Устройство для программного управления @ -фазным шаговым двигателем Советский патент 1992 года по МПК G05B19/40 

стотных импульсов тактирования, реверсивный двоичный счетчик, входы которого соединены с шинами низкочастотных импульсов тактирования, реверса и установки в нулевое исходное состояние, сумматор кодов, первая группа входов которого соединена с выходами нереверсивного двоичного счетчика, а вторая группа входов - с выходами младших разрядов реверсивного двоичного счетчика, первый элемент ИЛИ, входы которого через первый и второй элементы НЕ соединены соответственно с выходами переноса сумматора кодов и с первым старшим разрядом реверсивного двоичного счетчика, второй элемент ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходом переноса сумматора кодов и с первым старшим разрядом реверсивного двоичного счетчика, а в каждом канале управления,- усилитель мощности, выходом подключенный,к соответствующей фазной

обмотке шагового двигателя.

Недостатком этого устройства являют-ся сложность схемы, обусловленная содержанием в каждом канале мультиплексоров с т-информационными входами, низкая надежность работы.

Цель изобретения - упрощение и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для программного управления гп-фазным двигателем, где m 4,6,8,..., - четное число, содержащее нереверсивный двоичный счетчик, вход которого соединен с шиной высокочастотных импульсов тактирования, реверсивный двоичный счетчик, счетный вход, входы управления реверсом и установки в О которого соединены с шинами низкочастотных импульсов тактирования, реверса и установки в нулевое исходное состояние, сумматоров кодов, первая, группа входов которого соединена с выходами нереверсивного счётчика, а вторая группа входов, - с выходами младших разрядов реверсивного двоичного счетчика, первый элемент ИЛИ, входы которого через первый и второй элементы НЕ соединены соответственно с выходом переноса сумматора кодов и с первым старшим разрядом реверсивного двоичного счетчика, второй элемент ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходом переноса сумматора кодов и с первым старшим разрядом реверсивного двоичного счетчика, а в каждом выходном канале управления - усилитель мощности, выходом подключенный к соответствующей фазной обмотке шагового двигателя, введены первый и второй мультиплексоры 2 на Г, дешифратор,« в каждом из каналов управления - логический

элемен7 И, первые информационные входы первого и второго мультиплексоров соединены с выходами второго и первого элементов ИЛИ, вторые информационные входы

первого и второго мультиплексоров подключены к выходам первого и второго элементов ИЛИ соответственно, управляющие входы первого и второго мультиплексоров соединены с выходом второго старшего раз0 ряда реверсивного двоичного счетчика, выход первого мультиплексора соединен с первыми входами элементов И всех нечетных каналов, а выход второго мультиплексора соединен с первыми входами элементов

5 И всех четных каналов, входы дешифратора соединены с выходами с второго по последний старших разрядов реверсивного двоичного счетчика, а выходы дешифратора - с вторыми входамигэлементов И соответству0 ющих каналов, выходы которых соединены с усилителями мощности данных каналов,

На фиг. 1 - 3 представлены функциональные схемы устройства соответственно при управлении 4-х, 6-и, 8-и фазными шаго5 выми двигателями: на фиг. 4 - 6 - временные диаграммы коммутации фазных токов двигателей (а) и номограммы результирующих моментов двигателей (б).

Устройство содержит нереверсивный

0 двоичный счетчик 1, вход которого соединен с шиной высокочастотных импульсов тактирования fB, реверсивный двоичный счетчик 2, входы которого соединены с шинами низкочастотных импульсов тактирова-

5 ния TH, реверсирования Реверс и установки в исходное нулевое состояние, Установка в О, сумматор кодов 3, первая группа входов которого соединена с выходами нереверсивного счетчика 1, вторая

0 группа входов - с выходами младших разрядов реверсивного двоичного счетчика 2, первый элемент ИЛИ 4, входы которого Через первый 5 и второй 6 элементы НЕ соединены соответственное выходом переноса

5 сумматора кодов 3 и с первым старшим разрядом реверсивного двоичного счетчика 2, второй элемент ИЛИ 7, входы которого соединены соответственно с выходом переноса сумматора кодов 3 и с первым старшим разрядом реверсивного двоичного счетчика 2,

0 мультиплексоры 8 и 9, информационные входы которых соединены соответственно с выходами первого 4 и второго 7 элементов ИЛИ, управляющие входы - с выходом первого старшего разряда реверсивного сче

& чика 2, а выходы - с первыми входами элементов И 10 четных и нечетных каналов, дешифратор 11, входы которых соединены с выходами с второго по последний старших разрядов реверсивного счетчика 2, а выходы - с вторыми входами элементов И 10 соответствующих каналов, усилители мощности 12,.выходы которых соединены с выходами элементов И 10 соответствующих каналов, а выходы - с фазными обмотками 13 двигателя.

