Электропривод с устройством обнаружения отказов Советский патент 1992 года по МПК H02P8/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к управлению электрическими машинами и может быть использовано в системах управления шаговыми двигателями с любым числом фаз и любым режимом коммутации при повышенных требованиях к надежности функционирования электропривода.

Известно устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе, снабженном коммутатором фаз и подключенными к нему шинами включения двигателя, тактовых импульсов и реверса, содержащее блок синхронизации, кольцевой реверсивный сдвиговый регистр, блок сравнения кодов, триггер, элемент ИЛИ и одновибратор, выход которого подключен к входу разрешения записи кольцевого реверсивного Сдвигового регистра, вход реверса которого связан с шиной реверса, а разрядные входы записи объединены с первыми входами блока сравнения кодов и подключены к выходам коммутатора фаз.

Недостатком данного устройства являются ограниченные эксплуатационные можности. Устройство не обеспечивает контроль шагового электропривода при несимметричных режимах коммутации обмоток шагового двигателя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является электропривод с устройством обнаружения отказов, содержащий шаговый электродвигатель, блок управления коммутацией, фаз, к входам которого подключены шины включения шагового двигателя, шины тактовых импульсов, реверса и первая шина выбора режима коммутации, устройство обнаружения отказов составлено из блока синхронизации, первого и второго триггеров, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, четырех элементов И, двух

XI 00

«юД

00

элементов ИЛИ с объединенными первыми входами, первого и второго кольцевых реверсивных сдвиговых регистров, одновиб- ратора, мультиплексора и блока сравнения кодов, выход которого соединен с входом блокировки управления, первая группа входов блока сравнения подключена к выходам блока управления коммутацией фаз и объединена с разрядными входами записи первого кольцевого реверсивного сдвигового регистра, вход разрешения записи которого связан с выходом одновибратора и объединен с входом разрешения записи второго кольцевого реверсивного сдвигового регистра, разрядные входы записи которого подключены со сдвигом на один разряд к выходам блока управления коммутацией фаз, вход реверса связан с шиной реверса и объединен с информационным входом первого триггера, входом реверса первого кольцевого реверсивного сдвигового регистра и первым входом элемента ИСКЛЮЧА- ЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, тактовый вход которого объединен с первыми входами первого и второго элементов И, тактовым входом второго триггера и подключен к импульсному выходу блока синхронизации, первый вход которого объединен с входом одновибратора и связан с шиной включения двигателя, второй вход соединен с шиной тактовых импульсов, а потенциальный выход соединен с входом стробирования блока сравнения кодов, вторые входы сравнения которого подключены к выходам мультиплексора, первые и вторые входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго кольцевых реверсивных сдвиговых регистров, адресный вход объединен с первым входом третьего элемента И и подключен к прямому выходу второго триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И.

Недостатком известного устройства являются низкие; надежность и быстродействие. В общем случае переход с одного режима коммутации, к примеру, с несимметричного на симметричный и обратно либо с одного симметричного режима на другой симметричный осуществляется в известном устройстве путем подачи потенциального сигнала низкого уровня на шину включения двигателя с обесточиванием шагового двигателя и последующей установкой шагового электропривода и устройства в исходное состояние с целью записи данных о новом режиме коммутации. Наряду с вынужденными непроизводительными ос- тановами шагового электропривода при переключениях режимов коммутации и последующей установке в исходное состояние имеет место и потеря информации о положении ротора шагового двигателя, т.к. последний может быть обесточен в любой момент времени с блокировкой блока управления коммутацией фаз, т.е. со сбросом его в исходное состояние. Кроме того, в ряде случаев обесточивание обмоток шаго0 вого двигателя, неизбежное при переключении режимов коммутации в известном устройстве, не допускается в процессе отработки перемещений по технологическим и иным причинам, например, из-за возможно5 сти неуправляемого перемещения объекта под действием силы тяжести либо иных действующих в механической части электропривода усилий. ,

Цель изобретения состоит в повышении

0 надежности и быстродействия Путем переключения режимов коммутации без остановов шагового электропривода.

