Устройство для управления многосекционным линейным шаговым двигателем

,901361 4 Н 02 Р 8/00 Бюл. эне 5 зобретени ения элек областшинами носитс трическими ма ользовано в си равления техно управлможетдискркимивьппен тем ыть иного логичест в поляемойодключе 1 импульючевых ель состоенин потре роцессами. Ц и КПД, сниж ти. Цель до ыходов расп управляющим тигается п щно ителядам кл ем со ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Московский ргетический институт(56) Авторское свидетельство СССР У 145421, кл, Н 02 К 4/02, 1984.Авторское свидетельство СССР У 1201971, кл. Н 02 Р 8/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОСЕКЦИОННЫМ ЛИНЕЙНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕ- ЛЕМ элементов 2 усилителя мощности черезблоки 4 элементов И,подключенных вторыми входами к выходам соответствующих элементов ИЛИ 5. Входы. распределителя 1 импульсов подключены к шинам управления н выбора направлениядвижения. Входы дешифраторов 7 подключены к выходам реверсивного счетчика 9, к входу которого подключенвыход одновибратора 12, входом соединенного с выходом датчика 11 положения подвижного элемента. Изменениесигналов на шинах направления движе-ния обеспечивает реверс двигателя.Импульсы, поступающие на шину управления, обеспечивающие коммутацию фаздвигателя, одновременно проходят насчетный вход реверсивного счетчика9, изменяя записанное в нем число И,определяющее текущее положение подвижного элемента, необходимых длякоммутации секций и фаз линейногодвигателя.з.п. ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к управлению электрическими машинами и можетбыть использовано в системах дискретного управления технологическимипроцессами.Цель изобретения - повьппение КПДустройства и снижение потребляемоймощности, а также повьпнение надежности. 1 ОНа чертеже приведена функциональная схема устройства применительно кчетырехфазному линейному многосекционному шаговому двигателю.Устройство содержит распредели- . 16тель 1 импульсов, усилитель мощностис ключевыми элементами 2, связывающими фазы 3 линейного шагового двигателя с источником питания, блоки4 двухвходовых элементов И, двухвхо Одовые элементы ИЛИ 5, число которыхравно числу секций двигателя, КБтриггеры б выбора секции, дешифраторы 7 номера секции, КЯ-триггер 8 установки исходного состояния, реверсивный счетчик 9 и элементы 2 И-ИЛИНЕ 10,Устройство содержит также датчик11 положения подвижного элемента,одновибратор 12, регистр 13 кода сек- ЗОции и двухвходовые элементы И 14.Выходы распределителя 1 импульсовподключены к управляющим входам ключевых элементов 2 усилителя мощностичерез блоки 4 элементов И, подключен- Зных своими вторыми входами к выходамсоответствующих элементов ИЛИ 5. Входы распределителя 1 импульсов подключены к шинам. управления (тактовых импульсов) Г, и выбора направления движения В и Н являющимися входами устройства. Первые входы элементов ИЛИ5 подключены к выходам соответствующих триггеров б, подключенных своимивходами через элементы 2 И-ИЛИ-НЕ 1 О 45к выходам дешифраторов 7 номера секции. Входы всех дешифраторов 7 подключены к выходам реверсивного счетчика 9. Вторые. входы элементов ИЛИ5 соединены с выходом триггера 8 ус- бОтановки исходного состояния, вход Ккоторого подключен к шине "Уст.,О,а вход Я - к выходу одновибратора12, соединенного своим входом с выходом датчика положения подвижногоэлемента 11. Выход одновибратора подключен также к входу записи реверсивного счетчика .9, подключенного своими установочными входами каждого разряда к выходам элементов И 14, соединенными первыми входами с выходом одновибратора 2, а вторыми - с выходами регистра 13 кода секции. Счетный вход и входы выбора направления счета реверсивного счетчика 9 подключены соответственно к шинамВ, Н.Устройство работает следующим образом.При работе двигателя подвижный элемент (не показан) взаимодействует с фазами только одной секции, например секции 1. Предположим также, что движение осуществляется вперед. При этом на шину В подается сигнал единичного уровня, а на шину Н - нулевого уровня, На шину Й подаются импульсы требуемой частоты, определяющей скорость движения подвижного элемента. Распределитель 1 вырабатывает прямоугольные сигналы, которые поступают на входы элементов И блоков 4 всех секций. Однако выходные сигналы, управляющие ключами 2 усилителя мощности, формируются на выходах блока 4 только первой секции, поскольку на вторых входах элементов И этого блока. присутствует сигнал единичного уровня, поступающий с выхода соответствующего элемента ИЛИ 5. На аналогичные входы элементов И остальных блоков 4 поступают сигналы нулевого уровня, запрещающие прохождение сигналов распределителя импульсов на входы ключей 2 этих секций.Коммутация фаз 3 первой секции ключевыми элементами 2 в последовательности, определяемой выбранным способом управления, обеспечивает перемещение подвижного элемента двигателя в заданном направлении, Изменение сигналов на шиках направления движения В и Н, т.е. подача сигналов единичного уровня на шику Н и нулевого - на шину В, обеспечивает реверс двигателя в пределах рассматриваемой секции, поскольку состояния элементов И 4 и ИЛИ 5 не изменяются.Импульсы от внешнего устройства (не показан), поступающие на шину Й и обеспечивающие коммутацию фаз двигателя, одновременно проходят на счетный вход реверсивного счетчика 9, изменяя записанное в нем число Я. Это число определяет текущее положение подвижного .элемента двигателя относительно исходного положения, закоторое может быть принято расположение подвижного элемента у края первой секции.