Устройство для двухрежимного управления шаговым двигателем

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСГ 1 УБЛИН Ю Ш 1 4 Н 02 Р 8/О ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСА ОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Совместное кого комму ре с неизм суммируют 2-2 И-ИЛИ-Н 8)ельство СССР8/00, 1984.ство СССР/00, 1980,ным триггер ное функцио счетного тр ментов 2-2 И воляет запо ИНОГОМ е симметр бмоток, п режима ком происходит ботки полу шение точи тс элект иводу жност ект и н дан пр 4 й 8 Ю(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУХРЕ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЬК ДВИГАТЕ(57) Изобретение отно технике, к шаговому э Цель состоит н повыше и точности отработки одного режима на другой, использование экономнчесатора на сдвиговом регистняюшейся циклограммой илогических элементов12-15, управляемых счет" ом 2, обеспечивает надежнирование, Применение иггера 2 и логических зле- -ИЛИ 7 и 2 И-НЕ 3-6 позминать симметричное или чное включение фазовых этому переход от одного мутирования фаэ на другой без потери и лишней отрашага, чем достигается повыости. 3 ил.1 13634Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в шаговом электроприводе.Цель изобретения - повышение надежности и точности отработки задания при переходе с одного режима на другой.На фиг.1 представлена функциональ О ная схема устройства для двухрежимного управления применительно к четырехфазному шаговому двигателю; на фиг,2 - электрическая схема подключения усилителей; на фиг,3 - то же, 1 пример,В устройстве для двухрежимного управления шаговым двигателем (фиг.1), тактовые входы сдвигового регистра 1 и,счетного триггера 2 соединены соответственно с выходами первого логического элемента 2 И-НЕ 3 и второго логического элемента 2 И-НЕ 4. Первый прямой и второй инверсный выходы 25 триггера 2 соединены соответственно с первыми входами третьего логичес,кого элемента 2 И-НЕ 5 и четвертого логического элемента 2 И-НЕ 6. Выходы логических элементов 5 и 6 соединены Зо соответственно с первым и третьим входами логического элемента 2-2 И-ИЛИ 7. Первые входы логических элементов 3 и 4 соединены с тактовой айной 8. Второй вход логического элемента 3 соединен с выходом логического элемента 7. Вторые входы логических элементов 4,5 и 6 соединены с шиной режима коммутации 9, Потенциальная шина прямого хода 10 соеди О нена со входом сдвига "влево" регистра и вторым входом логического элемента 7, Потенциальная шина обратного хода 11 соединена со входом сдвига вправо регистра 1 и четвертым 45 входом логического элемента 7. Первые и вторые входы логических элементов 2-2 И-ИЛИ-НЕ 12 - 15 объединены и соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым вы- БО ходами регистра 1Третьи входы логических элементов 12 - 15 соединены соответственно с четвертым, первым,вторым и третьим выходами регистра 1 а Четвертые входы логических элементов 12 - 15 соединены с первым выходом триггера 2. Выходы логических элементов 12 - 15 соединены со вхо" дами усилителей 16 - 19. Каждый выход упомянутых усилителей подключен к обмотке четырехфазного шагового двигателя 20. Разрядами регистра 1 служат П-триггеры 21 и 22, Логические эле- менты 2-2 И-ИЛИ-НЕ 23 и 24 связывают перекрестными обратными связями выходы разрядов одного с П-входом разряда другого триггера. Счетный триггер 2 выполнен также на В-триггере, в котором "нулевой выход подключен к О-входу.