Устройство управления шаговым мотором Советский патент 1991 года по МПК G05B19/40 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к цифровым устройствам управления шаговыми моторами.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства.

На фиг. 1, 2 представлена блок-схема устройства; на фиг. 3 - функциональная схема блока формирования шагов; на фиг. 4, 5 - циклограммы работы блока формирования шагов.

Устройство управления шаговым мотором (фиг. 1, 2) содержит первый - четвертый мажоритарные элементы 1-4 и в каждом из трех каналов элемент НЕ 5, первый - восьмой элементы И 6-13, первый -третий элементы задержки 14-16, блок 17 формирования шагов, мажоритарный элемент 18, триггер 19 и элемент ИЛИ 20. Позициями 21-28 обозначены: первый - четвертый выходы 21-24 устройства, в каждом из трех каналов устройства знаковый вход 25 устройства, тактовый вход 26 устройства, вход 27 установки в исходное состояние устройства, вход 28 общего сброса устройства. Позициями 29-91 обозначены входы и выходы элементов.

Блок формирования шагов (фиг. 3) содержит элементы И 92-103, элементы ИЛИ 104-109, триггеры 110-113. Позициями 114-192 обозначены связи, входы и выходы элементов.

Каждый канал устройства работает следующим образом.

Перед началом работы на вход 28 подается единичный сигнал Общий сброс (либо на вход 27 - единичный сигнал Установка в исходное). Эти сигналы поступают либо на вход 61, либо на вход 60 элемента ИЛИ 20 и с его выхода 55 подаются на вход 51 блока 17 и вход 89 триггера 19. При этом на выходах 37-40 блока 17 устанавливается код 1010, на выходе 83 триггера 19 - единица.

При этом на входы 62 и 63 элемента И 8 подаются единичные сигналы, обеспечивающие появление на его выходе 64 сигнала высокого уровня. В результате на входы 65 элемента И 10, 66 элемента И 11,91 элемента И 13, 90 элемента И 12 поступают единим

&

Os 00

N

VJ VJ

Ю

ные сигналы. Затем на знаковый вход 25 подается сигнал, определяющий няправле- ние движения шагового мотора, на тактовый вход 26 поступает последовательность импульсов.

Тактовый импульс с входа 26 поступает ма вход 85 элемента И 9. Так как на его вход 84 при этом поступает единичный сигнал с триггера 19, то импульс проходит через элемент И 9 и с его выхода 86 поступает на входы 87 элемента И б и 88 элемента И 7. 8 зависимости от сигнала на входе 25 тактовый импульс проходит либо через элемент Ибис его выхода 53 поступает на вход 49 блока 17, либо через элемент И 7 и с его выхода 54 на вход 50 блока 17. При подаче нулевого сигнала на вход 25, последний инвертируется элементом НЕ 5 и высоким уровнем на входе 58 элемента И 7 обеспечивает прохождение тэктояого импульса через элемент И 7, Одновременно нулевой сигнал с входа 25 поступает на вход 57 элемента И 6 и блокирует прохождение через него тактового импульса. При подаче единичного сигнала на вход 25 обеспечивается прохождение тактового импульса через элемент И G и блокируется элемент И 7 При подаче последовательности импульсов на входы 49 и 50 блоков 17 коды на его выходах 37-40 меняются в соответствии с фиг. 4, 5. По приходу каждого четвертого импульса на вход 50 (либо 49) на выходах 37, 39 появляются единичные сигналы, обеспечивающие появление 1 на выходе 64 элемента И 8 Тактовый импульс через элемент задержки 14 поступает на вход 52 блока 17, а также, пройдя через элемент задержки 15, подается на вход 67 элемента И 10 и вход 68 элемента задержки 16 Задержанный на элементе 16 тактовый импульс с его выхода 69 поступает на вход 70 элемента И 12, вход 71 элемента И 13, вход 72 элемента И 11.

