилителя, самого шагового двигателя).

Коммутатор может быть выполнен на широко распространенных микросхемах К 155 и К555, генератор импульсов реализуется на двух одновибраторах с перезапуском (1 микросхема К555 АГЗ), а в качестве блока памяти используется микросхема К155 РЕЗ, представляющая собой постоянное запоминающее устройство с организацией бит и однократнь м электрическим программированием.

Формула изобретения

Коммутатор для управления шаговым двигателем, содержащий тактовую шину, шину реверса, блок памяти, связанный своими выходами с входами многоканального усилителя, реверсивный двоичный счетчик, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения и повышения надежности, в него введены двоичный счетчик и генератор импульсов, разрешающий вход которого соединен с входом установки нуля двоичного счетчика и с тактовой шиной, выход генератора импульсов соединен с тактовым входом двоичного счетчика, выход которого подключен к тактовому входу реверсивного двоичного счетчика, первый и второй элементы ИЛИ, шины управления и выбора коэффициента пересчета, соединенные соответственно с входами разрешения счета и задания модуля счета реверсивного двоичного счетчика, первая, вторая и третья шины выбор а режима коммутации и шина включения шагового двигателя, соединенная с разреп)ающим входом блока памяти, первый и второй адресные входы которого подключены к выходам первого и второго разрядов реверсивного двоичного счетчика, третий и четвертый адресные входы соединены соответственно с выходаьш

первого и второго элементов ИЛИ, первые входы которых соединены с вы ходами соответственно третьего и четвертого разрядов реверсивного двоичного счетчика, вторые входы

14711756

подключены соответственно к первой и второй шинам выбора режима коммутации, а третья шина выбора режима коммутации соединена с пятым адресным входом блока памяти.

ным входом блока памяти.