Устройство для управления шаговым приводом

(51)4 С 05 В 19/40, 1/26 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ У 21.Шаталов 4147968,ик. 1979.14498,опублик. 98 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(56) Патент США )кл. 318-685, опублПатент США В 44кл. С 05 В 19/40,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ПРИВОДОМ(57) Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах управления с шаговым приводом. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и области применения устройства для управле ния шаговым приводом, которая достигается введением новых блоков и функ циональных связей, обеспечивающих управление шагового привода как число-импульсным кодом, так и аналоговым сигналом. Устройство содержит усилитель-сумматор 1, источник опорного напряжения 2, пороговый элемент 3, элементы И 4, 5 и 6, элементы ИЛИ 7, 8 и 9, генератор 10 импульсов, 1 К-триггер 11, делитель частоты 12, элемент задержки 13, инверторы 14 и 15, реверсивный счетчик 16, цифроаналоговый преобразователь 17, дешифратор 18, блок 19 ключей, блок 20 усилителей мощности и шаговый привод 21. 1 ил.50 Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления с электрическим и электрогидравлическим шагоным приводом, с аналоговым представлением управляющего сигнала.Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей и области применения устройства для управления шаговым приводом.На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства в случае аналогового управления 4-фаэным шаговым двигателем.Устройство содержит усилитель-сумматор 1, источник 2 опорного напряжения, пороговый элемент 3, первый 4, второй 5 и третий 6 элементы И, первый 7, второй 8 и третий 9 элементы ИЛИ, генератор 1 О импульсон, 1 К-триггер 11, делитель 12 частоты, элемент 13 задержки, инверторы 14 и 15, реверсивный счетчик 16, цифроаналоговый преобразователь 17, дешифратор 18, блок 19 ключей, блок 20 усилителей мощности и шаговый привод 21. Импульсы генератора О через элемент И 6, элемент ИЛИ 9 и один из элементов И 4 или 5 поступают на счетные входы счетчика 16. Вьгходные сигналы последнего, соответствующие младшим разрядам, поступают на дешифратор 18, в котором преобразуются в соответствующие комбинации включения фаэных обмоток шагового двигателя. Выходные сигналы дешифратора 18 проходят через блок 19 ключей, блок 20 усилителей мощности и поступают на шаговый привод 21, Выходная информация счетчика 16 через преобразователь 17 поступает на вычитающий первый вход усилителя-сумматора 1, на другие входы которого подаются управляющий и опорный сигналы соответственно.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии при отсутствии входного сигнала число в реверсивном счетчике 16 импульсов соответствует половине его полной емкости, и на выходе цифроаналогового преобразователя присутствует сигнал, равный опорному напряжению на входе усилителя-сумматора. Нулевому состоянию младших разрядов счетчика 16 соответствует определенное состояние выходов дешифратора 18, например, соотнетствующих первой и второй включенным фазным обмоткам шагового привода 21.При появлении управляющего сигнала на входе усилителя-сумматора 1 на выходе последнего формируется разностный сигнал (рассогласование), который может быть как положительной полярности, так и отрицательной. Пороговый элемент 3 реализует трехпозиционную релейную характеристику. На первом выходе порогового элемента 3 логическая единица формируется в случае превышения положительным сигналом рассогласования заданного порогоного значения, а на втором выходев случае преньппения модулем отрицательного сигнала рассогласования того же порогового значения. Таким образом, н зависимости от знака рассогласования счетные импульсы, формируемые генератором 1 О через элементыИ 4 или 5, проходят на вход суммирования или вычитания соответственно.Разрешение прохождения счетных импульсов формируется элементом ИЛИ 7при наличии хотя бы одной логической"1 на выходе порогового элемента 3.При этом первый счетный импульс, следующий сразу же после появления логической п 1 п на выходе элемента ИЛИ7, проходит через элемент И 6, поскольку 1 К-триггер 11 в течение действия данного импульса сохраняетединичное состояние на инверсном выходе, которое обеспечивает наличие логической "1" на третьем входе элемента И 6.По заднему фронту первого счетного импульса 1 К-триггер устанавливается по инверсному выходу в нулевое состояние, на третьем входе элемента И 6 также логический "0". Прохождение импульсов от генератора 10 импульсов через элемент И 6 запрещается, и на счетчик 16 поступают импульсы с делителя 12 частоты через элемент ИЛИ 9 и элементы И 4 или 5.