При наличии единицы на входе 65 элемента И 10 тактовый импульс, задержанный элементом 15. с выхода 82 элемента И 10 подается на вход 81 триггера 19 и обнуляет его. При этом нулевой сигнал появляется на входе 84 элемента И 9 и блокирует прохождение через него следующего тактового импульса.

Так как все три канала устройства работают синхронно, то появление единичного сигнала на выходах 64 элементов И 8 происходит одновременно.То есть одновременно появляются единичные сигналы на входах 90 элемента И 12, 91 элемента И 13, 66 элемента И 11.

При наличии единичного сигнала на этих входах тактовый импульс с выхода 69 элемента И 16 появляется на выходах 74

элемента И 12, 75 элемента И 13, 73 элемента И 11, подключенных соответственно ко входам 77. 78, 7G мажоритарного элемента 18.

При одновременном появлении тактового импульса хотя бы на двух входах эле- мен1а 18 из трех, на его выходе 79 пояаляетсг импульс, поступающий но вход 80 триггера 19 и устанавливающий ею в

0 состояние единица разрешая прохождение тактовых импульсов через элемент И 9 Задержки элементов 14, 15. 16 подобраны таким образом, чю при синхронной ра- бите каналов трипер 19 устанавливается и

э единичное состояни-j до прихода следующего тачово о импульса ня вход 26 Гели из-зп действия электромзгпи i нь х помех в одном из каналов блок 17 воспринимает лишние импульсы на одном из входов 49 или GO

0 состояние его выходов 37 40 расходится оо времени с состоянием этих выходов других каналов. В этом случае при появлении единицы на выходе 64 элемента И 8 обнуляется триггер 19, блокируется прохождение такто5 аых импульсов через лрменг 11 9. Данный канал перестает воспринимал ь тактовые им пульсы По появлению на выводе 64 ЭУН ментов И 8 сд юю или деуу /футих канэлон единичных сигналов, тактовый импульс с

0 выхода G9 элемент о И 16, пройдя череч эле- мгмпы 12 13 и 18, поступает ма вход 80 трип ера Н, устанавливает ею о единичное состояло, разрешая при этом прохожде мне последующих тактовых пспульсоо через

5 элемент И 9. Таким образом синхронизируется сбившийся блок 17.

Во время работы устройств, сигналы с ЗУХОДОВ 37-40 блоков 17 трех каналов поступают на входы 33-36, 41-44, 45-48 эле0 ментов 1-4, мажоритируются на них и с их выходов 29-32 поступают на выходы 21-24 для управления шаговым мотором.

Блок 17 (фиг. 3) формирования шаюв работает следующим образом.

5 Перед началом работы на вход 150 блока поступает сигнал установки блока в начальное состояние. С. входа 150 блока этот сигнал поступает па входы 191, 192 установки в ноль триггеров

0 112 и 113,а также через вход 148 элемента ИЛ И 108 и вход 149 элемсша ИЛИ 109 на входы 153,1Ь4 установки в ноль триггеров 110 и 111, после чего триггеры 110-113 устанавливаются в нулевое состояние

5 и выдают на выходах 189, 190, 1G4, 171 блока код 1010. Сигнал со входа 1ЬО блока снимается, блок подготовлен к работе. Так как триггер 112 выходом 185 связан с входами 103 элемента 11 Ьб, 104 элемента И 98, выходом 18Ь

с входами 187 элемента И 97, 180 элемента И 99, триггер 113 своим выходом 180 - с входом 181 элемента И 93, 182 элемента И 95, выходом 179 - с входом 177 элемента И 92, 178 элемента И 94, а входы 119-122 соответственно элементов И 92, 95, 96, 99 подключены к входу 123 блока и входы 114- 117 соответственно элементов И 93, 94, 97, 98 - к входу 118 блока, то наличие единичного (нулевого) сигнала на выходах 179,180 триггера 113, 185, 186 триггера 112 разрешает (блокирует) прохождение cooi ветсгву- ющего импульса со входов 118 или 123 через элементы 92-99.

