Способ формирования последовательности импульсов для управления шаговым двигателем и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G05B19/40 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть Использовано для гибкого программного управления шаговым приводом технологического оборудования.

Цель изобретения - расширение области применения за счет использования в системах контурного управления шаговым приводом и повышение точности шагового привода.

На фиг.Л представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы его работы.

При интерполяции пространственных траекторий с помощью привода на основе шаговых двигателей для улучшения динамических характеристик привода, а также для обеспечения постоянства контурной скорости (технологическое требование, например, при сварке) необходимо поддерживать с высокой точностью скорость переме ден1 я по каждой из координат, а следовательно, и частоту управляющих импульсов. При отсутствии регламентации временного промежутка дпя перезагрузки значений

05

о со со

N

-vl

10

t5

20

в соответствующие счетчики после от- работки очередного участка интерполяции отработка двигателями следующего участка начнется через промежуток времени, независящий от текущего значения частоты управляющих импульсов. Это приводит к сбою частоты управляющих импульсов на каждом из двигателей, привода и в свою очередь увеличивает погрешность отработки данного участка интерполяции. Кроме того, при работе двигателей на частоте, превышающей частоту приемистости, такие сбои Частот могут привести к потерям шаго1з и. даже к остановке двигателя. Регламентирование временного промежут ка позволяет избежать сбоев частоты и за счет этого добиться повышения точности привода, выражающейся в повышении точности поддержания частоты управляющих импульсов каждого из двигателей, повьшение точности поддержания результирующей скорости перемещения на каждом из участков интер- 25 поляции, повышении точности отработки заданного злачения перемещения как по каждой из координат, так и результирующего перемещения.

Устройство содержит .программируемый, трехканальный таймер 1, элемент ИЛИ 2, D-триггер 3, счетчик 4 импульсов, коммутатор 5, одновибратор 6, первую 7 группу ключей, группу 8 элементов И-НЕ, обмотки 9 шагового двигателя, группу Ю1ючей 10, источники 11 напряжения, группу развязывающих диодов 12, источник 13 напряжения, группу развязывающих диодов 14. Устройство работает следующим образом.

В соответствии с способом формирования импульсной последовательности счетчики каналов программируемого трехканального таймера 1 загружают значения коэ(М)ициентов деления тактовой частоты .и значения на единицу

меньше константы, соответствующей числу импульсов, которое необходимо подать на сбмотку шагового двигателя. По управляющей шине на устройство выдают сигналы начальной установки .триггера 3 и направление вращения.

30

35

40

45

50

После разрешения работы на выходе счетчика первого канала вырабаты- 55

. . , -.

вается последовательность импульсов,

частота которьпх определяется коэффициентом деления тактовой частоты. Эта

е16033474

последовательность поступает

0

5

0

0

5

0

5

0

счетчика второго канала, работающего на вычитание. За обнулением счетчика. второго канала производится контроль в режиме слежения или прерывания. После обнуления счетчика второго канала на втором выходе таймера появляется импульс, который устанавливает соответствующее состояние D-триггера 3. При этом запрещается работа первого и второго каналов счетчиков таймера и разрешается работа третьего канала. За временной промежуток между импуль- сом обнуления второго канала и импульсом, появляющимся на третьем выходе третьего канала, производится загрузка в счетчики таймера новых значений коэффициентов деления и константы. Появление импульса на выходе третьего канала возвращает D-триггер- 3 в исходное состояние. При этом запрещается работа счетчика третьего канала и разрешается работа счетчиков первого и BTOjporo . каналов. Таким образом, время загрузки новых значений в счетчики каналов оказывается регламентированным с помощью выдачи недостающего импульса для шагового двигателя с частотой, соответствующей частоте предыдуищх импульсов. Выходы первого и третьего каналов таймера соединены с входами элемента ИЛИ 2. Последовательность импульсов, поступающая с выхода элемента ИЛИ 2, устанавливает на выводах счетчика 4 импульсов определенные комбинации сое- тояний. Коммутатор 5 в соответствии с данной комбинацией и сигналом Направление вращения устанавливает комбинацию сигналов, соответствуюших прямому и обратному вращению шагового двигателя. С выхода коммутатора 5 сигналы поступают на вход элементов И-НЕ 8 и стробируются сигналом, подаваемым на вход элементов И-НЕ 8 с одновибратора 6, который определя- ет длительность поступающих на двигатель управляющих импульсов. Длительность импульсов равняется времени фор-, сированного режима обмотки данного шагового двигателя -и определяется на- . значением и особенностями конкретного шагового привода. Сигнал на выходе элементов И-НЕ 8 открывает ключи 10, которые, осуществляя электронную фор- сировку обмоток 9 шагового двигателя, подают повьш енное питающее напряжение с источника 11 через развязывающие

диоды 12 на обмотки 9, запирая тем самым развязывающие диоды 14.

