Распределитель импульсов для управления шестифазным шаговым двигателем Советский патент 1993 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 состояний и помеховых сигналов на выходах распределителя.

На чертеже представлена схема распределителя импульсов для управления шести- фазным шаговым двигателем.

Распределитель импульсов для управления шестифазным шаговым двигателем содержит шину 1 ход/стоп, кодовый за- датчик 2, четырехразрядный двоичный счетчик 3 с тактовым входом 4 и входом 5 реверса, элемент И-НЕ 6, первый 7 и второй 8 инверторы, триггер 9, блок 10 задания режимов коммутации, первый 11, второй 12, третий 13, четвертый 14, пятый 15 и шестой 16 мультиплексоры, выходы которых являются выходами распределителя, первый ин- формационныйвход первого

мультиплексора 11 соединен со вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым информационными входами соответственно второго 12, третьего 13, четвертого 14, пятого 15 и шестого 16 мультиплексоров, второй, третий, четвертый, пятый и шестой информационные входы первого мультиплексора 11 подключены по кольцевой схеме аналогично информационному входу к соответствующим информационным входам второго 12, третьего 13, четвертого 14, пятого 5 и шестого 16 мультиплексоров, седьмой и восьмой информационные входы у каждого из мультиплексоров 11-16 объединены соответственно с первым и шестым информационными входами этого же мультиплексора, второй информационный вход первого мультиплексора 11 связан с общей шиной, а его первый, третий, четвертый, пятый и шестой информационные вхо- .ды соединены с соответствующими информационными выходами блока 10 задания режимов коммутации, информационные входы которого подключены к выходам кодового задатчика 2, вход управления связан с шиной 1 ход/стоп, вход для задания тактности коммутации соединен с выходом

первого разряда четырехразрядного двоичного счетчика 3, вход разрешения счета которого подключен к управляющему выходу блока 10 задания режимов коммутации, выходы второго, третьего и четвёртого разря- дов соединены соответственно с первыми (А), вторыми (В) и третьими (С) адресными входами мультиплексоров 11-16, первый вход предварительной установки подключен ко входу 5 реверса м объединен с входом первого инвертора 7, выход которого связан с вторым и четвертым входами предварительной установки четырехразрядного двоичного счетчика 3, третий вход предварительной установки которого сое- динен с общей шиной, тактовый вход 4 объединен с входом второго инвертора 8, выход которого подключен к тактовому входу триггера 9, выход которого соединен с входом записи информации (Е) четырехразрядного двоичного счетчика 3, выходы третьего и четвертого разрядов которого подключены ко входам элемента И-НЕ б, выход которого связан с информационным входом триггера 9....

Устройство работает следующим образом.

При включении и подготовке распреде- лителя к работе на шине 1 ход/стоп устанавливается сигнал низкого уровня; четырехразрядный двоичный счетчик 3 обнуляется, триггер 9 устанавливается в единичное состояние (установочные цепи стандартны и на чертеже не отражены), а в кодовом задатчике 2 набирается ненулевой код требуемого режима коммутации, Блок 10 задания режимов коммутации преобразует поступающий на его информационные входы код режима в соответствующую совокупность потенциальных сигналов, подава- емую на информационные входы мультиплексоров 11-16.

На управляющем выходе блока 10 задания режимов коммутации при наличии сиг- нала низкого уровня на шине 1 ход/стоп (либо при набранном нулевом коде в кодовом задатчике 2) присутствует сигнал низкого уровня, поступающий на вход разрешения счета четырехразрядного дво- ичного счетчика 3 и блокирующий счет при подготовке распределителя к работе, Блокировка четырехразрядного двоичного счетчика 3 путем подачи сигнала низкого уровня на шину 1 ход/стоп либо набором нулево- го кода в кодовом задатчике 2 может быть использована и в процессе работы для реализации режимов соответственно фиксиро-1 ванной стоянки шагового двигателя либо стоянки с обесточенными обмотками при

сохранении информации о положении вала двигателя.

