Устройство управления шаговым двигателем Советский патент 1990 года по МПК G05B19/40 

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

Цель изобретения - расширение области применения устройства.

На чертеже изображена структурная схема устройства управления шаговыми двигателями.

Устройство содержит счетчик 1 адреса, первый регистр 2, блок 3 памяти, таймер 4, триггера 5 и 6 разгона и торможения, элементы И 7 и 8, делитель 9 частоты, формирователь 10 данных, содержащий регистр 11 числа, второй регистр 12, второй счетчик 13, триггер 14, элементы И 15, 16 и 17, первый счетчик 18, компаратор 19 и коммутатор 20 фаз.

Устройство в режиме скачкообразного изменения частоты коммутации фаз работает следующим образом.

После включения питающего напряжения на входы задания интервалов коммутации устройства поступает нулевое значение данных, в связи с чем выходы счетчика 18 и первый вход компаратора 19 устанавливаются в нулевое состояние. Одновременно нулевое значение данных поступает и на входы устройства Конец разгона-торможения, что приводит к установке выходов регистра 12 и второго входа компаратора 19 также в нулевое состояние. Возникший в связи с этим на выходе компаратора 19 сигнал равнозначности устанавливает триггеры 5 и 6.в нулевое состояние. Затем на входы интервалов коммутации устройства подаются данные выбранной длительности интервалов коммутации фаз. Эти данные с выходов счетчика 18 поступают на первый вход компаратора 19 и на входы управления таймера 4f на тактовый вход которого непрерывно поступает импульсная последовательност заданной частоты, в связи с чем на выходе таймера возникают импульсы коммутации фаз с интервалами в соответствии со значением данных на его входах, которые поступают на входы делителя 9 частоты, коммутатора 20 фаз и на вход триггера 14.

При поступлении на входы коммутатора 20 фаз команд правого или левого вращения на его выходах устанавливаются состояния9 подключающие фазовые обмотки шагового двига0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

теля к источнику питания с частотой, соответственной частоте импульсов коммутации, поступающих на импульсный вход коммутатора. С поступлением команды Конец коммутации смена состояний выходов коммутатора прекращается.

Для перехода на другую частоту коммутации фаз на входы устройства интервалов коммутации подают данные длительности интервалов коммутации в соответствии с другой выбранной частотой.

Устройство в режиме постоянных изменений длительности интервалов коммутации фаз работает следующим образом.

Режим разгона. Блок 3 хранит в двоичном коде последовательность приращений в виде монотонно возрастающего ряда десятичных чисел: 1, 2, 3, 4, 5, ..., 10, 11, ..., N. (1)

На второй адресный вход блока 3 подают адрес последовательности- (1), который запоминается в регистре 2 . На первый вход блока 3 подают адрес выборки нужного приращения из последовательности (1), который запоминается в счетчике 1. На вход устройства Конец разгона-торможения подают данные интервалов коммутации в конце разгона, которые запоминаются в регистре 12-. Выбранные данные приращения из блока 3 памяти поступают на входы регистра 11 и в нем запоминаются, в связи с чем выход регистра 12 и вход счетчика 13 устанавливаются в состояние с данными, хранимыми в регистре 11.

На вычитающий вход счетчика 13 через элемент И 15 при помощи триггера 14 с появлением каждого импульса коммутации поступают импульсы с входа импульсной последовательности устройства. Каждый импульс последовательности уменьшает содержимое счетчика 13 на единицу и .когда оно станет равным нулю, в интервале между импульсами последовательности на выходе заема счетчика возникает импульс, который, поступив на вход записи счетчика, обновляет его содержимое и устанавливает триггер 14 в нулевое состояние. При поступлении команды разгона триггер 5 устанавливается в единичное состояние, в связи с чем открывается элемент И 17., С появлением очередного импульса

коммутации на вычитающий вход счетчика 18 поступает серия импульсов входной импульсной последовательности, пройдя через элемент И 17, койи- чество импульсов в которой соответствует данным, хранимым в регистре 11, в связи с чем содержимое счетчика уменьшается на величину в соответствии с этими данными. Уменьшение содержимого счетчика 18 вызывает появление на выходе таймера 4 следующего импульса коммутации через интервал времени короче предыдущего на величину приращения, выбираемого из блока 3. Каждый последующий импульс коммутации устанавливает триггер 14 в единичное состояние и приводит к формированию интервалов коммутации более коротких, чем предыдущий на одну и ту же постоянную величину. Этот процесс продолжается до тех пор, пока непрерывно уменьшающееся в начале формирования каждого интервала коммутации содержимое счетчика 18 не станет равным содержимому регистра 12. По достижении их равенства на выходе компаратора 19 возникает сигнал окончания разгона-торможения, который устанавливает триггер 5 в нулевое состояние, в связи с чем закрывается элемент И 17 и прекращается поступление импульсов на вычитающий вход счетчика 18. Дальнейшее формирование интервалов коммутации осуществляется с постоянной их длительностью в соответствии с новым содержимым счетчика 18, точно соответствующим заданному интервалу коммутации в конце разгона.

Это точное соответствие длительности интервала коммутации в конце разгона заданному значению достигается последовательным вычитанием единиц из данных предыдущего интервала коммутации, осуществляемым в учетчике 18 в начале формирования следующего интервала.