Коэффициент деления делителя 12 частоты устанавливается так, что на реверсивный счетчик 16 поступают импульсы с частотой, равной рабочей частоте шагового привода,Под действием поступающих на счетчик 16 импульсов содержимое последнего увеличивается (или уменьшается) до тех пор, пока соответствующее ему выходное напряжени цифроаналогового3 131594 преобразователя 17 не сравняется с управляющим сигналом на входе усилителя-сумматора 1. На выходах порогового элемента 3 устанавливаются логические "О". На первом входе элемента И 6 также логический "О", а на входе обнуления делителя 12 частоты - логическая "1", вследствие чего формирование счетных импульсов прекращается.В процессе пересчета младшие раз ряды счетчика 16 изменяют свое состояние, которое с помощью дешифратора 18 преобразуется в соответствующие комбинации включенных фаэных обмоток шагового двигателя. На чертеже 15 показан пример реализации дешифратора для 4-фазного двигателя с парной коммутацией. Порядок переключения, а следовательно, и направление перемещения шагового двигателя соответствуют направлению счета реверсивного счетчика 16.Таким образом, реализуется следящий режим работы шагового привода. Элементы 13, 15 и 19 служат для уста.новки устройства управления шаговым двигателем в исходное состояние при включении питания. Блок ключей совместно с элементом 13 задержки обеспечивают отключение шагового привода 30 на время переходного процессаУстановка в исходное состояние происходит следующим образом.При включении питания на время, определяемое элементом задержки 13, 35 на выходе инвертора 15 удерживается логическая "1", на третьем входе элемента И 6 также логическая "1", и на входы счетчика 16 поступают импульсы высокой частоты. Счетчик 16 с боль шой скоростью устанавливается в исходное состояние, определяемое источником 2 опорного напряжения. После этого на выходе элемента 13 задержки устанавливается логическая "1", на 45 выходе инвертора 15 - логический "О", ключи блока 19 замыкаются и шаговьгй привод подключается к устройству, которое к данному моменту времени установлено в исходное состояние. При 50 число-импульсном управлении управляющими входами устройства являются первые входы элементов И 4 и 5.Формула изобретения 55Устройство для управления шаговымприводом, содержащее дешифратор,1 4блок усилителей мощности по числуфаз шагового двигателя, генератор импульсов, первый, второй и третий элементы И, реверсивный счетчик, первыйи второй входы которого подключены квыходам соответственно первого и второго элементов И, выходы младших разрядов реверсивного счетчика подключены к входам дешифратора, выходыблока усилителей мощности являютсявыходами устройства, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства для управления шаговым приводом, в него введены блок ключей,цифроаналоговый преобразователь, 1 Ктриггер, первый, второй и третийэлементы ИЛИ, первый и второй инверторы, элемент задержки, делитель частоты, источник опорного напряжения,усилитель-сумматор и пороговый элемент, первый и второй выходы которого подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И и через первый элемент ИЛИ - кпервому входу третьего элемента И, квходу первого инвертора и 1-входу1 К-триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом второгоэлемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И, второй вход которого соединенс выходом генератора импульсов, Свходом 1 К-триггера и входом делителячастоты, вход обнуления которого соединен с выходом инвертора и К-входом1 К-триггера, причем второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходомвторого инвертора, вход которого соединен через элемент задержки с шинойпитания и непосредственно - с управляющим входом блока ключей, выходыкоторого соединены с входами блокаусилителей мощности, а входы - с выходами дешифратора, выходы делителячастоты и третьего элемента И соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ,выход которого соединен с вторымивходами первого и второго элементовИ, третьи входы которых соединенысоответственно с инверсными выходамипрямого и обратного переносов реверсивного счетчика, разрядные выходыкоторого через цифроаналоговый преобразователь соединены с первым входомусилителя-сумматора, второй вход которого является входом устройства,135941 третий вход усилителя-сумматора соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход - с входом порогового элемента. Составитель Е,ВласовТехред Л,Олийнык Корректор С.Шекмар Редактор И.Горная Заказ 2359/49 Тираж 863 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4