Устройство для управления шаговымэлектродвигателем

ОП ИСАНИЕИ ЗОЬРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликОпубликовано 15.03.81. Бюллетень М 10Дата опубликования описания 25.03.81 пю делам иэобретеиий и открытий(54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯШАГОВЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ Изобретение относится к системам автоматического управления с шаговыми электродвигателями, обеспечивающими управление электродвигателем как в режиме пошагового управления, так и в режиме бесконтактного двигателя постоянного тока.Известно устройство для управленияреверсивным бесконтактным двигателем постоянного тока, содержащее элемент памяти,входы которого подключены к выходам датчика положения ротора, а выходы - к преобразователю на логических элементах 11.Недостатком этого устройства являетсясложность и невозможность реализациирежима пошагового управления,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройсводля управления шаговым электродвигателем,содержащее элемент памяти на двух триггерах, входы синхронизации которых связаныс задатчиком импульсов через элемент И-НЕ,блок режима работы, шины выбора режимаи направления движения 12. 20Недостатками этого устройства являютсяего сложность, возможность возникновениясбоев при переходе от режима самокоммутации к пошаговому управлению. Эти недостатки возрастают в реверсивном варианте, где в случае перехода из самокоммутации в пошаговое управление с изменением направления вращения могут привести не только к невосполнимой потере информации, но и к временной потере устойчивости дискретного привода.Цель изобретения - упрощение и повышение надежности. Указанная цель достигается тем, что блок режима работы содержит два элемента И-ИЛИ-НЕ, первые и третьи входы которых соединены с соответствующими выходами датчика положения, вторые - с шиной прямого направления, четвертые - с шиной обратного направления движения, а выходы - с информационными входами триггеров элемента памяти.Такое выполнение устройства обеспечивает возможность перехода от режима бесконтактного двигателя постоянного тока к режиму пошагового управления и обратно при одновременном уменьшении числа элементов.На чертеже приведена функциональная схема устройства для управления четыре.собмоточным шаговым электродвигателем,Схема содержит электродвигатель 1, ротор которого сопрягается с кодовым диском датчика 2 положения ротора, например фотоэлектрического типа. На кодовом диске нанесены чередующиеся между собой прозрачные и непрозрачные секторы, каждый из которых имеет протяженность, соответствующую половине периода пространственной кривой синхронизирующего момента электродвигателя 1. Осветители и фотоприемники (не показаны) размещены по разные стороны от диска. Фотоприемники смегцсны по дуге друг относительно друга на четверть периода пространственной кривой синхропизирующего момента электродвигателя 1. Они расположены так, что при врагцении ротора и связанного с ним кодового диска в прямом направлении непрозрачные секторы последовательно перекрывают фотоприемники, соединенные соответственно с выходами 3, 4, 5 и 6 датчика 2.Выходы 3, 4, 5 и 6 датчика 2 соединены с первыми и третьими входами логических . элементов И-ИЛИ-НЕ 7 блока 8 режима работы. Вторые и четвертые входы элементов 7 соединены соответственно с шинами прямого 9 и обратного 10 направлений движения, Выходы блока 8 режима работы соединены с информационными входами ) триггеров 11, тактируемых уровнем. Элемент 12 памяти включает в себя два триггера 11. Входы синхронизации триггеров 1 объединены и связаны через логический элемент И НЕ 13 с шиной 14 тактов и шиной 5 выбора режима. Прямые и инверсные вы.соды трип еров 11 соединены с выходными шинами 6, 17, Г 8 и 19.Устройство работает следующм образом Принимаем, что на шину 9 подан потенциал логической 1, а на шины 10 и 15 логического 0. При этом логическая 1 поступает на вторые входы элементов 7 и входы синхронизации триггеров 11, разрешая прохождение сигналов с выходов 3 и 4 датчика 2 через блок 8 режима работы и элемент 12 памяти на выходные шины 16, 17, 18 и9 устройства. Если ротор электродвигателя 1 находится в положении, при котором на выходах 3 и 4 датчика 2 устанавливаются потенциалы логического 0, то на выходных шинах 16, 17, 18 и 19 одновременно устанавливается комбичация логических сигналов 1100. Г 1 ри этом обеспечивается включение обмоток управления двигателя (не показаны), приводяшее к перемещению ротора электродвигателя 1 и связанного с ним датчика 2 в прямом направлении. Перемегцение последнего приводит к изменению потенциала на выходе 3 датчика 2.