Работа устройства в режиме торможения аналогична его работе в режиме разгона. Различие заключается в том, что на соответствующие входы устройства подают данные интервала коммутации в конце торможения и команду торможения. Команда торможения устанавливает триггер 6 в единичное состояние, в святи с чем открывается элемент И 16, и с входа импульсной последовательности устройства через

0

элемент И 16 поступают импульсы на суммирующий вход счетчика 18. Содержимое счетчика непрерывно увеличивается в начале формирования каждого 5 последующего интервала коммутации.

Устройство в режиме переменных изменений длительности интервалов коммутации фаз работает следующим образом.

Режим разгона.

Входы задания коэффициента деления устройства устанавливаются в состояние в соответствии с нужным , коэффициентом деления частоты следования импульсов. Импульсы коммутации с выхода таймера 4 поступают на вход делителя 9 частоты, а с его выхода - уже с частотой, меньшей в Q целое число раз в соответствии с выбранным коэффициентом деления-посту- пают на входы элементов И 7 и 8. Вход устройства переменных приращений устанавливается в единичное сос- 5 тояние, на входы Конец разгона-торможения устройства подают данные интервала коммутации в конце разгона, на входы начального адреса устройства подают начальный адрес выборки приращений.

При поступлении команды разгона триггер 5 устанавливается в единичное состояние и открывает элемент И 8. Импульсы коммутации с выхода делителя 9 частоты, пройдя через 5 элемент И 8, поступают на вычитающий вход счетччка 1, что приводит к последовательному формированию счетчиком адресов выборки все меньших значений приращений из блока 3.

Режим торможения.

Режиму торможения предшествует разгон. В связи с этим подают на входы устройства Конец разгона-торт

0

0

можения данные интервала коммутации в конце торможения. При поступлении команды торможения триггер 6 устанавливаестя в единичное состояние и открывает элемент И 7. Импульсы коммутации с выхода делителя 9 частоты, пройдя через эпемент И 7, поступают на суммирующий вход гчет- чика 1, что приводит к последовательному формированию счетчиком адресов выборки все больших значений приращений из блока памяти 1. Например, если в конце разгона было выбрано приращение, соответствующее числу 2 в ряду (1), то первпе четыре интервала коммутации формируются устройством с использованием приращения соответствующего числу 2„ следующие четыре интервала - с использованием приращения, соответствующего числу 3 и т.д. Блок 3 хранит различные последовательности приращений для формирования интервалов коммутации фаз шаговых двигателей по любому закону их изменения.

Формула изобретения

Устройство управления шаговым двигателем, содержащее счетчик адре- са, информационный выход которого соединен с первым адресным входом блока памяти, подключенного выходом к информационному входу регистра числа , первый счетчик, вход параллель- ной записи которого соединен с входом задания интервалов коммутации устройства, а информационный выход - с первым входом компаратора, триггер триггер разгона, триггер торможе-

ния, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, делитель частоты, причем выход первого триггера соединен с первым входом второго элемента И, подключенного выходом

к вычитающему входу счетчика адреса, а вторым входом - к выходу делителя частоты, выход триггера соединен с первым входом пятого элемента И, выход которого подключен к вычитающему входу первого счетчика, первые входы третьего и четвертого элементов И объединены, отличающее- с я- тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены первый и второй регистры, второй счетчик и таймер, причем вход установки триггера разгона соединен с входом Разгон устройства, а вход сброса - с выходом компаратора и

входом сброса триггера торможения, вход установки которого соединен с

0

5 0 5

о

Q

5

входом Торможение устройства, а выход - с вторым входом четвертого элемента И и с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к входу переменного приращения устройства и к третьему входу второго элемента И, второй вход которого соединен с третьим входом первого элемента И, подключенного выходом к суммирующему входу счетчика адреса, вход параллельной записи которого соединен с входом начального адреса устройства, информационный вход первого регистра соединен с входом адреса последовательности устройства, а выход - с вторым адресным входом блока памяти, выход триггера разгона соединен с вторым входом пятого элемента И, третий вход которого соединен с входом импульсной последовательности устройства, с третьим входом четвертого элемента И, с вторым входом третьего элемента И и с тактовым входом таймера, выход которого соединен с выходом устройства, с тактовым входом делителя частоты и с входом установки триггера, вход сброса которого соединен с выходом заема второго счетчика и с входом записи второго счетчика, вход параллельной записи которого соединен с выходом регистра числа, а вычитающий вход - с выходом третьего элемента И, выход четвертого элемента И соединен с суммирующим входом первого счетчика, информационный выход которого соединен с входом управления частотой следования импульсов таймера, управляю- щий вход делителя частоты соединен с входами задания коэффициента деления устройства, информационный вход второго регистра соединен с входом Конец разгона-торможения устройства, а выход - с вторым входом компаратора.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления шаговыми двигателями и в установках для их контроля и испытаний. Целью изобретения является расширение области применения устройства. Устройство содержит счетчик адреса 1, регистры 2, 12, блок памяти 3, таймер 4, триггеры разгона 5 и торможения 6, элементы И 7, 8, 15, 16 и 17, делитель частоты 9, регистр числа 11, счетчики 13, 18, триггер 14, компаратор 19, коммутатор фаз 20. Устройство позволяет управлять шаговыми двигателями с различными типами коммутации по любому закону разгонаторможения. 1 ил.

Редактор Н.Киштулинец

Составитель А.Лащев Техред Л.Олийнык

Заказ 217

Тираж 656

ВНИИ11И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор Л.Патай

Подписное