После подготовки распределителя к работе на шину 1 ход/стоп подается потенциальный сигнал высокого уровня. На управляющем выходе блока 10 задания режимов коммутации при этом появляется разрешающий сигнал высокого уровня и четырехразрядный двоичный счетчик 3 начинает отсчитывать поступающие на его тактовый вход 4 отрицательные тактовые импульсы, увеличивая либо уменьшая свое содержимое на единичку с каждым тактовым импульсом соответственно при высоком или низком уровне сигнала-на входе 5 реверса. Если при подготовке распределителя к работе в кодовом задатчике 2 был набран один из четырех возможных двенад- цатитактных режимов коммутации, то уро- вень сигнала, поступающего с соответствующего информационного выхода блока 10 на третий информационный вход первого мультиплексора 11 и связанные с ним информационные входы остальных мультиплексоров 12-16, будет изменяться с каждым тактовым импульсом соответственно уровню сигнала на выходе первого разряда четырехразрядного двоичного счетчика 3. При наборе одного из пяти возможных шеститактных режимов коммутации уровень сигнала на указанном информационном выходе блока 10 не изменяется в процессе отработки перемещений, оставаясь все время низким либо высоким.

На выходах второго, третьего и четвертого разрядов счетчика 3 при подаче тактовых импульсов, после разрешения счета формируется двоичный код, изменяющийся по каждому второму тактовому импульсу. Поступая на соответствующие адресные входы мультиплексоров 11-16, этот код обеспечивает поочередную выборку информационных входов мультиплексоров, сигналы на которых сформированы блоком 10 задания режимов коммутации при поддержании сигнала низкого уровня на втором информационном входе первого мультиплексора 11 и связанных с ним информационных входах остальных мультиплексоров 12-1G. С изменением адресного кода меняется и комбинация сигналов на выходах мультиплексоров 11-16, обеспечивая тем самым поочередное подключение фазных обмоток шагового двигателя по каждому такту при двенадцатитактной коммутации либо по каждому второму такту при выборе одного из шеститактных режимов коммутации.

Каждый из подаваемых на вход 4 отрицательных тактовых импульсов одновременно проходит на тактовый вход триггера 9 через второй инвертор 8, записывая своим началом (перепадом из 0 в 1 на выходе второго инвертора 8)в триггер 9 уровень сигнала с.его информационного входа, т.е. с выхода элемента И-НЕ 6. Если четырехразрядный двоичный счетчик 3 работает, к примеру, в прямом счете, то высокий уровень сигнала на выходе этого элемента, перезаписываемый началом следующего тактового импульса в триггер 9, будет поддерживаться до тех пор, пока состояние счетчика 3 не станет равным 12, т.е. вплоть до прохождения двенадцатого тактового импульса. После подачи двенадцатого тактового импульса на выходах третьего и четвертого разрядов счетчика 3 появятся сигналы высокого уровня, обуславливающие формирование сигнала низкого уровня на информационном входе триггера 9 и установку вала шагового двигателя в исходное состояние, соответствующее пулевому адресному коду с выборкой первых информационных входов мультиплексоров 11-16, соединенных седьмыми информационными входами, считываемыми при подаче уровня логического нуля с выхода второго разряда счетчика 3 на младший адресный вход (А) каждого из мультиплексоров 11-16 и уровней логических единиц на старшие адресные входы (В и С) этих мультиплексоров.

Началом следующего, т.е. тринадцатого, тактового импульса в триггер 9 записывается сигнал низкого уровня, разрешающий запись информации в четырехразрядный счетчик 3. С учетом инверсии сигнала на первом инверторе 7 в первый разряд счетчика 3 при прямом счете практически по началу тринадцатого тактового им- пульсазаноситсяединичка,

обуславливающая отработку шага при две- нздцатитактных режимах коммутации либо не влияющая на положение вала двигателя при шеститактных режимах, в то время как на выходе элемента И-НЕ б восстанавливается сигнал высокого уровня, а на адресные входы мультиплексоров 11-16 подается нулевой код, идентичный по своему действию коду, сформированному счетчиком 3 после подачи двенадцатого тактового импульса.

