Коммутатор для управления шаговым двигателем Советский патент 1992 года по МПК G05B19/40 

о

О N3

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для управления шаговыми двигателями исполнительных устройств автоматизированной системы управления.

Известен коммутатор для управления шаговым двигателем, содержащий генератор импульсов, двоичные и двоичный реверсивный счетчики, блок памяти, первый и второй элементы ИЛИ, многоканальный выходной усилитель, тактовую шину, шины управления, выбора коэффициента пересчета (модуль счета), реверса, шины выбора режимов коммутации, шину включения шагового двигателя.

Недостатком известного коммутатора является невысокая достоверность функционирования, обусловленная его схемным решением.

Цель изобретения - повышение надежности работы.

Это достигается тем, что в известный коммутатор введены элемент ИСКЛЮЧАЮИ ЕЕ ИЛИ, RS-триггер и одновибратор, соединеный входом с тактовым входом реверсивного двоичного счетчика, а инверсным выходом - с S-входом триггера, R-вход которого соединен с тактовой шиной устройства, при этом разрешающий вход генератора импульсов соединен с тактовой шиной через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. второй вход которого соединен с выходом RS-триггера.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого коммутатора; на фиг. 2 - таблица варианта программирования блока памяти для предлагаемого коммутатора и зависимость двоичного адресного кода от потенциальных сигналов на шинах выбора режима коммутации и от модуля счета реверсивного двоичного счетчика для случая прямого счета; на фиг. 3 - эпюры работы коммутатора при формировании импульса на тактовом входе реверсивного счетчика.

Коммутатор для управления шаговым двигателем содержит генератор 1 импульсов, двоичный счетчик 2, реверсивный двоичный счетчик 3. блок 4 памяти, первый 5 и второй 6 элементы ИЛИ, многоканальный выходной усилитель 7, тактовую шину 8, шины управления 9, выбора коэффициента пересчета (модуль счета) 10. реверса 11, выбора режимов коммутации - Режим I 12, Режим II 13, Режим III 14, включения 15 шагового двигателя, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16. одновибратор 17. RS-триггер 18.

Тактовая шина 8 соединена с разрешающим входом генератора 1 и R-входом счетчика 2 через элемент 16. выход генератора

1 соединен с С-входом счетчика 2, выход которого соединен с входом одновибратора 17 и тактовым С-входом счетчика 3. первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым адресными входами непосредственно, а третий и четвертый выходы.через элементы ИЛИ 5 и 6 - с третьим и четвертым адресными входами блока 4, пятый адресный вход и вход V которого соединены с шинами 14 и 15 соответственно, а выходы - с входами усилителя 7. выходы которого соединены с соответствующими обмотками шагового двигателя. Шина 9 соединена с входом разрешения счета счетчика 3, а шины 10 и 11 - с соответствующими входами счетчика 3. шины 12 и 13 - с вторыми входами элементов ИЛИ 5 и 6 соответственно, инверсный выход одновибратора 17

-с S-входом триггера 18. прямой выход которого соединен с вторым входом элемента

16. а R-вход - с шиной 8. Коммутатор выполнен на микросхемах К155. К555.

Работа коммутатора начинается с выбора направления движения (прямой или обратный ход) шагового двигателя путем подачи потенциального сигнала соответствующего уровня (лог. 1 - прямой ход. лог. О - обратный ход) на шину 11, выбора режима коммутации обмоток шагового двигателя путем подачи потенциального сигнала соответствующего уровня (лог. О или лог. 1) на шины 12-14 и шину 10. а также подачи низкого потенциального сигнала (лог. О) на шину 15.

Тактовые импульсы, поступающие на тактовую шину 8, после подачи на шину 9 управления команды разрешения счета (лог. 1). подаются на первый вход элемента 16 (см. фиг. 3. эпюра 1). так как RS-триггер 18

сброшен по R-входу предыдущим низким потенциалом шины 8. то на втором входе элемента 16 - низкий уровень напряжения (см. фиг. 3. эпюра 2) и с выхода элемента 16

-на разрешающий вход генератора 1 и вход установки нуля двоичного счетчика 2 (см.

