Устройство для управления шаговым двигателем Советский патент 1990 года по МПК H02P8/20 H02P8/36 

Фиг.1

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в шаговом электроприводе исполнительных автоматизированных ,. устройствt эксплуатируемых в непосредственной близости от источников электромагнитных помех, например, в условиях машиностроительного производства.10

11елъ изобретения - повышение надежности путем устранения возможности движения по ложньм сигналам.

На Лиг. 1 приведена Функциональная схема устройства для управления па го- j вым двигателем; на Фиг. 2 - эпюры напряжений в узловых точках схемы на выходах элементов (позиционное обозначение элементов указано в скобках

сложение с инверсией по ИЛИ отрицательных сигналов, будет присутствовать сигнал низкого уровня, прохождение которого через элемент И 5 блокируется сигналом высокого уровня, поступающего с выхода одновибратора 10 на второй вход элемента И 5. На выходе элемента И 4 в этих условиях также поддерживается высокий потенциал.

При подаче отрицательного тактового импульса на пину 7 прямого хода (В - вперед) в момент времени Т2 (эпюра 13) триггер 9 (эпюра 15) устанавливается в нулевое состояние. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 12 (эпюра 16) появляется сигнал высокого уровня, обеспечивающий поддержание высокого уровня на выходе элемента И 5 независимо

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в шаговых электроприводах исполнительных автоматизированных устройств. Цель изобретения состоит в повышении надежности путем устранения возможности движения по ложным сигналам. Устройство содержит шины прямого 7 и обратного 8 хода, подключенный к шинам элемент ИЛИ 1, элементы И 4, 5, элементы ИЛИ-НЕ 11, 12, реверсивный распределитель 6 импульсов, генератор 2 импульсов, одновибратор 10, триггер 9 и счетчик 3. Повышение надежности обеспечивается за счет того, что устройство блокирует прохождение на вход распределителя импульсов не только кратковременных помех, в т.ч. в составе пакетов помех, но и ложных сигналов управления, длительность которых превышает заданную длительность тактовых импульсов, а также исключает возможность несанкционированного движения при закорачивании на корпус либо обрыве одной или обеих входных шин, предотвращая тем самым сбои в работе и возможные аварийные ситуации. 2 ил.

25

30

35

рядом с порядковым номером каждой эпю-тп °т УРОВНЯ сигнала на его втором вхо- ры напряжения).

Устройство для управления шаговым двигателем содержит -элемент ИЛИ 1 , генератор 2 импульсов, счетчик 3, элементы И 4 и 5, реверсвиный распределитель 6 импульсов, шины прямого 7 и обратного 8 хода, триггер 9, одновнб- ратор 10, элементы ИЛИ-НЕ 11 и 12, первые входы .которых подключены к инверсному и прямому выходам триггера 9, установочные входы Р. и S которого соединены с вторыми входами элементов ИПИ-НЕ II и 12 и подключены соответственно к шинам прямого 7 и обратного 8 хода, связанным с входами элемента ИЛИ 1, выход которого соединен с разрешающим входом генератора 2 импульсов и входом установки нуля счетчика 3, счетный вход которого подключен к выходу генератора 2 импульсов, а выход связан с входом одновибратора 10, выход которого подключен к вторым входам элементов И 4 и 5, первые входы которых соединены с выходами элементов ШИ-НЕ 11 и 12, а выходы подключены к соответствующим входам реверсивного распределителя 6 импульсов. ;

Устройство работает следующим обра з ом.

В исходный момент времени TI (фиг. 2) на шинах прямого 7 (эпюра 13) и обратного 8 (эпюра 14) хода присутствуют потенциальные сигналы высокого уровня. Если при включении устройства триггер 9 установился в единичное состояние (эпюра 15), то на выходе элемента ИЛИ-НЕ 12, обеспечивающего, как и элемент ИЛИ-НЕ 11,

40

45

50

55

де.