Блок может работать в двух режимах

В первом режиме тактовые импульсы поступают на вход 118 блока, а на вход 176 блока поступают тактовые импульсы с задержкой относительно импульсов, поступающих на вход 118 блока. На входах 123 и 150 блока сигналы отсутствуют

В качестве исходного примем состояние блока после воздействия на него сигна ла установки, описанного выше, т,е триггеры 110-113 находятся в нулевом состоянии и на выходах 189. 190, 164, 171 блока код 1010.

Первый тактовый импульс поступает на вход 118 блока, проходит через элемент И 94 и с его выхода 125 поступает на РХОД 129 элемента ИЛИ 105, а его выхода 144 на вход 146 триггера 110, устанавливая его выходы 157, 156 в состояние 10.

Одновременно импульс с выхода 134 элемента И 97 поступает на вход 138 элемента ИЛИ 106, с его выхода 141 на вход 143 элемента ИЛИ 109, с выхода 152 которого он подается на вход 154 триггера 111, подтверждая на его выходах 170,163 состояние 01. На выходах 189, 190, 164, 171 блока устанавливается при этом код 0110.

Тактовый импульс со входа 176 блока подается на входы 172-175 соответственно элементов И 100-103 и в соответствии с потенциалами на их входах 155, 158, 165, 169, поступающими на них с выходов триггеров 110 и 111, проходит через элементы И 101 и 102, с выхода 159 элемента И 101 подается на вход 160 триггера 112, устанавливая его выходы 185, 186 в состояние 10, с выхода 166 элемента И 102 на вход 167 триггера 113, подтверждая состояние его выходов 180, 179(01)

Второй тактовый импульс со входа 118, пройдя через элементы 94, 105 подтверждает состояние триггера 110, одновременно проходит через элемент И 98, с его выхода 127 поступает на вход 131 элемента ИЛИ 107 и с его выхода 145 на вход 147 триггера

111, устанавливая его РЫХОЛЫ 170 163 в состояние 10

На выходах 189, 190 164, 171 блока устанавливается код 0101

Второй импульс со входа 176 подтверждает состояние триггера 112 и,пройдя через элемент И 103, с его выхода 169 поступает на вход 168 триггера 113, устанавливая его выходы 180, 179 в состояние 10

0Третий импульс со входа 118 проходит

через элемент И 93, с его выхода 132 поступает на вход 136 элемента ИЛИ 104, с его выхода 140 на вход 142 элемента ИЛИ 108. с выхода 151 которого импульс поступает на

5 вход 153 триггера 110, устанавливая его выходы 157, 156 в состояние 01 Одновременно, пройдя через элементы 98, 107 подтверждает состояние выходов 170, 163 (10) триггера 111, на выходах 189, 190. 164,

0 171 блока устанавливается код 1001

Третий импульс со входа 176 подтверждает состояние триггера 113, а также пройдя через элемент И 100, с его выхода 162 поступает на вход 161 триггера 112, устанавливая

5 его выходы 185, 186 в состояние 01

Четвертый импульс со входа 118, пройдя через элемента 93, 104, 108. подтверждает состояние выходов 157. 156 (01), а также, пройдя через элементы 97, 106, 109, уста0 навливает на выходах 170 163 триггера 111 код 01.

