Распределитель импульсов для управления шестифазным шаговым двигателем Советский патент 1992 года по МПК H02P8/00 

Изобретение относится к управлению Электрическими машинами и может быть использовано в шаговом электроприводе на базе шестифазного двигателя.

Целью изобретения является повышение надежности путем исключения избыточных ростояний и помеховых сигналов, на выходах распределителя. .

На чертеже представлена схема распределителя импульсов ДЛЯ управления шестифазным шаговым двигателем.

Распределитель импульсов содержит шину 1 Ход/стоп, кодовый задатчик 2, четырехразрядный двоичный счетЧик 3 с тактовым входом 4, входом 5 реверса и входом 6 разрешения . элемент И-НЕ 7, одновибратор 8, триггер 9, блок 10 задания режи1 ов коммутацией, первый - шестой

Мультиплексоры 11-16, выходы которых являются выходами распределителя, первый информаЦионнь1й вход первого мультиплексора 11 соединен с вторым - шестым информационными входами соответственно второго - шестого мультиплексоров 12-16, второй - шестой информационные входы первого мультиплексора 11 подключены по кольцевой схеме аналогично первому информационному входу к соответствующим информационным входам второго - шестого мультиплексоров 12 - 16, седьмой и восьмой информационные входы у каждого из мультиплексоров 11-16 объединены соответственно с первым и шестым информационными входами этого ё мультиплексора, второй информационный входпервого мультиплексора 11 связан с общей

шиной, 8 его первый; третий, четвертый, пятый и шестой ин(| ормационные входы соединены с соответствующими информационными выходами блока 10 задания режимов коммутации, информационные входы которого подключены к выходам кодового за/(атчика 2, вход управления связан с шиной 1 Ход/стоп, вход для задания тактности коммутации соединен с выходом первого разряда четырехразрядного двоичного рчетчика 3, вход 6 разрешения счета которого подключен к управляющему выходу блока 10 задания режимов коммутации, выходы второго, третьего и четвертого разрядов соединены соответственно с первыми, вторыми и третьими адресными входами мультиплексоров 11-16, первый, второй и четвертый входы предварительной установки подключены к вkoдy 5 реверса, третий вход предварительной установки связан с общей шиной, тактовый вход 4 объединен с входом одновибратора 8 и входом установки в единичное состояние триггера 9, тактовый вход кбторого соединен с выходом одновибратора 8, выход подключен к входу записи информации четырехразрядного двоичного счетчика 3, информационный вход связан с выходом элемента Й-НЕ 7, входы которого подключены к выходам третьего и четвертого разрядов четы рехразрядного двоичного счетчика.

Устройство работает следующим обра- зом.

При включении и подготовке устройства к работе на шине 1 Ход/стоп устанавливается сигнал низкого уровня, четырехр зрядный двоичный счетчик 3 обнуляется (цепи обнуления стандартны и на чертеже не показаны), а в кодовом задэтчике 2 набирается ненулевой код необходимого режима работы распределителя, преобразуемый блоком 10 задания режимов коммутации в требуемую совокупность потенциальных сигналов, подаваемых на информационные входы мультиплексоров 11-16. Если при зтом посредством кодового задатчика 2 был выбран один из четырех возможных двенадцатитактных режимов коммутации, то уровень сигнала, поступающего с соответствующего информационного выхода блока 10 на третий информационный вход первого мультиплексора 11 и связанные с ним информационные входы остальных мультиплексоров, будет изменяться с каждым тактовым импульсом соответственно уровню сигнала на выходе первого разряда четырехразрядного двоичного счетчика 3, При выборе Одного из симметричных, т. е. шеститактных режимов коммутации общим количеством 5 уровень сигнала на упомянутом информационном выходе блока 10, равно как и на его остальных информационных выходах, не изменяется в процессе работы, оставаясь все время низким либо высоким.

При наличии потенциального сигнала низкого уровня на шине 1 Ход/стоп (или при наборе нулевого кода в кодовом задатчике 2) на управляющем выходе блока 10 задания режимов коммутации присутствует сигнал низкого уровня. Поступая на вход 6 разрешения счета четырехразрядного двоичного счетчика 3, этот сигнал блокирует счет своим уровнем при подготовке распределителя к работе. Блокировка счетчика 3 путем установления сигнала низкого уровня на шине 1 Ход/стоп либо с набором нулевого кода в кодовом задатчике 2 может использоваться и в процессе работы распределителя для обеспечения режимов соответственно фиксированной стоянки шагового двигателя либо стоянки с обесточенными обмотками при сохранении инфррмации о состоянии распределителя.