Отрицательный тактовый импульс с шины 7 проходит также через элемент ИЛИ 1 и поступает на вход разрешения генератора 2 импульсов и вход установки нуля счетчика 3. По переднему фронту (т.е. передачу из I в 0) тактового импульса генератор 2 начинает вырабатывать последовательность импульсов (эпюра 17) с частотой, превы шающей частоту следования тактовых импульсов и определяемой как контролируемой длительностью тактового импульса, так и емкость счетчика 3, ра решение на счет которому выдается также по переднему гЪронту тактового импульса. Пусть, например, частота импульсов генератора 2 выбрана так, что в интервале времени, равном длительности тактового импульса, уклады вается сесь импульсов, выдаваемых ге нератором 2, в то время как на выход счетчика 3, который может быть и выходом переноса, соответствующий импульс появляется после поступления шести импульсов на его счетный вход с выхода генератора 2 импульсов. Тем самым в момент времени ТЗ на выходе счетчика 3 начинает Формироваться от рицательный шпуль с, по переднему фронту которого запускается одновиб- ратор 10, вырабатывающий отрицательный импульс с длительностью, превышающий длительность иипульса переноса. Если длительность тактового импульса не превышает при этом заданно го значения, то в момент времени Т4, т.е. по окончании тактового импульса на выходе элемента ИПИ-НЕ 11 появля5

0

5

п °т УРОВНЯ сигнала на его втором вхо-

0

5

0

5

де.

Отрицательный тактовый импульс с шины 7 проходит также через элемент ИЛИ 1 и поступает на вход разрешения генератора 2 импульсов и вход установки нуля счетчика 3. По переднему фронту (т.е. передачу из I в 0) тактового импульса генератор 2 начинает вырабатывать последовательность импульсов (эпюра 17) с частотой, превышающей частоту следования тактовых импульсов и определяемой как контролируемой длительностью тактового импульса, так и емкость счетчика 3, разрешение на счет которому выдается также по переднему гЪронту тактового импульса. Пусть, например, частота импульсов генератора 2 выбрана так, что в интервале времени, равном длительности тактового импульса, укладывается сесь импульсов, выдаваемых генератором 2, в то время как на выходе счетчика 3, который может быть и выходом переноса, соответствующий импульс появляется после поступления шести импульсов на его счетный вход с выхода генератора 2 импульсов. Тем самым в момент времени ТЗ на выходе счетчика 3 начинает Формироваться отрицательный шпуль с, по переднему фронту которого запускается одновиб- ратор 10, вырабатывающий отрицательный импульс с длительностью, превышающий длительность иипульса переноса. Если длительность тактового импульса не превышает при этом заданного значения, то в момент времени Т4, т.е. по окончании тактового импульса, на выходе элемента ИПИ-НЕ 11 появляется сигнал низкого уровня (эпюра 18) При совпадении этого сигнала с выход- ньм импульсом одновибратора 10 на выходе элемента И 4 появляется отрицательно импульс (эпюра 19, момент времени Т4) , соответствующий тактовому и поступающий на вход реверсивного распределителя 6 импульсов, который обеспечивает заданный режим коммутации обмоток шагового двигателя (не показан).

По заднему Фронту (переходу из О в 1) тактового импульса гчетчик 3 обнуляется, а генератор 2 прекращает вырабатывать последовательность им - пульсов заданной частоты.

При изменении направления движе4

ния и поступлении следующего тактового шпульса в момент времени Т5 на шину 8 обратного хода (II - назад) триггер 9 устанавливается в единичное состояние, обеспечивая сигнал высокого (запрещающего) уровня на первом входе элемента И 4 и подготавливая прохождение сигналов через элемент И 5. В момент времени Тб на выходе счетчика 3 гЬормируется отрицательный и-шульс переноса, запускающий одно- вибратор 10 и, если длительность тактового импульса непревышает заданного значения, в момент времени Т7 на выходе элемента И 5 (эпюра 20) появ- является ичпульс, соответствующий тактовому импульсу и поступающий на второй вход реверсивного распределителя 6 импульсов, что приводит к отработке шага в противоположном направлении.