Устройство работает следующим образом.

Тактовая последовательность высокочастотных импульсов ft, непрерывно поступает на вход нереверсивного счетчика 1. работающего на суммирование. После подачи импульса Установка в О устройство устанавливается в исходное состояние. При этом на всех разрядных выходах счетчика 2 имеются нулевые логические потенциалы, на выходах переноса сумматора кодов 3 и элемента ИЛИ 7 присутствуют нулевые потенциалы, а на выходах элементов НЕ 5, НЕ 6 и ИЛИ 4 - единичные потенциалы. На первом и последнем выходах дешифратора 11 имеются единичные потенциалы, а на всех остальных его выходах - нулевые потенциалы. В результате нулевого потенциала на выходе второго старшего разряда счетчика 2 выбираются первые информационные входы мультиплексоров 8 и 9.

В этом состоянии устройства через последнюю 13.т фазу двигателя протекает номинальный ток JH, а во всех остальных фазах токи отсутствуют.

Если к шине устройства прикладывается единичный потенциал, то счетчик 2 настраивается на режим суммирования и обеспечивает прямой порядок переключения фаз двигателя, При этом с поступлением на вход счетчика 2 низкочастотных импульсов тактирования fH на его выходах младших разрядов формируются двоичные коды, которые, суммируясь с аналогичными выходными кодами счетчика 1 на выходе переноса сумматора кодов 3. создают высокочастотные ШИМ-сигналы. Эти ШИМ-сиг- налы, проходя через элемент И 10,1 и усилитель 12.1 первого канала, создают в первой фазе 13.1 двигателя линейно-ступенчато нарастающий ток (при номиналь- нрм токе 1Н в последней m-ой фазе и нулевых токах в остальных фазах).

После переполнения младших разря - дов счетчика 2 на выходе первого разряда его старших разрядов появляется, единичный потенциал. Благодаря этому в такт формирования кодов на выходах младших разрядов счетчика 2 в первой фазе 13.1 двигателя устанавливается номинальный ток 1н. а в m-ой фазе - линейно-ступенчато спадающий ток (при нулевых токах - в остальных фазах}.,.

После повторного переполнения младших разрядов счетчика 2 единица появляется на выходе второго его старшего разряда. Это приводит к выборке вторых информаци- 5 онных выходов мультиплексоров 8 и 9 и к выборке первых двух выходов дешифратора 11. Благодаря этому при нулевом потенциале первого старшего разряда счетчика 2 через первую фазу 13.1 двигателя продолжает

0 протекать номинальный ток IH. во второй фазе 13.2 формируется линейно-ступенчато нарастающий ток, а при единичном потенциале первого старшего разряда счетчика 2 в первой фазе формируется линейно-сту5 пенчато спадающий ток, во второй фазе устанавливается номинальный ток н (при нулевых токах - в остальных фазах).

Дальнейшее функционирование устройства заключается в том, что в последую0 щих тактах работы поочередно выбираются последующие пары выходов (2,3 - 3,4 - 4.5 - ..дешифратора 11, в соответствии с чем разрешение получают другие пары элементов И 10. В результате этого линейно-сту5 пенчато нарастающие и спадающие токи создаются в последующих парах фаз двигателя. Вектор результирующего момента на валу двигателя описывает m-угольную номограмму по полю двигателя и, в соответст0 вии с этим, его ротор отрабатывает заданное число дробных шагов.

Реверсирование двигателя осуществляется приложением к шине Реверс нулевого потенциала и созданием режима

5 вычитания счетчика 2. Коэффициент дробления основного шага двигателя определяется выражением К 2пИ , где число младших разрядов счетчика 2 и число разрядов счетчика 1.

0 Число старших разрядов счетчика 2 определяется выражением Р 2 + log2m/2, где m - число фаз двигателя. А число выходов дешифратора равно числу фаз двигателя т. Количество уровней модуляции токов

5 в фазах равно 2П. Частота импульсов fB. подаваемых на вход счетчика 1, выбирается, исходя из величины электромагнитной постоянной времени данного двигателя. А частота импульсов fH, подаваемых на вход

0 счетчика 2, выбирается в соответствии с требуемой скоростью вращения ротора двигателя.