По окончании тринадцатого тактового импульса содержимое счетчика 3 не меняется, так как его тактовый вход заблокирован сигналом низкого уровня по входу разрешения записи информации. Очередная единичка занесется в счетчик 3 окончанием четырнадцатого импульса после снятия сигнала разрешения записи, т.е. после того, как по началу этого импульса в триггер 9

запишется сигнал высокого уровня с выхода элемента И-НЕ 6 м счетчику 3 вновь будет разрешен счет. В дальнейшем вышеописанный процесс с корректней перезаписью ин- 5 формации з счетчик 3 после прохождения каждого двенадцатого тактового импульса повторяется, обеспечивая формирование адресного кода без каких-либо просечек и прорезок на выходах распределителя,

0 При изменении направления движения путем подачи сигнала низкого уровня на вход 5 реверса четырехразрядный двоич- ный счетчик 3 начинает работать в режиме вычитания. По окончании первого тактового

5 импульса после достижения нулевого состояния на всех разрядных выходах счетчика 3 появятся уровни логических единиц, что соответствует коду числа 15. На информационном входе триггера 9 устанавливается

0 сигнал низкого уровня, записанный в триггер 9 по началу второго тактового импульса. В счетчик 3 при этом будет занесен код числа 10, что ведет к появлению сигнала низкого уровня кс выходах первого разряда

5 (отработка шага при двенздцзтмтактпом режиме коммутации) и третьего разряда. Сигнал высокого уровня на выходе элемента И-НЕ б восстанавливается, а подаваемый при этом на адресные входы.мультиплексо0 ров 11-16 код (101) подтверждает выборку шести информационных входов, считываемых идентично предшествующему состоянию счетчика 3, когда на все адресные входы мультиплексоров 11-16 подавались

5 уровни логических единиц (111), обеспечивающие передачу из выходы распределителя сигналов с восьмых информационных входов, связанных с шестыми информационными входами в каждом из мультиплексо0 ро з. По началу третьего тактового импульса блокировка счета снимается и содержимое счетчика 3 вновь начинает уменьшаться на единичку с каждый тактовым импульсом вплоть до достижения нулевого состояния,

5 после чего вышеописанный процесс повторяется. Тем самым и в режиме вычитания, т.е. ппм отработке перемещений е обратном направлении, комбинация выходных сигналов также меняется корректно, без просечек

0 на выходах мультиплексоров при использовании состояния 15 счетчика 3, работающего в режиме пересчета на 12, в качестве штатного состояния.

Таким образом, предлагаемый распре5 делитель импульсов для управления шести- фазным шаговым двигателем имеет, в . сравнении с известным техническим решением, более высокую надежность благодаря использованию присущих прототипу избыточных состояний счетчика D качестве штатных рабочих состояний и исключению поме- ховых сикнэлов, в т.ч. синхронных помех, на выходах распределителя, причем как перезапись информации в четырехразрядный двоичный счетчик для обеспечения корректного пересчета на 12, так и формирование, адресного кода выполняется в распределителе по тактовым импульсам.

Формулаиз обретения Распределитель импульсов для управления шестифазным шаговым двигателем, содержащий кодовый задатчик, четырехразрядный двоичный счетчик с тактовым входом и входом реверса, элемент И-НЕ, шесть мультиплексоров и блок задания режимов коммутации, информационные 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, пятыми шестым информационными входами соответственно второго, третьего, четвертого, пятого и шестого мультиплексоров, второй, третий, четвертый, пятый и шестой информационные входы первого мультиплексора подключены к соответствующим информационным входам второго, третьего, четвертого, пятого и шестого мультиплексоров по кольцевой схеме аналогично первому информационному входу первого мультиплексора, второй инфор-. мационный вход первого мультиплексора

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 вход предварительной установки которого объединен с входом реверса, третий вход предварительной установки связан

с общей шиной, выходы третьего и четвертого разрядов подключены к входам элемента И-НЕ, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения избыточных состояний и помеховых сигналов на выходах распределителя, в него введены триггер, первый и второй инверторы, входы которых соединены соответственно с входом реверса и тактовым входом четырехразрядного двоичного счетчика, второй и четвертый входы предварительной установки которого подключены к выходу первого инвертора, выход второго инвертора соединен с тактовым входом триггера, информационный вход которого

соединен с выходом элемента И-НЕ, а выход - с входом записи информации четырехразрядного двоичного счетчика, седьмой и восьмой информационные входы каждого мультиплексора объединены соответственно с первым и шестым информационным входами этих же мультиплексоров.

Использование: в шаговом электропроводе на базе шестифазного двигателя, Сущность: распределитель из кодового задатчика, четырехразрядного двоичного счетчика с тактовым входом и входом реверса, элемента И-НЕ, инверторов, триггера, блока задания режимов коммутации, шести мультиплексоров позволяет повысить надежность путем исключения избыточных состояний и помеховых сигналов на выходе. 1 ил.