Поставленная цель достигается тем, что в электропривод с устройством обнаруже5 ния отказов, содержащий шаговый электродвигатель, блок управления коммутацией фаз, к входам которого подключены шина включения шагового электродвигателя, шины .тактовых импульсов, реверса и первая

0 выбора режима коммутации, устройство обнаружения отказов составлено из блока синхронизации, первого и второго триггеров, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, четырех элементов И, двух элементов ИЛИ с

5 объединенными первыми входами, первого и второго кольцевых реверсивных сдвиговых регистров, одновибратора, мультиплексора и блока сравнения кодов, выход которого соединен с входом блокировки

0 блока управления, первая группа входов блока сравнения подключена к выходам блока управления коммутацией фаз и объе- / динена с разрядными входами записи первого кольцевого реверсивного сдвигового

5 регистра, вход разрешения записи которого связан с выходом одновибратора и объединен с вхо дом разрешения записи второго кольцевого реверсивного сдвигового регистра, разрядные входы записи которого

0 подключены со сдвигом на один разряд к выходам блока управления коммутацией фаз, вход реверса связан с шиной реверса и объединен с информационным входом первого триггера, входом реверса первого коль5 цевого реверсивного сдвигового регистра и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, тактовый вход которого объединен с первыми входами первого и второго элементов И, тактовым входом второго триггера и подключен к импульсному выходу блока

синхронизации, первый вход которого объединен с входом одновибратора и связан с шиной включения двигателя, второй вход соединен с шиной тактовых импульсов, а потенциальный выход соединен с входом стробирования блока сравнения кодов, вторые входы сравнения которого подключены к выходам мультиплексора, первые и вторые входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго кольце- вых реверсивных сдвиговых регистров, адресный вход объединен с первым входом третьего элемента И и подключен к прямому выходу второго триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом четвер- того элемента И, дополнительно введены вторая шина выбора режима коммутации, подключенная к дополнительному входу блока управления коммутацией фаз, устройство обнаружения отказов снабжено треть- им элементом ИЛИ, а второй триггер указанного устройства выполнен в видеЗК- триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены со вторыми входами соответственно первого и второго элемен- тов ИЛИ, объединенные первые входы кото- рых подключены к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ третьи входы объединены и связаны с выходом третьего элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соответственно подключены к первой и второй шинам выбора режима коммутации и объединены с К- и 3-входами второго триггера, вход установки в нулевое состояние которого подключен к выходу одновибратора и объединен с входом установки в единичное состояние первого триггера и четвертыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены со вторыми входами соответственно первого и второго элементов И, выходы которых подключены к входам сдвига соответственно первого и второго кольцевых реверсивных сдвиговых регист- ров.

На фиг. 1 представлена функциональная схема электропривода с устройством обнаружения отказов; на фиг. 2 приведены эпюры напряжений в узловых точках схемы на выходах элементов и входных шинах, позиционные обозначения которых согласно фиг. 1 указаны в скобках рядом с порядковым номером каждой эпюры напряжений, а на фиг, 3 изображена схема блока сравне- ния кодов.