фиг. 3. эпюра 3). По переднему фронту каждого поступающего тактового импульса генератора 1 начинает вырабатывать последовательность импульсов.

частота которых больше частоты тактовых импульсов, и определяется как длительностью тактового импульса, так и емкостью счетчика 2. разрешение на счет которому выдается также по переднему фронту тактового импульса.

Пусть, например, частота импульсов генератора 1 выбрана таким образом, что в интервале времени, равном длительности тактового импульса (см. фиг. 3, эпюра 1. им

J1: укладывается III периодов импульсов.

выдаваемых генератором 1 (см, фиг. 3, эпюра 4), в то время как на выходе двоичного счетчика 2, который может быть и выходом переноса, соответствующий импульс появляется после поступления десяти импульсов на его счетный вход с выхода генератора 1 (см. фиг. 3, эпюра 5). Таким образом на тактовый вход счетчика 3 и вход одновибратора 17 импульс с выхода счетчика 2 (см, фиг. 3, эпюра 5) поступает только в том случае, если длительность импульса на тактовой шине устройства соответствует заданной.

По заднему фронту импульса с выхода счетчика 2 (см. фиг, 3, эпюра 5) одновибратор на инверсном выходе формирует короткий отрицательный импульс (см. фиг. 3, эпюра 6), который, поступая на S-вход триггера, устанавливает на его выходе, а, следовательно, и на втором входе элемента 16 высокий уровень напряжения (см. фиг. 3, эпюра 2).

В результате на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 появляется низкий уровень (см. фиг. 3, эпюра 3), который подается на разрешающий вход генератора 1 и R-вход счетчика 2 и запрещает их работу (см, фиг. 3, эпюра 4), По окончании тактового импульса (см. фиг. 3, эпюра 1) сбрасывается триггер 18, На выходе RS-триггера 18 и соответственно на втором входе элемента 16 устанавливается низкий уровень напряжения, т.е. устройство подготовлено для приема следующего тактового импульса на шине 8. В паузе между тактовыми импульсами на шине 8 на выходе элемента 16 низкий уровень, который запрещает работу генератора 1 и счетчика 2.

С приходом нового тактового импульса по шине 8 (см. фиг. 3, эпюра 1, им. Г) описанный процесс формирования импульса на выходе счетчика 2, а, следовательно, и на тактовом входе счетчика 3 повторяется.

Предположим, что в силу неисправности устройства выдачи тактовых импульсов, на тактовую шину 8 поступает положительный перепад, т.е. тактовый импульс (см, фиг. 3, эпюра 1, имп. II) с неограниченной длительностью, В этом случае процесс формирования импульса на выходе счетчика 2 и, следовательно, на тактовом входе счетчика 3 происходит так, как описано для нормального по длительности (см. фиг. 3, эпюра 1, имп. I) тактового импульса. После сформирования импульса на тактовом входе счетчика 3 и, следовательно, изменения на единицу записанного в счетчик 3 числа, прекращает работу генератор 1 и счетчик 2 за счет подачи низкого уровня напряжения с выхода элемента 16 в течение всего времени, пока не заканчивается тактовый импульс (см, фиг. 3, эпюра 1, имп, II) неограниченной длительности. Благодаря этому, исключается многократное изменение состояний счетчика 3 в течение тактового 5 импульса неограниченной длительности и, следовательно, аварийная ситуация, присущая известному коммутатору, обеспечивается надежный контроль за положением шагового двигателя и тем самым повышается достоверность функционирования устройства.

Счетчик 3 отсчитывает поступающие на его тактовый вход импульсы (см. фиг. 3, эпюра 5), при этом записываемое в счетчик 3

5 двоичное число с каждым тактовым импульсом увеличивается или уменьшается на единицу в зависимости от уровня потенциального сигнала на шине 11 реверса.

С учетом уровней сигналов на выходах

0 счетчика 3 и потенциальных сигналов на вторых входах элементов 5 и 6, а также уровня потенциального сигнала на шине 14 на адресных входах блока 4 памяти формируется соответствующий двоичный код (см,

5 фиг, 2), обеспечивающий считывание записанной в блоке 4 информации и, тем самым появление на выходах блока памяти кодовых комбинаций, соответствующих заданному режиму коммутации фаз выбранного

0 шагового двигателя.

