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

8

.кШД

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления с шаговыми двигателями, эксплуатируемых в непосредственной близости от источников электромагнитных помех. Целью изобретения является повышение надежности путем устранения возможности несанкционированного движения. Коммутатор содержит инвертор 1, элементы И 2, 3, генератор 4 импульсов, двоичный счетчик 5 импульсов, одновибратор 6, D - триггер 7 и распределитель 8 импульсов. 2 ил.

Фиг.1

Ј

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления с шаговыми двигателями, эксплуатируемых -в непосредственной близости от источников электромагнитных помех, к примеру в условиях машиностроительного производства.

Цель изобретения - повьшение надежности путем устранения возможности несанкционированного движения.

На фиг. 1 приведена Лункциональная схема коммутатора для управления шаговым двигателем; на фиг. 2 - эпюры напряжений в узловых точках схемы на выходах элементов (позиционное обозначение которых согласно фиг. 1 указано в скобках рядом с порядковым номером каждой эпюры напряжений).

Коммутатор содержит инвертор 1, первый 2 и второй 3 элементы И, генератор 4 импульсов, двоичный счетчик 5 импульсов, одновибратор 6, D-триг- гер 7 и распределитель 8 импульсов.

При выполнении распределителя 8 импульсов в виде многорежимного реверсивного распределителя, обеспечивающего режимы коммутации разных по числу фаз патовых гвигателей и содержащего, к примеру, блок памяти, элементы И и реверсивный двоичный счетчик, на входы управления распределителя с входа формирования управляющего слова коммутатора могут подаваться потенциальные сигналы разрешения счета, выбора коэффициента пе- ресчета, реверса, выбора режима коммутации и включения шагового двигателя.

Коммутатор работает следующим образом..

При подаче в момент времени Т1 V тактового импульса определенной длительности на тактовый вход комму- , татора (эпюры 11, фиг. 2) этот импульс

инвертируется инвертором 1 и своим t

передним фронтом, т.е. переходом из О в 1, устанавливает D-триггер 7 в нулев ое состояние, переписывая сигнал низкого уровня с информационного входа триггера 7 на его выход, либо под- тверждает нулевое состояние триггера. Тем самым на втором входе первого элемента И 2 поддерживается разрешающий сигнал низкого уровня и тактовый импульс поступает на разрешаю- щий вход генератора 4 импульсов и вхо установки нуля двоичного счетчика 5 импульсов.

,

0

5 5

0

О

45

По перепаду из 1 в 0 тактового импульса с выхода первого элемента И 2 генератор 4 начинает вырабатывать последовательность импульсов (Лиг. 2, эпюра 13) с частотой, превышающей частоту следования тактовых импульсов и определяемой как контролируемой длительностью тактового импульса, гак и емкостью двоичного счетчика 5 импульсов, разрешение на счет которому выдается также но перепаду из 1 в 0 импульса с выхода элемента 2. Пусть, к примеру, частота импульсов генератора 4 выбрана таким образом, что в интервале времени, равном длительности тактового импульса, укладывается 7 импульсов, выдаваемых генератором 4, в то время как на выходе двоичного счетчика 5 импульсов , который может быть и выходом переноса, соответствующий импульс появляется после поступления 6 импульсов на его тактовый вход с выхода генератора 4 импульсов. Тем самым в момент времени Т2 (фиг. 2, эпюра 14) начинает формироваться отрицательный импульс, по переднему фронту которого (по перепаду из 1 в 0) запускается одно- вибратор 6, вырабатывающий отрицательный импульс (фиг. 2, эпюра 15) с длительностью, превышающей длительность импульса переноса. Поступая с выхода одновибратора 6 на S-вход П-триггера 7, этот импульс с некоторой задержкой устанавливает триггер своим передним фронтом (перепадом из 1 в 0) в единичное состояние.

На втором входе первого элемента И 2 при этом в момент времени ТЗ (фиг. 2, эпюра 12) устанавливается запрещающий сигнал высокого уровня, поступающий с выхода элемента 2 на разрешающий вход генератора 4 импульсов и блокирующий его работу. Одновременно по этому сигналу двоичный счетчик импульсов 5 обнуляется и на его выходе восстанавливается исходный сигнал высокого уровня (Лиг. 2, эпюра 14). Если при этом длительность I тактового импульса не превышает за- данного значения, то в момент времени Т4, т.е. по окончании тактового импульса, на выходе инвертора 1 появляется сигнал низкого уровня. При совпадении этого сигнала с выходным импульсом одновибратора 6 на выходе второго элемента И 3 появляется отрицательный импульс (Лиг. 2, эпюра 17),

5I 5

соответствующий тактовому импульсу и поступающий на тактовый вход распределителя 8 импульсов.который обеспечивает заданный режим коммутации обмоток шагового двигателя (не показан) в соответствии с сигналами, поступающими на входы управлетоя распределителя 8 импульсов.

