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

Изобретение относится к электротехнике, к управлению электрическими машинами и может быть использовано для многорежимного управления шаговым электроприводом на базе шестифазного двигателя.

Цель изобретения - повышение надежности путем устранения информационной и логической избыточности при расширении эксплуатационных возможностей.

На фиг. 1 представлена схема распределителя импульсов для управления шести- фазным шаговым двигателем; на фиг. 2 - функциональная схема реверсивного счетчика.

Распределитель импульсов для управления шестифазным шаговым двигателем содержит первую 1, вторую 2, третью 3 и четвертую 4 шины выбора режима коммутации, первый 5, второй 6 и третий 7 элементы ИЛИ, реверсивный счетчик 8 с тактовым входом 9, входами реверса 10 и управления 11. первый 12, второй 13, третий 14, четвертый 15 и пятый 16 элементы И, шину 17 управления, первый 18, второй 19, третий 20, четвертый 21, пятый 22 и шестой 23 мультиплексоры. Второй информационный вход первого мультиплексора 18 подключен к общей шине и объединен с третьим, четвертым, пятым, шестым и первым информационными входами соответственно второго 19, третьего 20, четвертого 21, пятого 22 и шестого 23 мультиплексоров. Третий информационный вход первого мультиплексора 18 связан с выходом первого элемента ИЛИ 5 и объединен с четвертым, пятым, шестым, первым и вторым информационными входами соответственно второго 19, третьего 20, четвертого 21, пятого 22 и шестого 23 мультиплексоров. Четвертый информационный вход первого мультиплексора 18 подключен к четвертой шине 4 выбора режима коммутации и объединен с пятым, шестым, первым, вторым и третьим информационными входами соответственно вто рого 19, третьего 20, четвертого 21, пятого 22 и шестого 23 мультиплексоров Пятый информационный вход первого мультиплексора 18 подключен к выходу третьего элемента ИЛИ 7 и объединен с шестым, первым, вторым, третьим и четвертым информационными входами соответственно второго 19, третьего 20, четвертого 21, пятого 22 и шестого 23 мультиплексоров. Шестой информационный вход первого мультиплексора 18 объединен с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым информационными входами соответственно второго 19, третьего 20. четвертого 21, пятого 22, шестого 23 мультиплексоров и соединен

с первым входом третьего элемента ИЛИ 7, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И 13, первый вход которого соединен с первой шиной 1 выбора режима коммутации и объединен с первым входом первого элемента И 12, второй вход которого объединен с первым входом третьего элемента ИЛИ 7 и подключен к выходу третьего элемента И 14, первый вход кото0 рого подключен к второй шине 2 выбора режима коммутации, а второй вход соединен с четвертой шиной 4 выбора режима коммутации и связан с вторым входом второго элемента И 13, первым входом четвер5 того элемента И 15 и вторым входом второго элемента ИЛИ 6, первый вход которого подключен к третьей шине 3 выбора режима коммутации и объединен с первым входом первого элемента ИЛИ 5. второй вход кото0 рого подключен к выходу четвертого элемента И 15, второй вход которого соединен с выходом первого разряда реверсивного двоичного счетчика 8. Вход 11 разрешения счета реверсивного счетчика 8 подключен к

5 выходу пятого элемента И 16, первый вход которого соединен с шиной 17 управления, а второй вход подключен к выходу второго элемента ИЛИ 6.

Реверсивный счетчик 8 (фиг 2) содер0 жит четырехразрядный базовый счетчик 24 и элемент И-НЕ 25. входы которого подключены к выходам третьего и четвертого разрядов базового счетчика 24, а выход соединен с входом записи информации ба5 зового счетчика 24, первый, второй и четвертый входы предварительной установки которого подключены к входу 10 реверса, а третий вход предварительной установки связан с общей шиной Тактовый вход 9,

0 вход 10 реверса, вход 11 разрешения счета и разрядные выходы реверсивного счетчика 8 и базового счетчика 24 (фиг 2) совпадают между собой.

Устройство работает следующим обра5 зом.

