Устройство для программного управления @ -фазным шаговым двигателем Советский патент 1990 года по МПК G05B19/40 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может 0ыть использовано для управления шаговыми двигателями.

Целью изобретения является расширение области применения устройства $а счет возможности управлять двигателями с любым числом фаз.

На фиг, 1 изображена фуякциональ- (зая схема устройства; на фиг. 2 - Ьпюры напряжений для управления трех- фазньм шаговым двигателем. I Устройство содержит блок 1 задания jiporpaMM, первый двоичньй счетчик 2 : 1мпульсов, второй двоичный счетчик 3 импульсов, основной сумматор 4-1, |1ополнительные сумматоры 4-2...4-т, iiHBepTop 5, мультиплексоры 6-1...6-т, фазные обмотки 7-1...7-ni,. блок 8 срав Йения, инвертор 9, входы 10 задания

|числа фаз .

: Устройство работает следующим об|разом.

: Тактовая последовательность высокочастотных импульсов с частотой :f . непрерывно поступает на вход Ьервого 2 двоичного счетчика, рабо- тающего на суммирование, J На входы 10 установки числа фаз Is двоичном коде подается информация ;О числе фаз шагового двигателя, например 011 трехфазный шаговый двигатель, 100 - четырехфазный, 101 - пятифазный и т.д.

: Исходным является состояние, при котором счетчик 3 находится в нуле- вом состоянии, на выходе переноса сумматора 4 присутствует нулевой, а на выходе.инвертора 5 - единичный потенциалы. На управляювще; входы -мультиплексора 6-1 подключаются нулевые потенциалы со старших разрядов (фиг. 2, d и е) и, следовательно, к его выходу подключается его первый канал. Управляющие входы мультиплексора 6-2- соединены с выходами сумматора 4-2. Первые входы последнего соединены с управляющими входами мултиплексора 6-1, а на вторые входы в двоичном коде подается единица, которая прибавляется к числу, подаваемому на его первые входы. Следовательно, на управляющих входах мульти плексора 6-2 всегда присутствует число на единицу большее, чем на управ- входах мультиплексора 6-1, в данном случае присутствует единица Аналогично на управляющих входах каж

5

0

5

0

дого пбследующего мультиплексора имеется число на единицу большее, чем у предьщущего мультиплексора. Следовательно, в первый момент времени на выходе мультиплексора 6-1 присутствует ело первый .канал, на вы- второго мультиплексора - его второй канал, на выходе ш-го мультиплексора 6-т присутствует его т-й канал.

Такое состояние устройства приводит к тому, что чер ез обмотку 7-2 шагового двигателя течет, номинальный ток IP, а в остальных фазах ток отсутствует. С поступлением первого низкочастотного импульса на вход счетчика 3, в него записывается цифра 1, ч СИЛУ чего на вьпсоде переноса сумматора 4 появляются высокочастотные импульсы со скважностью N и частотой fj((c/.N, где N - коэффициент пересчета двоичного счетчика -2, а на вьпсоде инвертора 5 - импульсы с той. же частотой, но со скважностью

--т. Так KdK старшие разряды счетчика N-I

3 не изменяют своего состояния, то через фазу .7-2 двигателя протекает

ток, равньй- ,а через фазу 7-1-N

in

ток -. в остальных фазах двигателя N

ток не течет. Все это приводит к тому, что ротор двигателя отрабатывает

дробньй шаг, равный d

tP

-f- -«

d PC - величина основного шага двигателя, N - коэффициент дробления, величина которого также совпадает с коэффициентом пересчета счетчика 2 и младших разрядов счетчика 3.

С приходом последующих низкочастотных тактовых импульсов в счетчик 3 поочередно записываются цифры с 2-х по N и ток через фазу 7-2 ступенчато уменьшается до нуля, а ток через фазу 7-1 ступенчато увеличивается до I (фиг. 2, b и с). При поступлении очередного низкочастотного импульса на вход счетчика 3 происходит переполнение его мпадших разрядов, ив его старшие разряды записывается единица, а в младшие - нуль. Запись цифры 1 в старшие разряды счетчика 3 ПРИВОДИТ к тому, что к выходу мультиплексора 6-1 подключается его второй канал, к выходу мультиплексора 6-2 - его, третий канал, ... к выходу мультиплексора 6-т - его первый канал. По мере поступления низко частотных импульсов на вход счетчика 3 ток в фазе 7-1 ступенчато уменьшается с 1 до нуля, а ток через т-ую фазу 7-т ступенчато увеличивается с нуля до I.. . И всякий раз ротор отрабатьшает в сред.нем поворот .на угол /.

После повторного переполнения младших разрядов двоичного счетчика 3 в его старшие разряды записьшается цифра 2. При этом в мультиплексоре 6-1 к выходу подключается третий канал, в мультиплексоре 6.2 - четвертый канал, ... в мультиплексоре . б-Ст-О - первый канал и в мультиплексоре б-т - второй канал.

Таким образом, в любой момент времени ток изменяется в двух смежных фазах, в одной нарастает, в другой уменьшается.

Так продолжается до тех пор, пока Число, записанное в старших разрядах двоичного счетчика 3, становится равным числу, подаваемому на входы 10

Устройство для программного управления т-фазным шаговым двигателем, содержащее блок задания программ, 15 первый и второй выходы которого подключены к входам первого и второго счетчиков импульсов, разрядные выхо- ды которых подключены к соответствуг ющим входам основного сз матора, выход переноса которого подключен непосредственно к первым информационным входам m - мультиплексоров и через первый инвертор - к их вторым информационным входам, третьи информационные входы мультиплексоров соедине- ны с шиной нулевого потенциала, а вы- ходы мультиплексоров - с фазными - обмотками шагового двигателя, о т л и. - чающееся тем, что, с целью .