Если длительность сигнала, подан- ного, например, в момент времени Т5 на тактовый вход коммутатора (фиг. 2, эпюра 11), превышает заданное значение, т.е. если этот сигнал является ложным и обусловлен, к примеру, за- корачиванием тактового входа на корпус (шину низкого потенциала), то после запуска одновибратора 6 но импульсу переноса в момент времени Тб формирование отрицательного импульса на выходе одновибратора 6 завершится к моменту времени Т7 (Лиг. 2, эпюра 15) до окончания ложного сигнала на тактовом входе коммутатора. Так как при этом второй элемент И 3 сигналом вы- сокого уровня с выхода инвертора 1 закрыт во время действия сигнала низкого уровня на тактовом входе коммутатора, то отрицательный импульс с выхода одновибратора 6 не проходит через второй элемент И 3 на тактовый вход распределителя 8 импульсов, благодаря чему исключается возможность обработки ложного шага.

Отрицательный импульс с выхода одновибратора 6 проходит также на уста- новочный вход D-триггера 7 и устанавливает его своим передним фронтом (перепадом из 1 в 0) в единичное состояние (фиг. 2, эпюра 16), блокируя тем самым работу генератора 4 нмнуль- сов и обнуляя двоичный счетчик 5 импульсов. В дальнейшем генерация импульсов и счетный режим работы двоичного счетчика разрешаются только по приходу следующего сигнала (момент времени Т8, эпюра 11) по тактовому входу коммутатора. Если длительность этого сигнала соответствует заданной длительности тактового импульса, то в момент времени Т9 на выходе второго элемента И 3 появляется отрицательный импульс, соответствующий тактовому и поступающий на тактовый вход распределителя импульсов.

Появление на тактовом входе комму- татора (к примеру, в момент времени Т10, эпюра 11) ложного сигнала в виде кратковременной помехи обуславливает

, 0 5

5

0

7

переброс П-триггера 7 (эпюра 16) я

нулевое состояние, прохождение сигнала помехи через первии элемент И, запуск генератора 4 импульсов (эпюра 13) и разрешение счета, однако сама помеха благодаря своему кратковременному характеру блокируется- двоичным счетчиком 5 импульсов, на выходе которого, и тем самым на выходе одновибратора 6 (эпюры 14, 15) продолжает сохраняться сигнал высокого уровня. При этом по окончании каждой помехи двоичный счетчик 5 импульсов обнуляется и пересчитывает каждую вновь поступившую помеху, в т.ч. в составе пакета помех, заново.

Таким образом, предлагаемый коммутатор для управления шаговым двигателем обеспечивает п сравнении с известным более высокую надежность функционирования, заключаюпуюся в том, что коммутатор блокирует прохождение на тактовый вход распределителя импульсов не только кратковременных помех, в т.ч. в составе пакетов помех, но и ложных сигналов, длительность которых превышает заданную длительность тактовых импульсов, а также исключает возможность отработки ложных шагов при закорачивании тактового входа коммутатора на корпус (либо обрыве в случае положительных тактовых импульсов), предотвращая тем самым гбои в работе и возможные аварийные ситуации.

Формула изобретения

Коммутатор для управления шагоным двигателем, содержащий распределитель импульсов, входы управление которого соединены с входами формирования управляющего слова коммутатора, двоичный счетчик импульсов, генератор импульсов, разрешающий вход которого соединен с входом установки пуля двоичного счетчика импульсов, соединенного тактовым входом с выходом генератора импульсов, отличаю- щ и и с я тем, что,. с целью повышения надежности путем устранения возможности несанкционированного движения, в него введены однонибратор, первый и второй элементы ИЛИ, D- триггер и инвертор, вход которого соединен с первым входом первого элемент (та И и с тактовым входом, а выход соединен с тактовым входом D-триггера и с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с тактовым входом распределителя импульсов, второй вход второго элемента И соединен с выходом одновибратора, соединенного входом с выходом двоичного счетчика импульсов, и S-входом

1б(7) 77(3)

D-триггера, информационный вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а прямой выход соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с разрешающим входом генератора импульсов.

T9TW

Фи&.2