В зависимости от требуемого режима коммутации обмоток шагового двигателя на первую 1, вторую 2, третью 3 и четвертую 4 шины выбора режима коммутации, т.е. на

0 первые входы первого 12, второго 13, третьего 14 элементов И, первые входы первого 5 и второго 6 элементов ИЛИ, первый вход четвертого элемента И 15 и вторые входы второго элемента ИЛИ 6, второго 13 и треть5 его 14 элементов И, обеспечивающих сложение по И и по ИЛИ сигналов высокого уровня, подаются при подготовке распределителя к работе соответствующие уровни потенциальных сигналов управления. При отсутствии сигнала запрета счета (низкого

уровня) на выходе пятого элемента И 16, т.е. на входе 11 разрешения счета реверсивного счетчика 8, последний отсчитывает поступающие на его тактовый вход 9 импульсы, при этом записываемое в счетчик 8 двоичное число увеличивается на единицу при наличии сигнала низкого уровня на входе 10 реверса либо уменьшается на единицу, если на вход 10 реверса подан потенциальный сигнал высокого уровня. На выходе второго, третьего и четвертого разрядов реверсивного счетчика 8 при этом формируется двоич- ный код, изменяющийся по каждому второму тактовому импульсу и подаваемый на адресные входы первого 18, второго 19, третьего 20, четвертого 21, пятого 22 и шестого 23 мультиплексоров, обуславливая тем самым перепись на выходы мультиплексоров сигналов, формируемых на информационных входах мультиплексоров посредством первого 12. второго 13, третьего 14 и четвертого 15 элементов И, первого 5 и третьего 7 элементов ИЛИ из потенциальных сигналов, подаваемых на шины 1-4 выбора режима коммутации, причем на втором информационном входе первого 18 и соответствующих информационных входах остальных мультиплексоров постоянно поддерживается сигнал низкого уровня, в то время как сигнал на четвертый информационный вход первого 18 и соответствующие информационные входы остальных мультиплексоров подается непосредственно с четвертой шины 4 выбора режима коммутации, В случае режима с двенадцатитактной коммутацией обмоток двигателя для формирования сигналов на информационных входах мультиплексоров дополнительно используется сигнал, снимаемый с выхода первого разряда реверсивного счетчика 8.

Зависимость сочетаний сигналов на информационных входах, к примеру первого мультиплексора 18, и тем самым реализуемых режимов работы от уровней потенциальных сигналов на входных шинах 1, 2, 3, 4, 17 распределителя представлена для случая прямого счета в таблице.

Из таблицы видно, что все возможные режимы коммутации обмоток шестифазно- го шагового двигателя обеспечиваются двенадцатью сочетаниями потенциальных сигналов на шинах задания режима коммутации (один из которых равен единице), причем четыре из этих сочетаний (01ХХ) дублируют друг друга, так что для задания режимов используется девять сочетаний управляющих сигналов.

При подаче потенциального сигнала низкого уровня на шину 17 управления, т.е. на первый вход пятого.элемента И 16, сигнал низкого уровня с выхода этого элемента поступает на вход разрешения счетз реверсивного счетчика 8 и блокирует счет, причем записанный ранее код сохраняется на раз- 5 рядных выходах счетчика, благодаря чему обеспечивается фиксированная стоянка шагового двигателя с сохранением информации в распределителе.

10 Если в этом режиме на третью 3 и четвертую 4 шины выбора режима коммутации подать сигналы низкого уровня, то на выходах первого 12, третьего 14 элемента И, первого 5, третьего 7 элемента ИЛИ и тем

15 самым на всех информационных входах всех мультиплексоров будут присутствовать сигналы низкого уровне, т.е. О. Наличие О на всех информационных входах всех мультиплексоров обеспечивает в данном

0 случае появление сигналов низкого уровня на выходах всех мультиплексоров независимо от состояния их адресных входов, т.е. от состояния реверсивного счетчика 8, сохраняющего информацию о положении ротора

5 двигателя. Блокировка счета в данном случае дополнительно подтверждается сигналом низкого уровня, поступающего с выхода второго элемента ИЛИ 6 на второй вход пятого элемента И 16. В ряде случаев, к

0 примеру при использовании шагового двигателя с магнитной фиксацией обмоток, путем подачи сигналов низкого уровня на шины 3 и 4 можно непосредственно включать режим стоянки с обесточенными об5 мотками при сохранении информации о состоянии распределителя.

При последующем задании режима коммутации путем изменения сигналов на шинах 1-4 и подаче сигнала разрешения

0 счета на шину 17 управления шаговый двигатель начинает отработку движения из того же положения, в котором произошел его останов.

Необходимый для работы распредели5 теля пересчет на 12 как в прямом, так и в обратном направлениях обеспечивается в распределителе с помощью базового счетчика 24 и элемента И-НЕ 25. При работе, к примеру, в режиме суммирования (низкий

0 уровень сигнала на входе 10 реверса) на всех входах предварительной установки СД1-Д8) счетчика присутствуют О и тем самым при поступлении двенадцатого тактового импульса счетчик 24 установится в

5 нулевое состояние коротким импульсом с выхода элемента И-НЕ 25, дешифрирующего заданное состояние счетчика. В режиме вычитания (высокий уровень сигнала на входе 10 реверса) аналогичным коротким импульсом с выхода элемента И-НЕ 25 в

счетчик 24 после достижения нулевого состояния записывается чад числа 11,

Таким образом, предложенный распределитель импульсов для управпения шести- фазным шаговым двигателем обладает более высокой надежностью благодаря исключению как запрещенных сочетаний входных сигналов управления, так и нештатных кодовых комбинаций на выходе распределителя, которые могли бы стать причиной сбойных либо аварийных ситуаций. Все возможные сочетания входных сигналов в данном распределителе являются штатными и обеспечивают все штатные режимы коммутации и з том числе дополнительные два режима стоянки - с включенными и обесточенными обмотками двигателя при сохранении информации о состоянии распределителя, что расширяет его эксплуатационные возможности.

В распределителе обеспечивается повышение КПД и упрощение благодаря исключению одной шины выбора режима коммутации, устранению тем самым информационной и логической избыточности и сокращению мер по контролю за входными сигналами распределителя.

Формула изобретения 1. Распределитель импульсов для управления шесгифазным шаговым двигателем, содержащий четыре шины выбора режима коммутации, первый элемент ИЛИ, реверсивный счетчик с тактовым входом и входом реверса, шест мультиплексоров, первое, вторые и третьи адресные входы которых подключены к выходам соответственно второго, третьего и четвертого разрядов реверсивного счетчика, первый информационный вход первого мультиплексора соединен с вторым, третьим, четвертым, пятым и шестые информационными входами соответственно второго, третьего, четвертого, пятого и шестого мультиплексоров, а второй, третий, четвертый, пятый и шестой информационные входы первого мультиплексора подключены к соответствующим информационным входам второго, третьего, четвертого, пятого и шестого муль- типпексоров по кольцевой схеме аналогично первому информационному входу первого мультиплексора, второй и третий

информационные входы которого связаны также соответственно с общей шиной и выходом первого элемента ИЛИ. отличающийся тем, что, с целью повышения

надежности путем устранения информационной и логической избыточности при расширении эксплуатационных возможностей, введены шина управления, второй и третий элементы ИЛИ и пять элементов И, причем

первые входы первого и второго элементов И подключены к первой шине выбора режима коммутации, выход первого элемента И связан с первым информационным входом первого мультиплексора, первый вход

третьего элемента И соединен с второй шиной выбора режима коммутации, третья шина выбора режима коммутации подключена к первым входам первого и второго элементов ИЛИ. четвертая шина выбора режима

коммутации связана с вторым входом второго элемента ИЛИ. вторыми входами второго и третьего элементов И, первым входом четвертого элемента 1/1 и четвертым информационным входом первого мультиплексора,

пятый информационный вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ. первый вход которого объединен с шестым информационным входом первого мультиплексора, вторым входом первого элемента

И и подключен к выходу третьего элемента И, вторые входы первого и третьего элементов ИЛИ соединены с выходами соответственно четвертого и второго элементов И, второй вход четвертого элемента И подключен к выходу первого разряда реверсивного счетчика, вход разрешения счета которого соединен с выходом пятого элемента И, первый вход которого1 подключен к шине управления, а второй вход связан с выходом

второго элемента ИЛИ.

2. Распределитель по п. 1, о т л и ч.а ю- щ и и с я тем. что реверсивный счетчик содержит четырехразрядный базовый счетчик и элемент И-НЕ, входы которого подключены к выходам третьего и четвертого разрядов базового счетчика, а выход соединен с входом записи информации базового счетчика, первый, второй и четвертый входы предварительной установки которого подключены к входу реверса, а третий вход предварительной установки связан с общей шиной.

Примечание: Х- любое состояние (0 или 1).

Фаг. 2

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано для многорежимного управления шаговым электроприводом на базе 1 1 шестифазных двигателей. Цель изобретения - повышение надежности. Распределитель содержит четыре шины 1-4 выбора режима коммутаций, шину 17 управления, три элемента ИЛИ 5-7, реверсивный счетчик 8 с тактовым входом, входом реверса и разрешения счета, пять элементов И 12-16 и шесть мультиплексоров 18-23, адресные входы которых соединены с выходами второго, третьего и четвертого разрядов реверсивного счетчика 8, а информационные входы соединены между собой по кольцевой схеме и подключены к выходам первого 12 и третьего 14 элементов И, первого 5 и третьего 7 элементов ИЛИ, четвертой шине 4 выбора режима коммутации и общей шине. Обеспечиваются все возможные режимы коммутации шестифазного двигателя и дополнительно штатные режимы стоянки с включенными и обесточенными обмотками при сохранении информации о положении ротора двигателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. сл с о со CN ю