На выходах 189, 190, 164. 171 блока устанавливается код 1010 По приходу четвертого импульса на вход 176 подтверждается

5 состояние 01 выходов 185, 186 триггера 112, на выходах 180, 179 триггера 113 устанавливается код 01

По поступлению последующих импульсов на вход 118 процедура формирования

0 сигналов управления шаговым мотором повторяется (см. фиг. 4)

Во втором режиме импульсы, поступающие на вход 123 блока, сопровождаются оа- держанными импульсами на входе 176

5 Сигналы на входах 118 и 150 отсутствуют

В качестве исходного примем состояние, аналогичное началу первого

Первый импульс с входа 123 проходит через элемент И 92, с его выхода 124 лода0 ется на вход 128 элемента ИЛИ 104 и через него и элемент ИЛИ 108 подтверждает со стояние 01 на выходах 157 156 триггера 110,одновременно пройдя через элемент И 99, с его выхода 135 поступает на вход 139

5 элемента ИЛИ 107, а с его выхода на вход 147 триггера 111, устанавливая на его выходах 170, 163 код 10 При этом на выходах 189,190, 164, 171 блока устанавливается код 1001 Затем по приходу импульса на вход 176 ла аыходах 185, 186 триггера 112 повторяется состояние выходов 157, 156, триггера 110, на выходах 180, 179 - выходов 170. 163 триггера 111.

Второй импульс со входа 123 проходит через элемент И 95, с его выхода 133 на вход 137 элемента ИЛИ 105, устанавливая на ею выходах 157, 156 код 10 Одновременно, пройдя через элементы 99, 107 подтверждает состояние триггера 111 На выходах 189, 190, 164, 171 устанапливается код 0101

Третий импульс со входа 123 проходит через элемент И 96, с его выхода 126 поступает на вход 130 элемента ИЛИ 106 и, пройдя через него и элемент ИЛИ 109, устанавливает на выходах 170 163 триггера 111 код 01

Одновременно, пройдя через элементы 95, 105, подтверждает состояние тршгера 110 На выходах 189, 190, 164 171 блока устанавливается код 0110

Четвертый импульс со входа 123 проходит через элементы 92, 104, 108, а также через элементы 96, 106, 109, устанавливая на выходах 157, 156 триггера 110 код 01 и подтверждая состояние триггера 111, при этом на выходах 189, 190, 164, 171 устанав тивается код 1010

По приходу последующих имг./льсов на вход 123 процедура формирования cm на лов управления шаговым мотором попюрл- атся (см фиг 5)

Таким образом предложенное устрой ство обладает повышенной помехозащищенностью за счет периодической подгин- хронизации сбившегося канала

Формула изобретения

Устройство управления шаговым мотором, содержащее четыре мажоритарных элемента и в каждом из трех каналов элемент НЕ, три элемента И, первый элемент задержки, элемент ИЛИ и блок формирова ния шагов, причем выходы первого, второго третьего и четвертого мажоритарных элементов соединены с первым, вторым третьим и четвертым выходами устройства, первые входы первого, второго, третьего и четвертого мажоритарных элементов подключены к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока формирования шагов первого канала устройства соответст- венно. вторые входы первого, второго, третьего и четвертого мажоритарных элементов соединены с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока формирования шагов второго канала устройства соответственно, третьи входы первого, второго, третьего и четвертого мажоритарных элементов подключены к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока формирования шагов третьего канала устройства соответственно, в каждом канале1 устройства блок формирования ипгои соеди пен своими первым, вторым, третьим и четвертым входами соответственно с выходами первого и второго элементов И выходом элемента ИЛИ и выходом первого элемента задержки, знаковый вход п каждом канале устройства явмяется первым ИУОДОЧ первого элемента И и входом элемента I IE, пыход которого подключен к первому входу второго элемента И соогзегстпующгто капала, тактовый вход в каждом канале устройства является входом первого элемента зздегч - ки соответствующего канала, первый и второй входы элемент ИЛИ ЯРЛЯЮТСЧ тот ыегсгвенно входом установки в иг, ..ОЧПОР состояние и входом общею сброса соогпетсг- иующего канала устройств перьыи и третий выходы блока фопмирования шагов соединены соотсотстьенно с первым и ото рым входами третьего элемента И, каждый блок формирования шлов содержи г двенадцать элементов И, шесть элементов ИЛИ и четыре триггера, причем первые входы (пороги, третьего, шестою и седьмого элемента И подключены ко пторому входу блока, первые входы первою четвертою, пя того и восьмою эпемг И соединены с перкип и ходом блика, 1Ыло,;ы нерпою фетье ю, пятого и седьмого элементов И подключены к первым а/одам первого четвертого элементов ИЛИ соответственно, выходы нторо О, четвертого, шестого и восьмого элемента И соединены со вторыми уходами пср- aoi э- четвертого элементов ИЛИ соответственно, выходы первого и третьего элементов ИЛИ подключены к первым входам пя ого и шестого элементов ИЛИ соответственно, выходы второго и четвертого элементов ИЛИ соединены со входами установки в единицу первого и второго триггеров соответственно, вторые входы пятого и шестого элементов ИЛИ подключены к третьему входу блока, выходы пятого и шестого элементов ИЛИ со входами установки в нуль первого и второго триггеров соответственно, первый вход девятого элемента И соединен с инверсным выходом первого триггера, прямой выход которого подклю чен к первому входу десятого элемента И, выход которого соединен со входом уста- ь овки в единицу третьего триггера перпый вход установки в ноль которого подключен к выходу девятого элемента И, инверсный выход второго триггера соединен с третьим выходом блока и первым входом одиннод цатото элемента И, выход которого подклю чен к первому входу установки п ночь четвертого триггера, вход установки в единицу которого соединен с выходом двенад