Новая комбинация логических сигналов на выходах 3 и 4 вызывает появление на 5 1 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 выходных шинах 6, 7, 8 и 19 комбинации логических сигналов 0110. Г 1 ри этом включаются обмотки управления электродвигателя 1, обеспечивающие дальнейшее движение его ротора в прямом направлении. Последуюгцая работа устройства при движении в прямом направлении происходит аналогично описанному. На выходах 3 и 4 датчика 2 происходит следующая смена комбинаций логических сигналов 00-10-11-01-00 и т. д., а на выходных шинах 16, 17, и 19 - 1100-0110-0011-1001 и т. д., что соответствует врашению ротора электродвигателя 1 при парной иоммутации в прямомаправлении.Если потенциалы на шинах 9 и 10 направлений сменить на обратные, то потенциал логической 1 шины 10 разрешает прохождение сигналов с выходов 6 и 5 датчика 2 через блок 8 выбора режима. Это эквивалентно развороту кодового диска датчика 2 относительно ротора электродвигателя 1 на угол, равный половине периода пространственной кривой синхронизирую- щего момента, и ведет к смене знака вращаюшего момента, приложенного к ротору электродвигателя. В резульгате происходит изменение направления врашения ротора электродвигателя 1 и на выходах 5 и 6 датчика 2 устанавливается смена комбинаций логических сигналов 00-01-11-10-00 и т. д., а на выходных шинах 16, 17, 18 и 19 - 1100-1001-0001-0110-100 и т. д.Для остановки элсктродвигателядостаточно подать на инины 14 и 5 потенциал логической 1. При этом на входы синхронизации триперов 11 поступает логический 0. В элементе 2 памяти фиксируется последняя комбинация сигналов. Включение обмоток управления электродвигателя 1 остается постоянным независимо от сигналов с датчика 2. Остановка электродвигателяможет осуществляться также подачей на шины 9 и О одинаковых потенциалов (либо логических О, либо 1).При реализации режима пошагового управления на шины 9 и 1 О направлений подастся комбинация потенциалов, соответствующая требуемому направлению движения, на шину 15 потенциал логического 0, а на шину 14 тактов - последовательность коротких отрицательных импульсов от задатчика импульсов (не показан). В этом режиме информация от датчика 2 проходит на выходные шины 6, 17, 18 и 19 не сразу, а лишь при поступлении очередного тактового импульса. В промежутках между импульсами инсрормация на выходных шинах 16, 17, 18 и 9 нс изменяется и, если пошаговому управлению предшествует режим самокоммутации, то в эти промежутки торможение ротора электродвигателя 1.Поэтому переход с режима самокоммутации на пошаговое управление 1 с более низкой частотой вращения) осуществляется плавно,813656 10 Формула изобретения Зинина пвпапн 3 Составитель 3. ГоТехред А. БойкасТираж 730арственного комитзобретений и от- 35, Раушскаят, г. Ужгород, у рни Корректор Л. ИПодписноеСССРй дактор Е. Дорошек аз 415/73 ВНИИПИ Госудпо делам и113035, Москва, Ж Филиал ППП Патен етарытнабП 4/5 ктная, 4без слоев за счет автоматической синхронизации движения ротора путем. использования в качестве распределителя датчика 2. Непрерывное вращение двигателя в режиме самокоммутации заменяется последовательностью дискретных шагов. Как при пошаговом управлении, так и в режиме само- коммутации электродвигатель 1 работает при неизменном алгоритме коммутации. Устройство для управления шаговым электродвигателем с датчиком положения ротора, содержащее элемент памяти на двух триггерах, входы синхронизации которых связаны с задатчиком импульсов через элемент И-НЕ, блок режима работы, шины выбора режима и направления движения,отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, блок режима работы содержит два элемента И-ИЛИ-НЕ, первые и третьи входы которых соединены с соответствующими выходами датчика по ложения, вторые - с шиной прямого направления, четвертые - с шиной обратного направления движения, а выходы - с информационными входами триггеров элемента памяти. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе