Распределитель импульсов для управления четырехфазным шаговым двигателем Советский патент 1991 года по МПК H02P8/00 

ЬЗ

43h

Gb

СП

типпексора 13-16, выходы которых используются в качестве выходов распределителя, а адресные входы соединены с выходами второго и третьего разря- , дов реверсивного двоичного счетчика 12. Расширение функциональных возможностей распределителя достигается благодаря обеспечению трех режимов четырехтактной и двух режимов восьмитакт- ной коммутации обмоток двигателя. Режимы коммутации и стоянки двигателя, в т.ч. с обесточенными обмотками, организуются с помощью комбинаций потенциальных сигналов на входных шинах распределителя. ил., 1 табл.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для многорржнмного управления четырехфаз- ными шаговыми двигателями. Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей. Распределитель содержит шины управления 4, тактовую 5, реверса 6, три шипы 1-3 выбора режима коммутации, реверсивный двоичный счетчик 12, три элемента И 7,8,9, дна элемента ИЛИ 10, 11 и четыре муль

Изобретение относится к электро

технике, к управлению электрическими машинами и может быть использовано дл многорежимного управления четырехфаз- ными шаговыми двигателями.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем увеличения числа режимов коммутации.

На чертеже представлена блок-схема распределителя импульсов для управления четырехфазным шаговым двигателем,

Распределитель импульсов для управления четырехфазным шаговым двигателем содержит первую 1, вторую 2 и третью 3 шины выбора режима коммутации, шину 4 управления, тактовую шину 5, шину 6 реверса, первый 7, второй 8 и третий 9 элементы И, первый 10 и второй 1 элементы ИЛИ, реверсивный двоичный счетчик 12, первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16 мультиплексоры, выходы которых являются выходами распределителя, первый информационный вход первого мультиплексора 13 соединен с вторым информационным входом второго 14, третьим информационным входом третьего 15, четвертым информационным входом четвертого 16 мультиплексоров и подключен к выходу первого элемента И 7, второй информационный вход первого 13, третий информационный вход второго 14, четвертый информационный вход третьего 15 и первый информационный вход четвертого 16 мультиплексоров подключены к общей шине, третий информационный вход первого мультиплексора 13 соединен с четвертым информационным входом второго 14, первым информационным входом третьего 15 вторым информационным входом четвертого 16 мультиплексоров и подключен к выходу второго элемента ИЛИ 11, четвертый информационный вход первого мультиплексора 13 связан с первым информационным

о

0

с

5 , 5

входом второго 14, вторым информационным входом третьего 15, третьим информационным входом четвертого 16 мультиплексоров, вторыми входами первого 7 и второго 8 -Элементов И, первого элемента ИЛИ 10 и подключен к второй шине 2 выбора режима коммутации, первый вход первого элемента И 7 соединен с первой шиной 1 выбора режима коммутации, первый вход первого элемента ИЛИ 10 подключен к третьей шине 3 выбора режима коммутации и соединен,с первым входом второго элемента ИЛИ 11, второй вход которого связан с выходом второго элемента И 8, первый вход которого подключен к выходу первого разряда реверсивного двоичного счетчика 12, выходы второго и третьего разрядов которого соединены соответственно с первыми ( младшими} и вторыми (старшими) адресными входами мультиплексоров 13-16, вход для задания направления счета и тактовый вход реверсивного двоичного счетчика 12 подключены к шине 6 роверса и тактовой шине 5 соответственно, а вход разрешения счета счетчика 12 соединен с выходом третьего элемента И 9, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу первого элемента ИЛИ 10 и шине 4 управления.

Устройство работает следующим образом.

При подготовке распределителя к работе в зависимости от требуемого режима коммутации обмоток шагового двигателя на первую 1, вторую 2 и третью 3 шины выбора режима коммутации, т.е. на входы первого элемента И 7, первого элемента ИЛИ 10, второй вход второго элемента И 8 и первый вход второго элемента ИЛИ 11, обеспечивающих сложение соответственно по И и ИЛИ сигналов высокого уровня, подаются соответствующие уровни потен

51

циальных сигналов управления.. При отсутствии сигнала запрета (низкого уровня) на выходе третьего элемента И 9, т.е. входе разрешения счета реверсивного двоичного счетчика 12 последний отсчитывает поступающие на его тактовый вход импульсы, подаваемые на тактовую шину 5. При этом записываемое в счетчик 12 двоичное число с каждым тактовым ИМПУЛЬСОМ увеличивается либо уменьошется на единицу в зависимости от уровня потенциального сигнала на шине 6 реверса. На выходах второго и третьего рарядов счетчика 12, модуль счета которого равен 8, при этом формируется двоичный код, изменяющийся по каждому второму тактовому импульсу. Поступая на адресные входы мультиплексоров 13-16, этот код обуславливает перепись на выходы мультиплексоров сигналов, которые формируются на информационных входах мультиплексоров с помощью первого 7, второго 8 элементов И, первого 10 и второго 11 элментов ИЛИ из потенциальных сигналов подаваемых на первую 1, вторую 2 и третью 3 шины выбора режима коммутации. В случае режимов с восьмитактно коммутацией обмогок двигателя для формирования сигналов на информационных входах мультиплексоров используется также сигнал, снимаемый с выхода первого разряда счетчика J2. Зависимость вырабатываемых на выходах мультиплексоров 13-16 кодовых комбинаций от уровней потенциальных сигналов на входных шинах распределителя представлена для случая прямого счета в табчииг.

В зависимости от комбинации потенциальных сигналов на первой 1, второй 2 и третьей 3 шинах выбора режима коммутации распределитель, как это видно из таблицы, обеспечивает переключение обмоток четырехфазного шагового двигателя по любому из встрчающихся на практике алгоритмов, причем благодаря возможности выбора того или иного режима коммутации в каждом конкретном случае могут быть обеспечены как оптимальное энергопотребление, так и соответствующий характер движения (плавность хода, электрическое демпфирование и т.д.) .

При изменении уровня потенциального сигнала на шине 6 реверса адресный код меняется в обратной последо-

0

вательности, обеспечивая перепись сигналов с информационных входов мультиплексоров на их выходы в обратном порядке и тем самым отработку реверса шагового двигателя и его вращение в противоположном направлении.

При подаче потенциального сигнала запрета счета (низкого уровня) на шину 4 управления этот сигнал с выхода третьего элемента Н 9 поступает на вход разрешения счета реверсивного двоичного счетчика 12 и блокирует счет, причем записанный ранее код сохраняется на выходах счетчика, благодаря чему обеспечивается стоянка шагового двигателя с включенными обмотками при сохранении информации в распределителе.

Если в данном режиме на вторую 2 и третью 3 шины выбора режима коммутации подать сигналы низкого уровня, то на всех информационных входах всех мультиплексоров (и тем самым па их 5 выходах) появятся сигналы низкого

уровня независимо от состояния адресных входов мультиплексоров, т.е. от состояния счетчика 12, хранящего информацию о положении ротора двигателя . Блокировка счета в режиме столики двигателя с обесточенными обмотками дополнительно подтверждается сигналом низкого уровня, поступающего с выхода первого элемента ИЛИ 10 на первый вход третьего элемента И 9. Для возобновления движения вначале снимается блокировка счета по первому входу третьего элемента И 9 путем подачи соответствующих сигналов на шины 1-3, после чего на шину 4 управления подается сигнал разрешения счета.

0

5

0

лом.

5

0

В сравнении с известными техническими решениями данный распределитель импульсов имеет более широкие функциональные возможности, обеспечивая все возможные режимы коммутации четы- рехфазных шаговых двигателей и тем самым расширяя возможности применения электропривода на базе этих двигателей, В каждом конкретном случае распределитель позволяет выбрать режим коммутации, наиболее полно отвечающий режиму нагрузки двигателя и требуемому Iхарактеру . движения, благодаря чему достигается оптимальное энергопотребление и улучшаются динамические характеристики шагового привода в цеФормула изобретения

Распределитель импульсов для управления четырехфазным шаговым дни- гателем, содержащий шину управления, первую шину выбора режима коммутации, реверсивный двоичный счетчик, вход задания направления счета и тактовый вход которого подключены к шине реверса и тактовой шине, первый, вто- рой, третий и четвертый мультиплексоры, первый информационный вход первого мультиплексора соединен с вторым информационным входом второго, третьим информационным входом третьего и четвертым информационным входом четвертого мультиплексоров, второй информационный вход первого, третий информационный вход второго, четвертый информационный вход третьего и первый информационный вход четвертого мультиплексоров подключены к общей шине, третий информационный вход первого мультиплексора соединен с четвертым информационным входом второго, первым информационным входом третьего и вторым информационным входом четвертого мультиплексоров, четвертый информационный вход первого мультиплексора связан с первым информационным входом второго, вторым информационным входом третьего и третьим информационным входом четвертого мультиплексоров, отличающийся

1 1

тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем увеличения числа режимов коммутации, введены вторая и третья шины выбора режима коммутации, первый, второй и третий элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, первые входы которых подключены к третьей шине выбора режима коммутации, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с второй шиной выбора режима коммутации, вторым входом второго элемента И, четвертым информационным входом первого мультиплексо ра и вторым входом первого элемента И, первый вход которого подключен к первой шине выбора режима коммутации, а выход соединен с первым информационным входом первого мультиплексора, третий информационный вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И первый вход которого подключен к выходу первого разряда реверсивного двоичного счетчика, выходы второго и третьего разрядов которого соединены соответственно с первыми и вторыми адресными входами мультиплексоров, а вход разрешения счета связан с выходом третьего элемента И, первый и второй входы которого соединены с выходом первого элемента ИЛИ и шиной управления .

Четырехтактная

коммутация

3-4-1-2-3...

Четырехтактная

коммутация

23-34-41-12-23

Примечание. Потенциальные сигналы Х,Х и Xз на шинах 1,2,3 в режиме стоянки с включенными обмотками соответствуют .одному из пяти режимов коммутации.

Продолжение таблицы