Электропривод с устройством обнаружения отказов содержит шины 1 включения двигателя (вкл. ШД), 2 тактовых импульсов (такт), 3 реверса, первой и второй 5 шинами выбора режима коммутации (режим 1 и режим 2), подключенными ко входам блока 6 управления коммутацией фаз, выходы которого связаны с соответствующими фазами шагового двигателя 7, устройство обнаружения отказов состоит из блока 8 синхронизации, первого9 и второго 10 кольцевых реверсивных сдвиговых регистров, первого 11, второго 12, третьего 13 и четвертого 14 элементов И, первого 15, второго 16 и третьего 17 элементов ИЛИ, одновибрато ра 18. блока 19 сравнения кодов, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, первого 21 и второго 22 триггеров и мультиплексора 23, адресный вход которого (А) подключен к прямому выходу второго триггера 22, первые (1) и вторые (2) входы мультиплексора 23 соединены с выходами соответственно первого 9 и второго 10 кольцевых реверсивных сдвиговых регистров, входы реверса которых подключены к шине 3 реверса, входы разрешения записи (Е) соединены с выходом одновибратора 18, входы сдвига (С) подключены к выходам соответственно первого 11 и второго 12 элементов И, первые входы которых объединены с тактовыми входами первого 21 и второго 22 триггеров и подключены к импульсному выходу блока 8 синхро- низации, вторые входы соединены с выходами соответственно первого 15 и второго 16 элементов ИЛИ, первые входы которых объединены и связаны с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, первый вход которого объединен с информационным входом первого триггера 21 и подключен к шине 3 реверса, второй вход соединен с инверсным выходом первого триггера 21, вход установки в единичное состояние которого объединен с входом установки в нулевое состояние второго триггера 22, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к первым входам третьего 13 и четвертого 14 элементов И а также к вторым входам первого 15 и второго 16 элементов ИЛИ, третьи входы которых объединены и связаны с выходом третьего элемента ИЛИ 17, входы которого соединены с выходами третьего 13 и четвертого 14 элементов И, вторые входы которых соответственно подключены к первой 4 и второй 5 шинам выбора режима коммутации и объединены с К- и J-входами второго триггера 22. вход установки в нулевое состояние которого объединен с четвертыми входами первого 15 и второго 16 элементов ИЛИ и подключен к выходу одно- вибратора 18, вход которого подключен к шине 1 включения двигателя и объединен с первым входом блока 8 синхронизации второй вход которого связан с шиной 2 тактовых импульсов, а потенциальный выход соединен с входом стробирования блока 19 сравнения кодов, выход которого подключен к входу блокировки блока б управления коммутацией фаз, первые входы (А) сравнения подключены к соответствующим выходам блока б и соединены с разрядными входами записи первого кольцевого реверсивного сдвигового регистра 9, первый разрядный вход записи второго кольцевого реверсивного сдвигового регистра 10 подключен к шине Еп высокого потенциала, а к второму и последующим разрядным входам записи этого регистра подключены со сдвигом на один разряд вправо соответствующие разрядные входы записи первого регистра 9 (т.е. первый ко второму и т.д., за исключением последнего входа записи первого регистра 8. подключенного к общей шине), вторые входы (В) сравнения блока 19 сравнения кодов соединены с выходами мультиплексора 23. Блок 19 сравнения кодов (см. фиг. 3) может быть выполнен на одном базовом элементе 24 сравнения кодов, элементе 3 ИЛИ-НЕ 25 со стробирова- нием и элементах ИЛИ-НЕ 26 и И 27 с числом входов, равным числу фазных обмоток шагового двигателя. Входы элементов ИЛИ-НЕ 26 и И 27 объединены при этом попарно между собой и связаны с первыми входами А сравнения элемента 24 сравнения кодов, подключенными к выходам блока 6, вторые входы В элемента сравнения кодов соединены с выходами мультиплексора 23, выходы элемента 24 сравнения кодов, элементов ИЛИ-НЕ 26 и И 27 подключены ко входам элемента 3 ИЛИ-НЕ 25 со строби- рованием, вход стробирования которого связан с потенциальным выходом блока 8 синхронизации, а выход подключен к входу блокировки блока 6. Вход блокировки может быть организован путем объединения его по ИЛИ с входом блока б, подключенным к шине 1 включения двигателя.

Блок 8 синхронизации состоит из элемента 2 ИЛИ. двух последовательно соединенных одновибраторов и RS-триггера, прямой выход которого является потенциальным выходом блока 8, установочные входы подключены к выходу второго однговибратора и выходу элемента 2 ИЛИ, связанному также с входом первого одно- вибратора, выход которого является импульсным выходом блока 8, первым и вторым входами которого являются входы элемента 2 ИЛИ, работающего в инверсной логике.

Первый 11 и второй 12 элементы И, а также первый 15 и второй 16 элементы ИЛИ описываемого ниже конкретного варианта

исполнения устройства работают в инверсной логике, вто время как третий 13, четвертый 14 элементы И и третий элемент ИЛИ 17, а также входящие в состав блока 19 элемент 3 ИЛИ со стробированием, элемент ИЛИ-НЕ 26 и элемент И 27 являются элементами положительной логики.

Устройство работает следующим образом.

0 В начальный момент времени Т1 (фиг. 2) при запитывании устройства и шагового электропривода на шину 1 включения двигателя (эпюра 24) подается сигнал низкого уровня, обеспечивающий блокировку блока

5 6 управления коммутацией фаз с обесточи- ванием обмоток шагового двигателя 7. Поступая одновременно на первый вход блока 8 синхронизации, сигнал низкого уровня с шины 1 обуславливает появление на потен0 циальном выходе блока 8 синхронизации сигнала низкого уровня (эпюра 25), блокирующего работу блока 19 сравнения кодов с установлением на его выходе сигнала высокого уровня, который является сигналом от-5 сутствия отказа, не препятствующим работе блока 6. , .