цэтого элемента И, первый вход которого подключен к прямому выходу второго триггера и четвертому выходу блока, вторые входи девятого - двенадцатого элементов И соединены с четвертым входом блока, второй вход установки в ноль третьего триггера связан со вторым входом установки в ноль четвертого триггера и с третьим входом блоки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в состав каждого канала устройства введен с четвертого по восьмой элементы И, второй и третий элементы задержки, мажоритарный элемент и триггер, причем в каждом канале выход третьего элемента И соединен с первыми входами пятого и шестого элементов И. выход первого элемента задержки через второй элемент задержки подключен ко второму входу пятого элемента И и входу третьего элемента задержки, выход третьего элемента задержки соединен с первыми входами седьмого и восьмого элементов И и вторым входом шестого элемента И. выходы шестого- восьмого элементов И подключены соответственно к первому - третьему входам мажоритарного элемента, выход мажоритарного элемента соединен с первым входом установки в единицу триггера, вход установки в ноль триггера подключен к выходу пятого элемента И, прямой выход триггера соединен с первым входом

0

5

0

5

0

элемента И, второй вход четвертого элемента И соединен с тактовым входом соответствуют его канала устройства, выход четвертого элемента И подключен ко вторым входам первого и второго элементов И. второй вход установки в единицу триггера связано выходом элемента ИЛИ, кроме того выход третьего элемента И первого канала соединен со вторыми входами седьмых элементов И второго и третьего каналов устройства, выход третьего элемента И второго канала подключен ко второму входу седьмого элемента И первого канала устройства и ко второму входу восьмого элемента И третьего канала устройства, выход третьего элемента И третьего канала соединен со вторыми входами восьмых элементов И первого и второго каналов устройства, а в блоке формирования шагов вторые входы первого и третьего элементов И подключены к инверсному выходу четвертого триггера, прямой выход которого соединен со вторыми входами второго и четвертого элементов И, вторые входы пятого и седьмого элементов И подключены к прямому выходу третьего триггера, инверсный выход которого соединен со вторыми входами шестого и восьмого элементов И, первый и второй выходы блока подключены к инверсному и прямому выходам третьего триггера соответственно.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к цифровым устройствам управления шаговыми моторами, и может быть использовано в управляющих вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства. Устройство содержит четыре мажоритарных элемента и в каждом из трех каналов элемент НЕ, восемь элементов И, три элемента задержки, блок формирования шагов, мажоритарный элемент, триггер и элемент ИЛИ 5 ил

и к

а 6 в г

Si

О

r- r. r

QO CO

Ф иг. 4

Фи.Ј