установки числа фаз. При этом на выхо-зо расширения области применения за счет

де блока 8 сравнения появляется единица ,. которая- прикладывается к входу R сброса счетчика 3 и сбрасывает его на нуль. Далее процессы повторяются.

Для обеспечения обратного направления вращения двигателя двоичньй счетчик 3 переводится в режим вычитания. В этом случае при переходе двоичного счетчика 3 через нуль появляется импульс на его выходе переноса, которьй инвертируется инвертором 9, прикладывается к его входу разрешения установки (фиг. 2, f) и устанавливает его младшие разряды в состояние нуль, а в старшие разряды записывает число, поданное на входы 10 установки числа фаз. Инвертор 9 необходим для согласования уровней выхода переноса и входа разрешения установки .

Преимущество устройства .заключается в том, что оно позволяет управлять шаговыми двигателями с л{обым числом фаз. В то время как известное устройство позволяет управлять толь- 1 ко двигателями, число фаз которого равно 2, где , 3, 4, .... Следовательно, расширяется область применения устройства. Предлагаемое

возможности управления двигатепями с любым числом фаз, в него введены . второй инвертор, т-1 дополнительных сумматоров и блок сравнения, первая

35 группа входов которого соединена с группой выходов старших разрядов второго счетчика .импульсов, с группой управляющих входов первого мультиплексора и с первой группой входов

40 первого дополнительного сумматора, вторая группа входов блока сравнения соединена с группой входов установки числа фаз и с входами установки старших разрядов которого соединена с

дс ши ной низкого потенциала, выход пере- носа второго счетчика импульсов через второй инвертор соединен с входом разрешения установки второго счетчика, импульсов, а R-вход соединен с вы50 ходом блока сравнения, группы управляющих входов мул.ьтиплексоров с второго по т-й соединены с выходами дополнительных сумматоров, первые группы входов дополнительных сумматоров

J5 соединены с шиной низкого потенциала,

- входы младшего разряда - с шиной вы-; сокого потенциала, вторая rpjmna входов первого дополнительного суммато-j pa подключена к выходам старших разрйустройство целесообразно выполнить на число фаз ш 8. При этом оно может быть использовано для управления всеми шаговыми.двигателями, а именно трех-, четырех-, пяти-,, шести- и восьмифазньгми. Если число фаз , то часть выходов устройства просто не используется.

Формула изобретения

Устройство для программного управления т-фазным шаговым двигателем, содержащее блок задания программ, первый и второй выходы которого подключены к входам первого и второго счетчиков импульсов, разрядные выхо- ды которых подключены к соответствуг ющим входам основного сз матора, выход переноса которого подключен непосредственно к первым информационным входам m - мультиплексоров и через первый инвертор - к их вторым информационным входам, третьи информационные входы мультиплексоров соедине- . ны с шиной нулевого потенциала, а вы- ходы мультиплексоров - с фазными - обмотками шагового двигателя, о т л и. - чающееся тем, что, с целью .

возможности управления двигатепями с любым числом фаз, в него введены . второй инвертор, т-1 дополнительных сумматоров и блок сравнения, первая

группа входов которого соединена с группой выходов старших разрядов второго счетчика .импульсов, с группой управляющих входов первого мультиплексора и с первой группой входов

первого дополнительного сумматора, вторая группа входов блока сравнения соединена с группой входов установки числа фаз и с входами установки старших разрядов которого соединена с

ши ной низкого потенциала, выход пере- носа второго счетчика импульсов через второй инвертор соединен с входом разрешения установки второго счетчика, импульсов, а R-вход соединен с выходом блока сравнения, группы управляющих входов мул.ьтиплексоров с второго по т-й соединены с выходами дополнительных сумматоров, первые группы входов дополнительных сумматоров

соединены с шиной низкого потенциала,

входы младшего разряда - с шиной вы-; сокого потенциала, вторая rpjmna входов первого дополнительного суммато-j pa подключена к выходам старших разрйДов второго счетчика импульсов, а йторые группы входов дополнительных сумматоров с второго по (in-l)-ft соединены с выходами дополнительных сумматоров соответственно с первого по (т-2)-й.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано для управления шаговыми двигателями (ШД). Цель изобретения - расширение области применения путем обеспечения управления двигателями с любым числом фаз. Устройство содержит блок 1 задания программ, первый 2 и второй 3 счетчики импульсов, M сумматоров 4, первый 5 и второй 9 инверторы, M мультиплексоров 6 и блок сравнения 8. На выходе переноса сумматора 4-1 и выходе инвертора 5 формируются соответственно спадающий и нарастающий законы изменения токов в обмотках ШД (или, наоборот, в зависимости от направления движения с помощью сумматоров 4-2...4-M обеспечивается необходимый фазовый сдвиг напряжений на выходах мультиплексоров 6-1...6-M. Когда число на выходах старших разрядов двоичного счетчика 3 оказывается равным числу фаз шагового двигателя блок 8 сравнения сбрасывает счетчик 3 в состояние "0". При движении в обратную сторону при прохождении состояний "0" на выходах старших разрядов устанавливается число, равное числу фаз ШД. 2 ил.