Количествр несимметрично включаемых фазовых обмоток шагового двигателя 20 может быть меньше или большеколичества симметрично включаемых обмоток, Это зависит от выполнения усилителей 16 - 19, которые на выходе могут инвертировать или не инвертировать в входные сигналы управления, На фиг.2 показана электрическая схема подключения усилителей 16 - 19 где для обеспечения достаточного быстродействия включения фаз и поддержания необходимого момента на валу шагового двигателя 20 показана также схема питания. Здесь одни концы фазовых обмоток подключены к источникам питания +Еп, - низкого уровня напряжения, и +Еп - высокого уровня напряжения, другие концы, подключенных к выходам усилителей 16 - 19, соединены с входами логического элемента ИЛИ 25. Выход логического элемента 25 соединен со входом ячейки для форсированного включения к ячейке 26. Шины источников питания +Еп и +Еп- Еп и общий подключены к ячейке 26. Логические элементы 12 - 15 могут быть образованы логическими элементами 2 И-НЕ 27 и 28, выходы которых подключены ко входу усилителя, к ограничительному резистору 29. Усилители 16 - 19 содержат также транзистор 30 типа п-р-п, подключенный эмиттерным переходом к общей шине. Резистор 29 одним выводом подключен к источнику питания +Еп , а другим выводом подключен к базовому переходу транзистора 30. Коллекторный переход транзистора 30 служит выходом усилителя. Такая схема усилителей позволяет производить несимметричные включения с меньшим количеством фазовых обмоток . На фиг.3 в усилителях 16 - 19 базовый переход транзистора 30 подключен к выходу логического элемента НЕ 31, вход которого служит входом35 40 45 50 3 13усилителя. Приведенная схема усилителей позволяет производить несимметричное включение с большим количеством Аазовых обмоток.Устройство также допускает возможность управления трехфазным и шестифазным шаговыми двигателями,Устройство работает следующимобразом,Пусть при управлении шаговым двигателем 20 в прямом направлении нашину 8 поступают импульсные сигналы,на шины 9 и 10 поступают сигналы логического "0", на шину 11 поступаетсигнал логической "1". Причем, триггер 2 находится в "нулевом" состоянии.Логические элементы 4, 5 и 6 закрыты, На выходе логического элемента7 - сигнал "1", и через логическийэлемент 8 импульсы поступают на тактовые входы регистра 1, управляя им.Сигналы первого двоичного кодирования регистра 1 свободно проходятчерез первые входы логических элементов 12 - 15 и поступают на входысоответствующих усилителей 16 - 19.Сигналы второго двоичного кодировайиярегистра 1 (сдвинутыр вправо на одиншаг) не проходят через вторые входылогических элементов 12 - 15, таккак на их третьи входы поступает сигнал запрета с "единичного" выходатриггера 2,При поступлении. на усилители 16 "19 сигналов "1" и "0" последние включают или отключают соответствующиеФазы шагового двигателя 20. Роторшагового двигателя 20 перемещаетсяв прямом направлении, Так как происходит симметричное включение фазовыхобмоток, одна пара Ааз включена, а1другая отключена, то каждому импульсу соответствует ход одного шагаперемещения ротора. Количество импульсов, необходимых для полногоцикла управления, равно количеству,Фаз, т.е. ш=4, Порядок переключенияФазовых обмоток в установленном режиме коммутирования с отработкойполного шага, "16 17 - 19,16 - 18,19 - 17, 18, Когда триггер 2 находится в единичном" состоянии, то натретьи входы логических элементов12 - 15 поступает сигнал разрешения.Теперь происходит логическое сложение сигналов первого кодирования ссигналами второго кодирования регистра 1. Поскольку сигналы одного кода регистра 1 сдвинуты ня один такт,то после сложения, включаемых Аязовых обмоток на одну Аязу будет меньше или больше, чем при симметричномвключении, в зависимости от применяемых усилителей (Аиг.2 или Аиг,3)Такому несимметричному включению Аазовых обмоток соответствует также 10 шаговый ход перемещения ротора. Б этом случае, порядок переключениями Аазовых обмоток в режиме коммутирования в полным шагом: 16-19-18-17 или 16, 17, 18 - 19, 16, 17 - 18, 19,16 - 17, 18, 19.При поступлении на шину 9 сигнала "1" устройство работает в полушаговом режиме коммутирования. Тогда, при заданном прямом направлении, если триггер 2 находится в "единичном" состоянии, происходит несимметричное включение Аазовых обмоток. Логический элемент 5 открыт и сигналом с выхода логического элемента7 закрывается логический элемент 3.