На шину 3 реверса (эпюра 26), первую 4 и вторую 5 шины выбора режима коммутации при начальной установке устройства и

0 шагового электропривода также подаются потенциальные сигналы, посредством которых задаются соответственно направление вращения (к примеру, вправо при высоком уровне сигнала на шине 3 реверса) и требу5 емый режим комм утации обмоток шагового двигателя 7. При задании, например, несимметричного режима коммутации на первую 4 и вторую 5 шины выбора режима коммутации подаются потенциальные сигналы вы0 сокого уровня (логические единицы).

После подготовки устройства к работе на шину 1 включения двигателя в момент времени Т2 подается потенциальный сигнал высокого уровня (эпюра 24), разрешающий

5 работу блока 6, который устанавливается в исходное-состояние, обеспечивая при этом и определенное коммутационное состояние шагового двигателя, к примеру, включение в случае четырехфазного шагового двигате0 ля первой его фазной обмотки, соответствующее кодовой комбинации 1000 (1-фазная обмотка включена, 0-обесточена).

По перепаду сигнала на шине 1 включения двигателя, т.е. по его переходу из 0 в 1

5 в момент времени Т2 запускаются одновиб- ратор 18 и блок 8 синхронизации. Одновиб- ратор 18 вырабатывает после запуска (эпюра 27) отрицательный синхроимпульс, устанавливающий первый 21 (эпюра 28, инверсный выход) и второй 22 (эпюра 29, прямой выход) триггеры соответственно в единичное и нулевое состояние (либо эти состояния подтверждаются). Этот же импульс одновременно является сигналом разрешения параллельной записи и поступает на входы разрешения записи первого 9 и второго 10 кольцевых реверсивных сдвиговых регистров. Во время его действия с импульсного выхода блока 8 синхронизации, также запускаемого в момент времени Т2 по перепаду сигнала на шине 1, на тактовые входы первого 21 и второго 22 триггеров, а также на первые входы первого 11 и второго 12 элементов И поступает более короткий отрицательный импульс (эпюра 30), длительность которого определяется временем, необходимым для завершения переходных процессов в блоке 6 и фазных обмотках шагового двигателя 7 при установке исходного коммутационного состояния.

Во время действия выходного импульса одновибратора 18, поступающего на четвертые входы первого 15 и второго 16 элементов ИЛИ, на выходах этих элементов независимо от состояния остальных входов присутствуют сигналы низкого уровня, разрешающие прохождение отрицательного импульса с импульсного выхода блока 8 синхронизации через первый 11 и второй 12 элементы И (эпюры 31 и 32 соответственно) на входы сдвига- первого 9 и второго 10 кольцевых реверсивных сдвиговых регистров. По окончании этого импульса в момент времени ТЗ данные, присутствующие на разрядных входах записи первого 9 и второго 10 регистров, те. кодовые комбинации 1000 и 1100 соответственно; записываются в регистры 9 и 10, в то время как первый 21 и второй 22 триггеры не меняют своих состояний, оставаясь зажатыми по установоч- ным входам сигналом с выхода одновибратора 18. На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 (эпюра 33) при этом поддерживается сигнал высокого уровня, поступающий на первые входы первого 15 и второго 16 элементов ИЛИ. На втором, третьем и четвертом входах второго элемента ИЛИ 16 после окончания импульса с выхода одновибратора 18 в момент времени Т4 в вышеуказанных условиях (движение вправо, несимметричный режим коммутации) также поддерживаются сигналы высокого уровня, поступающим на его второй вход с выхода второго элемента ИЛИ 16, в то время как первый элемент И 11 продолжает оставаться открытым, так как на второй вход первого элемента ИЛИ 15 поступает сигнал низкого уровня с прямого выхода второго триггера 22 (эпюра 29), Этот же сигнал подается и на адресный вход

мультиплексора 23. обуславливая прохождение через мультиплексор данных с выхода первого регистра 9 на вторые входы сравнения (В) блока сравнения кодов, на 5 первых входах сравнения (А) которого уже присутствует кодовая комбинация (1000), соответствующая исходному коммутационному состоянию шагового двигателя 7, однако сам блок 19 все еще заперт сигналом

0 низкого уровня, поступающим на его вход стробирования с потенциального выхода блока 8 синхронизации. Снятие строба происходит в момент времени Т5 (эпюра 25) с некоторой временной задержкой, необхо5 димой для завершения переходных процессов в первом 9 и втором 10 регистрах при записи или сдвиге данных, а гакже в блоке 19 сравнения кодов.