После набора нулевого кода режима работы и подачи сигнала высокого уровня на. шину 1 Ход/стоп с управляющего выхода блока 10 на вход 6 четырехразрядного двоичного счетчика 3 поступает разрешающий сигнал высокого уровня исчетчик 3 начинает отсчитывать поступающие на его тактовый вход 4 отрицательные импульсы, увеличивая либо уменьшая свое содержимое на единицу с каждым тактовым импульсом соответственно при низком либо высоком уровне потенциального сигнала на входе 5 реверса. На выходах второго, третьего и четвертого разрядов четырехразрядного двоичного счетчика 3 nppi этом формируется Двоичный код, изменяющийся по каждому второму тактовому импульсу и подаваемый на соответствующие адресйые входы первого - шестого мультиплексоров 11-16, обеспечивая при этом- поочередную выборку информационных входов мультиплексоров, сигналы на которых сформированы блоком 10 задания режимов коммутации при постоянном поддержании сигнала низкогауровня на втором информационном входе первого мультиплексора 11 и соответствующих информационных входах остальных мультиплексоров. С изменен1/1ем адресного кода меняется и комбинация сигналов на выходах мультиплексоров 11-16, обеспечивая тем самым поочередное переключение обмоток шагового двигателя по каждому такту при двенадцатитактных режимах коммутации (благодаря изменению сигнала на третьем информационном входе первого мультиплексора 11 и связанных с ним информационных входах остальных мультиплексоров) либо по, каждому второму такту при выборе одного из шеститактных режимов коммута ции.

При подаче тактовых импульсов на вход 4 каждый из этих импульсов запускает одновременно своим окончанием, т. е. переходом из О в 1, одновибратор 8, формирующий на своем выходе отрицательный импульс/ длительность которого значительно меньше паузы между тактовыми импульсами. С выхода одновибратора 8 отрицательный импульс поступает на тактовый вход триггера 9 и подтверждает своим окончанием единичное состояние триггера 9 до тех пор, пока состояние счетчика 3 не станет равным 12 при прямом счете либо 15 при работе счетчика в режиме вычитания, т. е. до подачи двенадцатого тактового импульса при отсутствии сигнала реверса. При поступлеНИИ двенадцатого тактового импульса (к примеру, в режиме прямого счета) на B IXOдах третьего и четвертого разрядов четырехразрядного двоичного чСчетчика 3 появляются сигналы высокого уровня, обуславливёющие сигнал низкого уровня на выходе элемента И-НЕ 7 и информационном входе триггера 9, переписываемый на выход триггера 9 окончанием импульса с выхода одновибратора 8. Тем самым после подачи двенадцатого та.ктового импульса с некоторой временной задержкой, равной длительности формируемого одновибратором 8 импульса, на вход записи информации (8) четырехразрядного двоичного счетчика 3с выхода триггера 9 Поступает разрешающий сигнал низкого уровня, по которому в счетчик 3 в режиме прямого счета записывается нулевой код. На выходах третьего и четвертого разрядов счетчика 3 при этом появляются сигналы низкого уровня и наадресйые входы мультиплексоров подается нулевой код, обуславливающий выборку сигналов на первых информационных входах мультиплексоров 11-16, однако считывание этих входов уже произошло к данному моменту времени по предшествующему штатному состоянию счетчика 3, равному 12, когда, на, младший адресный вход каждого из мультиплексоров 11-16 с выхода второго разряда счетчика 3 подавался уровень О, в то время как на старшие адресные входы с выходов третьего и четвертого разрядов счетчика 3 поступали 1, что обусловило выборку седьмых информационных входов, связанных с первыми информационными входами в каждом из мультиплексоров. Тем самым после подачи двенадцатого тактового .импульса и корректного обнуления с4е1тчика 3 по его штатному состоянию, равному 12 в

режиме прямого счета, комбинация выходг ных сигналов распределителя также меняется корректно и без каких-либо просечек на выходах мультиплексоров. Началом следующего (т. е. тринадцатого) тактового импульса триггер 9 устанавливается в единичное состояние, запрещая дальнейшую запись информации в счетчик 3 вплоть до поступления очередного, кратного 12, тактового импульса, когда вышеописанный процесс обнуления счетчика 3с корректным изменением комбинации выходных сигналов распределителя повторяется. ,