Поступаемый на шину 8 импульсныйсигнал проходит через логическийэлемент 4 и опрокидывает триггер 2в "нулевое" состояние.Логическое сложение запрещается и происходит симметричное включение Фазовых обмоток. Логический элемент5 закрыт и сигналом с выхода логического элемента 7 разрешается прохождение импульса через логическийэлемент 3 на тактовые входы регистра1, и так далее. В результате такоговключения Фазовых, обмоток осуществляется полушаговый ход ротора на каждый импульс. Порядок переключения Фазовых обмоток в режиме коммутирования с отработкой полушага - 16-19, 16-19-19, 18-18-18, 17-17-17, 16 или 16, 17, 18-16, 17-19, 16, 17-19, 16-18, 19, 16-18, 19-17, 18, 19-17, 18.Для управления шаговым двигателем 20 в обратном направлении на шины 10 и 11 подаются соответственно сигналы "0" и "1" Поэтому при работе устройства в шаговом режиме коммутирования симметричное включение усилителей происходит в повторяющейся последовательности: 16, 17-17, 18-18,19-19, 16; несимметричное включение -в повторяющейся последовательности:16-17-18-19 или 16, 17, 18 - 17, 18,19-18, 19, 16-19, 16, 17, При работеустройства в полушаговсу режиме ком10 Епу Подпис ираж 659 аз 6576 ктная, 4 Произ гр. пр-тие, г. Ужгород, ул 5 13634 мутирования комбинированное включение усилителей происходит в повторяющейся последовательности: 16-16, 17-17-17, 18-18-18, 19-19-19, 16 или 16, 17, 18-17, 18-17, 18, 19-18, 19-18, 19, 16-19, 16-19, 16, 17-16, 17. В остальном работа устройства аналогична описанному. Таким образом, в предлагаемом устройстве для двухрежимного управления шаговым двигателем совместное использование экономичного коммутатора на сдвиговом регистре с неиз меняющейся циклограммой и суммирующих логических элементов 2-2 И-ИЛИ-НЕ, управляемых счетным триггером, обес" печивает надежное Функционирование, Применение счетного триггера и логи ческих элементов 2-2 И-ИЛИ и 2 И-НЕ позволяет запоминать характер включения Лаз - симметричное или несим" метричное. Поэтому переход от одного режима коммутирования фаз на другой режим коммутирования происходит без потери и лишней отработки полушага, чем достигается повышение точности,Формула изобретения 30 Устройство для двухрежимного управления шаговым двигателем, содержащее усилители мощности по числу фаз двигателя, тактовую шину,потенциальные шины прямого и обратного хода, шину режима коммутации и сдвиговый, регистр, включающий в себя 0-триггеры и элементы 2-2 И-ИЛИ-НЕ, выходы 16 6которых соединены перекрестными обратными связями с П-входами П-триг"геров, выходы которых соединены спервым и четверым входами элементбв2-2 И-ИЛИ-НЕ, вторые и третьи входыкоторых соединены с шинами прямогои обратного хода, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышениянадежности и точности отработки задания при переходе с одного режимана другой, дополнительно введеныэлементы 2-2 И-ИЛИ-НЕ по числу Фаз,элемент 2-2 И-ИЛИ, счетный 0-триггери четыре элемента 2 И-НЕ, первый изкоторых соединен выходом с тактовымивходами сдвигового регистра, первымвходом - с тактовой шиной, вторым -с выходом элемента 2-2 И-ИЛИ, второйэлемент 2 И-НЕ входами соединен с шинами тактовой и режима коммутации,выходом " с -тактовым входом счетногоЭ-триггера, выходы которогоподключены к первым входам третьего и четвертого элементов 2 И-НЕ, вторые входыкоторых соединены с шиной режима коммутации, выходы - с первым и третьимвходами элемента 2-2 И-ИЛИ, второй ичетвертый входы которого подключенык шинам прямого и обратного хода,каждый выход сдвигового регистра соединен с первым и вторым входами одно"го дополнительновведенного элемента 2-2 И-ИЛИ-НЕ и третьим входом другого, .межного с ним, четвертые входыдополнительно введенных элементов2-2 И-ИЛИ-НЕ соединены с прямым выходом счетного Р-триггера, а выходы -с входами усилителей мощности.