Таким образом, предлагаемое устройство имеет более простую логическую структу5 ру, поскольку в нем вместо сложных мультиплексоров с т-информационными входами в каждом канале используются самые простые логические элементы И в сочетании с двумя элементарными мультиплексорами 2 на 1 и несложным

дешифратором. Это упрощение повышает надежность работы устройства.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для программного управле- ния m-фазным шаговым двигателем, где т 4,6,8,..., - четное число, содержащее нереверсивный двоичный счетчик, вход которого соединен с шиной высокочастотных импульсов тактирования, реверсивный двоичный счетчик, счетный вход, входы управления реверсом и установки в О которого соёди нены соответственно с шинами низкочастотных импульсов тактирования,реверса и установки в нулевое исходное состояние сумматор кодов, первая группа входов.кото- рого соединена с выходами нереверсивного двоичного счетчика, а вторая Группа входов - с выходами младших разрядов, реверсивного двоичного счетчика, первый элемент ИЛИ, входы которого через первый и второй элементы НЕ соединены соответственно с выходом переноса сумматора кодов и с первым старшим разрядом реверсивного двоичного счетчика, второй элемент ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходом переноса сумматора кодов и с первым старшим разрядом реверсивного двоичного счетчика, а в каждом выходном канале управления - усилитель мощности, выходом подключения к соответствующей фазной обмотке шагового двигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, введены первый и второй мультиплексоры 2 на Г, дешифратор, а в каждом из каналов управления - элемент И, первые информационные входы первого и второго мультиплексоров соединены с выходами второго и первого элементов ИЛИ, вторые информационные входы первого и второго мультиплексоров подключены к выходам первого и второго элементов ИЛИ соответственно, управляющие входы первого и второго мультиплексоров соединены с выходом второго старшего разряда реверсивного двоичного счетчика, выход первого мультиплексора соединен с первыми входами элементов И всех нечетных каналов, а выход второго мультиплексора соединен с первыми входами элементов И всех четных каналов, входы дешифратора соединены с выходами с второго по последний старших разрядов реверсивного двоичного счетчика, а выходы дешифратора - с вторыми входами элементов И соответствующих каналов, выходы которых соединены с усилителями мощности данных каналов.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для управления станками, оснащенными шаговыми приводами подач. Цель - упрощение и повышение надежности устройства. Для этого в устройство, содержащее нереверсивный и реверсивный двоичные счетчики, сумматор кодов, первый и второй элементы ИЛИ, введены Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для управления станками, оснащенными шаговыми приводами подач. Известно устройство для программного управления m-фазным шаговым двигателем, содержащее блок задания программ, подключенный выходами через первый и второй счетчики к входам сумматора кодов, первый инвертор и m мультиплексоров, выходы которых подключены к фазным обмоткам двигателя, управляющие входы соединены между собой и с выходами старших разрядов второго счетчика, выход переноса сумматора кодов соединен с 1,2,3,..,, nri-ым информационным входом соответственно 2.3т, 1-го мультиплексоров, а чепервый и второй мультиплексоры 2 на 1, дешифратор, а в каждом из каналов управления - элемент И, первые информационные входы первого и второго мультиплексоров соединены с выходами второго и первого элементов ИЛИ, вторые информационные входы первого и второго мультиплексоров подключены к выходам первого и второго элементов ИЛИ соответственно, управляющие входы первого и второго мультиплексоров соединены с выходом второго старшего разряда реверсивного двоичного счетчика, выход первого мультиплексора соединен с первыми входами элементов И всех нечетных каналов, а выход второго мультиплексора соединен с первыми входами элементов И всех четных каналов, входы дешифратора соединены с выходами с второго по последний старших разрядов реверсивного двоичного счетчика, в выходы дешифратора - с вторыми входами элементов И соответствующих каналов, выходы которых соединены с усилителями мощности данных каналов. 6 ил. Ё рез инвертор - с 1,2,3,..., m-ым информационным входом соответственно 1,2.3m-ro мультиплексоров, а третьи информационные входы мультиплексоров подключены к шине нулевого потенциала. Недостатками этого устройства являются низкая точность отработки дробных шагов, низкий создаваемый момент на валу двигателя и небольшой коэффициент дробления. Наиболее близким к изобретению является устройство для программного управления т-фазным шаговым двигателем, где m 4,6,8,..., - четное число, содержащее нереверсивный двоичный счетчик, счетный вход, входы управления реверсом и установки в О которого соединены с шиной высокочаVJ 00 00 4J

НЯ.Р стг ст. 2

т,

. ги Фаг,1

.-Тл

AS.

7cm

11

.-Тл

AS.

ч/,

7cm О

«о

РК

И

fw

«

ч

S3

I

«

2Ф

s

/ Ч

/

S

а

а

2ф

Цф

/ У

S

s А,

-7ф

6ф