Равенство кодов на первом (А) и втором

0 (В) входах сравнения блока 19 после снятия строба в момент времени Т5 при отсутствии кодовых комбинаций (0000) и (1111) на первом входе блока 19 обуславливает сохранение сигнала высокого уровня на выходе

5 устройства и тем самым подтверждает отсутствие отказа в работе шагового электропривода после его установки в исходное состояние вплоть до подачи тактового импульса.

0 При подаче отрицательного тактового импульса в момент времени Т6 (эпюра 34) комбинация сигналов на выходах блока 6 изменяется соответственно заданному несимметричному режиму коммутации с до5 полнительным включением второй фазной обмотки двигателя 7 (1100), обуславливая отработку шага вправо. Одновременно по началу тактового импульса, т.е. по его перепаду из 1 в 0 на потенциальном выходе бло0 ка 8 синхронизации выставляется строб, блокирующий работу блока 19 сравнения кодов с поддержанием на его выходе сигнала высокого уровня. По окончании тактового импульса в момент времени Т7 на импульс5 ном выходе блока 8 синхронизации (эпюра 30) начинается формирование отрицательного синхроимпульса, кЪтбрый проходит через открытый первый элемент И 11 на вход сдвига первого регистра 9, обуславливая в

0 момент времени Т8 своим окончанием сдвиг записанных в первом регистре 9 данных вправо и появление кодовой комбинации 0100 на его выходе. По этому же перепаду синхроимпульса подтверждается состояние .

5 первого триггера 21 (эпюра 28), в то время как работающий в счетном режиме второй триггер 22 (эпюра 29) перебрасывается в единичное состояние, что приводит к блокировке первого элемента И 11 и разрешению прохождения отрицательных импульсов через второй элемент И 12, на второй вход которого через второй элемент ИЛИ 16 поступает разрешающий сигнал низкого уровня с инверсного выхода второго триггера 22, На адресный вход мультиплексора 23 при этом подается сигнал высокого уровня, обуславливающий прохождение на вторые входы (В) сравнения блока 19 данных с выхода второго регистра 10, т.е. кодовой комбинации 1100, уже присутствующей при штатной работе шагового электропривода на первых входах (А) сравнения блока 19. Тем самым на выходе блока 19 после завершения переходных процессов и снятия строба в момент времени Т9 по сигналу с потенциального выхода блока 8 синхронизации (эпюра 25) продолжает поддерживаться сигнал отсутствия отказа, разрешающий работу блока 6 управления коммутацией фаз.

После подачи очередного тактового импульса в момент времени Т10 вышеописанный цикл повторяется с той лишь разницей, что синхроимпульс с импульсого выхода блока 8 синхронизации приходит через открытый второй элемент И 12 (эпюра 32) на вход сдвига второго регистра 10, обуславливая своим окончанием сдвиг записанных в этом регистре данных и появление кодовой комбинации 0110 на его выходе, в то время как на вторые входы сравнения блока 19 поступает кодовая комбинация 0100 с выхода первого регистра 9, соответствующая информации на первых входах сравнения блока 19 при штатной работе шагового электропривода. По каждому тактовому импульсу происходит таким образом сдвиг кодовой комбинации в одном из регистров (формирование следующего заданного коммутационного состояния) и сравнение содержимого второго из регистров, равного при штатной работе шагового электропривода фактическому состоянию последнего после прохождения тактового импульса и завершения переходных процессов.

При изменении направления движения путем подачи сигнала низкого уровня на шину 3 реверса и задания тем самым движе- ния влево, к примеру, в момент времени Т11 (эпюра 26) уровни сигналов на входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ становятся одинаковыми и сигнал низкого уровня с выхода этого элемента (эпюра 33, момент времени Т11), поступая на первые входы первого 15 и второго 16 элементов ИЛИ, подтверждает открытое состояние одного из элементов 11, 12 и снимает запрет на прохождение через второй из этих элементов (эпюры 31 и 32) отрицательного сихро- импульса, формируемого на импульсном

выходе блока 8 синхронизации в момент времени Т12 по очередному тактовому импульсу, обусловившему после подачи сигнала реверса отработку шага в обратном

направлении, т. е. влево.