Появление на одной из входных шин (, на шине 7 в момент времени Т8, эпюра 13) ложного сигнала в виде кратковременной помехи обуславливает запуск генератора 2, разрешение счета и переброс триггера 9 (эпюра 1 5) , однако сама помеха благорадя своему кратковременному характеру блокируется счетчиком 3, на выходе которого и на выходе одновибратора 10 (эпюры 21 и 22) продолжает сохраняться сигнал высокого уровня. При этом по окончании каждой помехи счетчик 3 обнуляется и пересчитывает каждую вновь по- ступивггую помеху, в т.ч. в составе пакета помех, заново.

Если длительность сигнала, поданного, например, в момент времени Т9 на шину 8 (эпюра 14), превышает заданное значение, т.е. если этот сигнал является ложным, то после запус0

ка одновнбратора 10 по импульсу переноса в момент времени Т1 0 Нормирование отрицательного if-шульса на выходе одновнбратора 10 завершится к моменту TI1 (эпюра 22) до окончания ложного сигнала на шине 8. А так как элемент И 5 сигналом высокого уровня с выхода элемента Ш1И-НЕ 12 закрыт во время дейсвтия сигнала низкого уровня, то отрицательный импулк с с выхода одновибратора 10 не проходит через элемент И 5 на вход реверсивного распределителя 6 импульсов, благодаря - чему исключается возможность отработки ложного шага. Устройство работает аналогичным образом и при закорачивании одной из входных шин на корпус и появлении низкого потенциала на 0 данной шине. Отрицательные иипульсы, формируемые в этом случае одновибра- тором 10 при непрерывной работе генератора 2 по каждому импульсу переноса с выхода счетчика 3, не проходя че- 5 рез элементы И 4 и 5, так как на первых входах этих элементов будут поддерживаться запрещающие сигналы высокого уровня, обеспечиваемые инверсией сигналов низкого уровня, поступающих 0 с закороченной тины и соответствующего выхода триггера 9. При закорачивании обоих входных шин на корпус сигналь высокого уровня на первых входах элементов I 4 и 5 будут поддерживаться независимо от состояния триггера 9, игклктчая возможность аварийной ситуации.

Таким образом, использование изобретения обеспечивает более высокую, надежность Функционирования, заключающуюся в том, что устройство блокирует прохождение на вход распределителя импульсов не ТОЛЕ,ко кратковременных помех, в т.ч. в составе пакетов помех, но и ложных сигналов управления, длительность которых превышает заданную длительность тактовых импульсов, а также исключает возможность несанкционированного движения о Ри закорачивании на корпус (либо обрыве в случае положительных сигналов управления) одной или обоих входных шин, предотвращая тем самым сбои в работе и возможные аварийные ситуации.

5

0

5

5

Формула изобретения Устройство для управления шаговьм двигателем, содержащее шины прямого

и обратного хода, подключенный к ним входами элемент ИЛИ, два элемента И, выходы которых подключены к соответ- ствующим входам реверсивного распределителя импульсов, генератор импульсов и счетчик, вход установки нуля которого объединен с разрешающим входом генератора импульсов и подключен к выходу элемента ИЛИ, а счетный вход соединен с выходом генератора импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем устранения возможности движения

по ложным сигналам, введены два элемента ИЛИ-НЕ, одновибратор и триггер, установочные входы которого подключены к шинам прямого и обратного хода, прямой и инверсный выходы соединены с первыми входами элементов ИЛИ-НЕ , вторые входы которых подключены к шинам прямого и обратного хода, а выходы связаны с первьвчи входами элементов И, вторые входы которых подключены к выходу одновибратора, соединенному своим входом с выходом счетчика.

Фиг. 2