Сигналы, подаваемые с вькодов коммутатора 5 на входы клюгшй 7, откры- вают их, подключая тем самым соответствующие обмотки 9 к источникам 1 i и 13 напряжения. По окончании икшуль- са форсировки определяемого одновцб- ратором 6, на выходе элементов И-НЕ 8 устанавливается сигнал,.запирающий ключи 10, при этом прекращается подача повышенного напряжения с источника 11, а на обмотки 9 через развязывающие диоды 14 с источника 13 поступает номинальное напряжение питания.

Предложенное устройство позволяет осуществлять программный разгон и торможение шагового двигателя по любому заданному закону. Если при этом необходимо изменять частоту управляющих импульсов накаждом шаге двигателя,то в счетчик второго канала таймера загружают единицу,а в счетчики первого и третьего каналов - соответствующие зна- чения коэффициентов деления тактовой частоты, причем при разгоне в счетчике первого канала загружают, число большее, чем. в счетчик третьего канала, а при торможении производят обратные действия.

Формула изобретения

1. Способ формирования последова- тельности импульсов для управления шаговым двиг ателем, заключающийся в том, что для отработки заданного перемещения задают частоту и количество

управляющих импульсов, распределяют последовательность управпяю1цих импульсов по обмоткам двигателя, усиливают и подают эти импульсы на двигатель, отличающий.с я тем, что, с целью расширения области применения

.за счет возможности использования в системах контурного управления шаговым приводом и повьшения точности шагового привода за счет устранения сбоев частоты управляющих импульсов при смене значений частоты в процессе контурного управления, на двигатель подают импульсную последовательность число импульсов в которой на единицу меньше числа шагов, необходимых для отработки заданного перемещения, недостающий импульс подают на двигатель после задержки, равной .периоду следования импульсов данной последо

15

20

Q 2530

4045

5055 j вательности, и при реализации контурного управления каждое последующее значение частоты управляющих импуль- сов задают в пределах времени задержки а каждое последующее значение количества управляющ11Х импульсов задают в пределах временного интервала от момента начала отсчета количества импульсов текущей последовательности до момента подачи на двигатель недостающего импульса.

2. Устройство для формирования пот следовательности импульсов для управления шаговым двигателем, содержащее программируемый таймер, счетчик импуль сОв, разрядные выходы которого соединены с информационными входами ком утатора, группу элементов И-НЕ, первые входы которых подключены к соответствующим выходам коммутатора и к информационным входам ключей первой группы, управляющие входы которых соединены с объединенными выводами первого и второго источников напряжения, выходы первой группы ключей соединены с первыми выводами обмоток шагового двигателя, вторые выводы которых соединены с катодами развязывающих диодов первой и второй групп, выходы элементов Н-НЕ группы соед П€ены с информационными входами 1слючей второй группы, управляюгдие входы которых подключены к выводу первого источника напряжения, а выходы к анодам развязывающих диодов первой группы, отличающееся тем, что, с целью расширения области применепия, в него введены элемент ИЛИ, D-триггер и одновибратор J первый вход э.пемента ИЛИ подключен к выходу первого канала трехканалыюго программируемого таймера и. к входу управления счетом второго канала, второй вход элемента ИЛИ подключен к вькоду третьего канала и R-входу . триггера, -З-вход D-тригге- ра соединен с выходом второго канала, D- и С-входы D-триггера подключены к управляющей шине, прямой выход D-триггера соединен с входами управления первого и второго каналов- трехканаль- ного программируемого таймера, инверсный выход триггера соединен с входом управления третьего канала таймера, вход одновибратора соединен с выходом элемента ИШ1 и с входом счетчика импульсов, а выход одновибратора подключен к вторым входам элементов И-НЕ группы.

Фие.1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для гибкого программного управления шаговым приводом технологического оборудования. Цель изобретения - расширение области применения за счет использования в системах контурного управления шаговым приводом и повышение точности шагового привода. Поставленная цель достигается за счет формирования определенной последовательности действий при загрузке счетчиков программируемого таймера и введения в устройство управления двигателем дополнительных элементов. Устройство в соответствии с предложенным способом позволяет регламентировать временные промежутки, и значит избежать сбоев частоты и за счет этого повысить точность привода, что выражается в повышении точности поддержания частоты управляющих импульсов каждого из двигателей. 2 ил.

rziE