По окончании синхроимпульса в момент времени Т13 данные в обоих регистрах 9 и 10 одновременно сдвигаются в обратном направлении, второй триггер 22 (эпюра 29)

0 переключается (к примеру, в единичное состояние) и на сравнение с выходов соответствующего регистра выдается сдвинутая влево кодовая комбинация, совпадающая с кодовой комбинацией на первых входах

5 сравнения блока 19 при штатной работе шагового электропривода в режиме реверса. Окончанием синхроимпульса в первый триггер 21 (эпюра 28) записывается сигнал низкого уровня с шины 3 реверса и на выходе

0 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 восстанавливается сигнал высокого уровня (эпюра 33, момент времени Т13). Тем самым при подаче последующих тактовых импульсов первый 11 и второй 12 элементы И вновь

5 открываются и запираются поочередно и устройство работает аналогично вышеописанному.

При необходимости перехода на один из симметричных режимов работы, инфор0 мация о котором записана, к примеру, во втором регистре 10, на первую шину 4 выбора режима коммутации в момент времени Т14 без отключения шагового электропривода подают потенциальный сигнал низкого

5 уровня, поступающий на К - вход второго триггера 22 и второй вход третьего элемента И 13, работающего в положительной логике (равно как элемент И 14, а также элемент ИЛИ 17). Если к этому моменту времени

0 второй триггер 22 находится в нулевом состоянии, то высокий уровень сигнала на выходе третьего элемента ИЛИ 17 (эпюра 35) сохранится, так как на оба входа четвертого элемента И 14 поступают сигналы высокого

5 уровня После прохождения очередного тактового импульса коммутационное состояние шагового двигателя 7 при штатной работе будет соответствовать кодовой комбинации на выходе второго регистра 10, вы0 даваемой на сравнение после установки второго триггера 22 в единичное состояние окончанием синхроимпульса в момент времени Т15. В этот же момент времени на первом входе четвертого элемента И 14 ус5 таиавливается сигнал низкого уровня, что ведет к появлению сигнала низкого уровня на выходе третьего элемента ИЛИ 17 и тем самым к деблокированию первого элемента И 11. После прохождения очередного тактового импульса и изменения коммутационного состояния шагового двигателя 7 соответственно заданному симмет ричнЬ мУ рёж йму коммутации (12-23-34-41-12... в случае четы- рехфазного двигателя) синхроимпульс, фор- мируемый блоком 8 синхронизации аналогично вышеописанному (эпюра 30, момент времени Т16), не изменит единичное состояние второго триггера 22, но обусловит синхронный сдвиг кодовых комбинаций, записанных в первом 9 и втором 10 регистрах, причем на сравнение вновь будет выдано содержимое второго регистра 10, соответствующее коммутационному Состоянию шагового двигателя при отсутствии сбоев в работе последнего. Благодаря наличию сигнала низкого уровня на выходе третьего элемента ИЛИ 17 синхронный сдвиг данных в обоих регистрах выполняется по каждому синхроимпульсу, На сравнение при этом, однако, выдается содержимое только второго регистра 10, в то время как сдвиг данных в первом регистре 9 обеспечивает возможность перехода на симметричный режим коммутации, информация о котором записана в этом регистре, либо возможность возврата на несимметричный режим коммутации в любой требуемый момент времени без отключения шагового электропривода. При переходе на симметричный режим коммутации, контролируемый с помощью первого регистра 9 (1-2-3-4-1... в случае четырехфазного двигателя), на вторую шину 5 выбора режима коммутации подается сигнал низкого уровня при сигнале высокого уровня на первом шине 4 выбора режима коммутации. В этом случае после прохождения очередного тактового импульса и соответствующего ему синхроимпульса второй триггер 22 установится в нулевое состояние (либо это состояние будет подтверждено), обеспечивая в дальнейшем выдачу на сравнение содержимого только первого регистра 9 при синхронном сдвиге данных во втором регистре 10. Возврат на несимметричный режим коммутации происходит при подаче потенциального сигнала высокого уровня на обе шины выбора режима коммутации.

Если при переходе на симметричный режим коммутации второй триггер 2 уже находится в требуемом для данного режима состоянии, к примеру, в единичном в момент времени Т14, то сигнал низкого уровня на выходе третьего элемента ИЛИ 17 появляется сразу же после задания данного режима (соответствующие ситуации отражены на эпюрах 29.32 и 35 штриховыми линиями), обуславливая синхронный сдвиг данных в обоих регистрах 9 и 10 по первому же синхроимпульсу. В дальнейшем устройство работает аналогично вышеописанному, При любом отклонении от заданного коммутационного состояния, к примеру наличии невключенной фазной обмотки двигателя, 5 которая должна быть включена, при нештатном обесточивании либо закорачивании на шину питания нескольких либо всех фазных обмоток как при движении, так и в режиме стоянки кодовые комбинации на первых и

0 вторых входах сравнения блока 19 будут отличаться друг от друга и после снятия строба на выходе устройства появится сигнал низкого уровня, т.е. сигнал отказа, блокирующий шаговый электропривод и

5 используемый, к примеру, для аварийной сигнализации.