При изменении направления движения путем подачи сигнала высокого уровня на вход 5 реверса счетчик 3 начинает работать в режиме вычитания. С учетом чётырехразрядности счетчика 3 на всех разрядных выходах его после достижения нулевого состояния и поступления очередного тактового импульса появляется 1, что соответствует состоянию 15 счетчика. На информационный вход триггера 9 вновь с выхода элемента И-НЕ 7 поступает сигнал низкого уровня, записываемый в триггер 9 окончанием импульса с выхода одновибратора 8. В счетчик 3 при этом записывается код числа 11, что ведет к появлению сигнала низкого уровня на выходе третьего разряда счетчика и сигнала высокого уровня на выходе элемента И-НЕ 7 при сохранении уровней 1 на выходах остальных разрядов счётчика. Поступающий при этом на Адресные входы мультиплексоров 1116 код (101) подтверждает выборку шестых информационных входов мультиплексоров, считывание которых произошло по предшествующему штатному состоянию счетчика 3, равному 15, когда .на все адресные входы мультиплексоров подавались уровни 1 обеспечивающие перепись на выходы мультиплексоров сигналов на восьмых информационных входах, связанных с шестыми информационными входами в каждом .из мультиплексоров. Тем самым и е режиме вычитания комбинация выходных сигналов распределителя также меняется корректно, без каких-либо помеховых сигналов на выходах мультиплексоров при использовании состояния 15 счетчика 3, работающего в режиме пересчета на 12, в качестве штатно-. го состояния.

После перезаписи информации (кода числа 1.1) в счетчик 3 триггер 9 устанавливается началом очередного тактового импульса в единичное состояние, блокируя дальнейшую запись данных в счетчик 3 вплоть до отработки очередного цикла и достижения счетчиком состояния 15 в режиме вычитания либо состояния 12 при прямом счете.

Таким образом , предлагаемый распределитель импульсов для управления шестифазным шаговым двигателем обладает, в сравнении с известным техническим решеием, более высокой надежностью благодаря использованию присущих прототипу избыточных состояний счетчика в качестве штатных рабочих состояний и исключению помехрвых сигналов, в том числе синхронных помех, на выходах распределителя.

Распределитель быть реализован на широко распространенных микросхемах серии .155, причем в качестве четырехразрядного двоичного счетчика можно использовать счетчик К155 ИЕ7 р соответствующей организацией счетного входа и входа реверса, в качестве одновибратора и триггера используется 1/2 микросхемы К155 АГЗ и 1 /2 микросхемы К155ТМ2 соответственно.

Формул а изобретения Распределитель импульсов для управлений шестифазным шаговым двигателем, содержащий шину Ход/стоп, кодовый задатчик, четырехразрядный двоичный счетчик с тактрвым входом и входом реверса, ;элемент И-НЕ, шесть мультиплексоров и блок задания режимов коммутации, информационнь1е входы которого подключены к выходам кодового задатчика, вход управления связан с шиной Ход/стоп, вход для задания тактности коммутации соединен с выходом первого разряда четырехразрядного двоичного счетчика, выходы второго, третьего и четвертого разрядов которого подключены соответственно к первым, вторым и третьим адресным входам мультиплексоров, выходы которых являются выходами распределителя, первый информационный вход первого мультиплексора

соединен с вторым, третьим, четвертым, пятым и цlectым информационными входами соответственно второго, третьего, четвертого, пятого и шестого мул,ьтиплексоров, второй, третий, четвертый, пятый и шестой информационные входы первого мультиплексора подключены к соответствующим информационным входам второго, третьего, четвертого, пятого и шестого мультипле|ссоров по кольцевой схеме аналогично первому информационному входу первого мультиплексора, второй информационный вход которого связан с общей шиной, первый, третий, четвертый, пятый и шестой информационные входы подключены к соответствующим информационным выходам блока задания режимов коммутации,. управляющий выход которого соединен с входом разрешения счета четырехразрядного

двоичного счетчика, первый, второй и четвертый входы предварительной установки которого подключены к входу реверса, третий вход предварительной установки связан с общей шиной, а выходы третьего и четвертого разрядов соединены с входами элемента И-НЕ, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения избыточных состояний и помеховых сигналов на выходах распределителя,

в него введены одновибратор и триггер, информационный вход которого подключен к выходу элемента И-НЕ, тактовый вход соединен с выходом одновибратора, вход которого связан с тактовым входом четырехразрядного двоичного счетчика и обьединен с входом установки в единичное, состояние триггера, выход которого соединен с входом записи информации четырехразрядного двоичного счетчика, а седьмой и

восьмой информационные входы у каждого мультиплексора обьединены соответственно с первым и шестым информационными входами этого же мультиплексора.