Так как на шину 15 подается низкий уровень напряжения, то указанные кодовые комбинации сигналов проходят через многоканальный усилитель 7 на соответствующие обмотки шагового двигателя и производят их коммутацию согласно выбранного режима (см, фиг. 2).

Зависимость двоичного адресного кода от потенциальных сигналов на шинах 12-14

0 и от модуля счета счетчика 3 (шина 10) и вариант программирования блока 4 памяти для предлагаемого коммутатора для случая прямого хода представлены, в таблице (см. фиг. 2) где: X - любое состояние. О - обмотка

5 шагового двигателя включена, 1 - обмотка шагового двигателя обесточена.

Для обеспечения работы шагового двигателя в обратном направлении (реверсирование) на шине 11 изменяется уровень

0 потенциального сигнала (лог, О). В этом случае адресные коды на входах блока 4 памяти меняются в обратной последова- тельности, обеспечивая считывание записанной в блоке 4 информации в обратном

5 порядке и тем самым отработку реверса шагового двигателя и его вращение в противоположном направлении.

При подаче потенциального сигнала запрета (лог. О) на шину 9 счетчик 3 останавливается, сохраняя информацию на своих выходах, соответственно на адресных входах блока А памяти, благодаря чему обеспечивается фиксированная стоянка шагового двигателя. Подача в этом режиме высокого потенциала (лог, 1) на шину 15 устанавливает на выходах блока 4 памяти высокие уровни напряжения, независимо от состояния его адресных входов. В результате обмотки шагового двигателя обесточены. Так как информация о состоянии коммутатора, о направлении движения и режимах коммутации сохраняется, то при подаче сигнала разрешения (лог. Г на шину 9 и лог. О на шину 15) шаговый двигатель начинает отработку из того же положения, в котором проходит его останов. Поступающие на тактовой шине 8 помехи, которые могут носить как единичный характер, так и присутствовать в виде пакетов помех, причем длительность помеховых сигналов, как правило, существенно меньше длительности тактовых импульсов, блокируются счетчиком 2 и не проходят на тактовый входсчетчика.З. По окончании каждой помехи счетчик 2 обнуляется и пересчитывает каждую вновь поступившую помеху заново, пропуская тем самым на тактовый вход счетчика 3 только тактовые .импульсы заданной длительности, причем частота этих импульсов может изменяться в широких пределах. Таким образом, предлагаемый коммутатор обладает большей надежностью работы благодаря исключению появления на выходе счетчика 2 несанкционированной последовательности импульсов при появлении на 8 шине тактового импульса неограниченной длительности и, следовательно, многократного изменения состояния счетчика 3, т.е. исключает многократную перекоммутацию обмоток шагового двигателя в течение одного импульса. В результате обеспечивается надежный контроль за положением шагового двигателя, исключается аварийная ситуация, тем самым повышается надежность. Формула изобретения Коммутатор для управления шаговым двигателем по авт. св. Ns 1471175, о тл ич аю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности работы, в него введены элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, RS-триггер и одновибратор соединенный входом с тактовым входом двоичного реверсивного счетчика, а инверсным выходом - с S-входом RS-триггера, R-выход которого соединен с тактовой шиной устройства и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с прямым выходом RS-триггера, а выход соединен с разрешающим входом генератора импульсов.

f

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для управления шаговыми двигателями ирподнительных устройств автоматизированной системы управления. Цель изобретений - повышениенадежности работы. Коммутатор содержит генератор 1 импульсов, двоичный 2 и двоичный реверсивный 3 счетчики, блок 4 памяти, первый 5 и второй 6 элементы ИЛИ, многоканальный выходной усилитель 7, тактовую шину 8, шины управления 9. выбора коэффициента пересчета 10, реверса 11, выбора режимов коммутации 12 ("Режим 1"), 13 ("Режим И"). 14 ("Режим HI"), включения 15, шагового двигателя (ШД). Новым является введение элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, одновибратора 17, RS-триггера 18 и связей. Отличительные признаки позволяют повысить надежность работы, исключить возможность появления аварийной ситуации. 3 ил.•^

1111ЖМШ1.

Jiimjuuuuui

di

ij

-r

Фс/г.З