Таким образом, предлагаемый электропривод с устройством обнаружения отказов обладает более высокими надежностью и

0 быстродействием в сравнении с известным техническим решением, обеспечивая переход с одного режима коммутации на другой (в т.ч. с несимметричного на один из симметричных и наоборот) в любой момент време5 ни без останова и обесточивания шагового электропривода, а также последующей его установки в исходное состояние, что особенно важно при отработке перемещений на различных режимах с повышенными тре0 бованиями к быстродействию всей системы в целом.

,Формула изобретения Электропривод с устройством обнару5 жения отказов, содержащий шаговый электродвигатель, блок управления коммутацией фаз, к входам которого подключены шина включения шагового электродвигателя, шины тактовых импульсов и реверса,

0 первая шина выбора режима коммутации, устройство обнаружения отказов составлено из блока синхронизации, первого и второго триггеров, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 1/1ЛИ, четырех элементов И, двух элементов

5 ИЛИ с объединенными первыми входами, первого и вторбго кольцевых реверсивных сдвиговых регистров, одновибратора, мультиплексора и блока сравнения кодов, выход которого соединен с входом блокировки

0 блока управления, первая группа входов блока сравнения подключена к выходам блока управления и объединена с разрядными входами записи первого кольцевого реверсивного сдвигового регистра, вход

5 разрешения записи которого связан с выходом одновибратора и объединен с входом разрешения записи второго кольцевого реверсивного сдвигового регистра, разрядные входы записи которого подключены со сдвигом на один разряд к выходам блока управления коммутацией фаз, вход реверса связан с шиной реверса и объединен с информационным входом первого триггера, входом реверса первого кольцевого реверсивного сдвигового регистра и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, тактовый вход которого объединен с первыми входами первого и второго элементов И, тактовым входом второго триггера и подключен к импульсному выходу блока синхронизации, первый вход которого объединен с входом одновибратора и связан с шиной включения двигателя, второй вход соединен с шиной тактовых импульсов, а потенциальный выход соединен с входом стробирования блока сравнения кодов, вторые входы сравнения которого подключены к выходам мультиплексора, первые и вторые входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго кольцевых реверсивных сдвиговых регистров, адресный вход объединен с первым входом третьего элемента И и подключен к прямому выходу второго триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, отличающий тем что, с целью повышения надежности и быстродействия путем переключения режимов

коммутации без остановов шагового электропривода, электропривод снабжен второй шиной выбора режима коммутации, подключенной к дополнительному входу блока

управления коммутацией фаз, устройство обнаружения отказов снабжено третьим элементом ИЛИ, а второй триггер указанного устройства выполнен в видеЗК-триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены

с вторыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, объединенные первые входы которых подключены к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третьи входы объединены и связаны с выходом третьего

элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соответственно подключены к первой и второй шинам выбора режима коммутации и объединены с К- и Jвходами второго триггера, вход установки в нулевое состояние которого подключен к выходу одновибратора и объединен с входом установки в единичное состояние первого триггера и четвертыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены с вторыми входами соответственно первого и второго элементов И, выходы которых подключены к входам сдвига соответственно первого и второго кольцевых

реверсивных сдвиговых регистров.

rj 77

T12

Использование: системы управления шаговыми двигателями с любым числом фаз и любым режимом коммутации. Сущность: в электропривод введена вторая шина выбора режима коммутации, подключенная к дополнительному входу блока управления коммутацией фаз, третий элемент ИЛИ, выходом соединенный с третьими входами элементов ИЛИ, а входами - с выходами элементов И. В процессе работы устройство обнуления отказов перенастраивается и привод переключается на новый режим работы с приходом очередного тактирующего импульса без остановки шагового двигателя. Зил.

0U2.2.

Г

В

&

я

я

т-

-.

Ъ 27

Im

Фиг. 3

cmpoff 19

на Имк 6 упро&мм

250

кому/нацией

J