Рассмотренный вьппе порядок комму 5 тации фаз 3 первой секции двигателя обеспечивается до тех пор, пока подвижный элемент находится в пределах этой секции, а число Ь, записанное в реверсивном счетчике 9, меньше чис-О ла шагов И определяющих длину этой секции. При этом дешифратором 7 первой секции КБ-триггер 6 первой секции устанавливается в положение, при котором на его выходе вырабатывается сигнал единичного уровня. Этот сиг - нал через элемент ИЛИ 5 первой секции поступает на разрешающий вход элементов И блока 4 первой секции.Когда число И, записанное.в реверО сивном счетчике 9, станет равным И, + 1, что соответствует переходу подвижного элемента из зоны действия первой секции в зону действия второй секции на выходе дешифратора 7 вто рой секции вырабатывается импульс, который, проходя через элементы 2 ИИЛИ-НЕ 10, поступает на выходы КБ- триггеров первой и второй секций.При этомтриггер 6 первой секции пе- Зо реводится в нулевое состояние, триггер 6 второй секции - в единичное, Нулевой сигнал с выхода триггера 6 первой секции проходит через элемент ИЛИ 5 и запрещает работу элементов И блока 4 первой секции. Одновременно, сигнал единичного уровня с выхода триггера 6 второй секции проходит через элемент ИЛИ 5 этой секции и разрешает работу элементов И блока щ 4 второй секции. В результате ключевые элементы 2 усилителя мощности первой секции запираются, отключая фазы 3 первой секции от источника питания, а ключевые элементы 2 усилите- б ля мощности второй секции коммутируются сигналами распределителя 1 импульсов, обеспечивая дальнейшее движение вторичного элемента двигателя в пределах эоны действия второй секцииПроцесс коммутации фаз 3 второй секции продолжается до тех пор, пока в счетчике 9 не будет записано число, равное М+ 1, где 0,1 - число шагов, ВВ определяющих суммарную длину первой и второй секций. При, М+ 1 на выходе дешифратора 7 третьей секции вырабатывается импульс, который переводит КЯ-триггер 6 второй секциив нулевое состояние, а триггер 6 третьей секции - в единичное, что обеспечивает запрещение коммутации фаз 3второй секции и последующую коммутацию фаз третьей секции. Далее описанный процесс повторяется,При движении вторичного элементав обратном направлении от и-й секциидвигателя к (и)-й импульсы, вырабатываемые дешифраторами 7 обеспечивают обратный порядок переключениятриггера 6 выбора номера работающейсекции, т.е. при срабатывании дешифратора 7 и-й секции одноименный триггер 6 переводится в нулевое состояние, а (п)-й секции триггер 6 - вединичное. Измечение порядка переключения триггера 6 по сигналам дешифратора 7 обеспечивается элементами2 И-ИЛИ-НЕ 1 О, управляемыми сигналамивыбора направления движения В и Н.Выше рассматривалась работа устройства в предположении, что число,записанное в счетчике 9, соответствует вполне определенному положениювторичного элемента в зоне действиясоответствующей секции. Однако этоусловие может быть нарушено, например, при включении устройства илипри кратковременном исчезновении питания, В этом случае необходимо установить подвижный элемент в исходноесостояние. Это можно, например, осуществить подачей разрешающего сигнала на все элементы И блоков 4. Такойсигнал вырабатывает триггер 8 установки исходного состояния при подачена К-вход сигнала единичного уровняс шины "Уст.О". В этом случае, навыходе триггера 8 вырабатывается сигнал единичного уровня, который .проходит через элементы И 5 всех секций иразрешает работу элементов И всехблоков 4 и соответственно одновременную коммутацию усилителей мощностивсех секций, При этом вторичный элемент перемещается в направлении, определяемом сигналами на шинах В и Н,независимо от того, под какой секциейон находится. Перемещение вторичногоэлемента при коммутации всех секцийдвигателя продолжается до тех пор,пока вторичный элемент не достигаетположения, в котором установлен датчик 11. Сигнал, который при этом вырабатывается датчиком 11, поступаетна одновибратор 12, формирующий им1365341 Формула изобретения Редактор Г.Волкова Тираж 583 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 6655/55 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 пульс длительностью меньшей периода следования импульсов управления К. Импульс с выхода одновибратора 12 переводит триггер 8 установки исходного состояния в нулевое положение,5 снимая сигнал разрешения со входов элементов ИЛИ 5 всех секций и одновременно записывает в счетчик 9 через элементы И 14 число М , соответ О ствующее исходному положению вторичного элемента и хранящееся в регистре 13. Таким образом, обеспечивается соответствие числа, записанного в счетчике 9, исходному положению вторичного элемента и дается разрешение на коммутацию только одной секции двигателя в данном случае - первой), Дальнейшая работа устройства происходит в последовательности, описанной выше.Такое выполнение предлагаемого устройства исключает большое число датчиков положения подвижного элемента, необходимых для коммутации секций 25 и фаз линейного двигателя, снижает потребление электрической энергии и повышает КПД в сравнении с одновременной коммутацией всех секций двига- ТЮЛЯ е ЭО 1. Устройство для управления многосекционным линейным шаговым двига 35 телем, каждая секция которого состоит из нескольких фаз, а подвижный элемент имеет длину, не превышающую длины секции, содержащее усилитель мощности с ключами, число которых 1равно произведению чисел фаз и секций, соединяющими фазы двигателя с источником питания, и распределитель импульсов с входами тактовки и направления движения, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД устройства и снижения потребляемой мощности, введены блоки двухвходовых элементов И по числу секций двигателя, число элементов И в каждом блоке равно числу фаз, двухвходоСоставитель В.Техред М.Ходан вые элементы ИЛИ по числу секций, КЯ- триггеры выбора секции и дешифраторы номера секции по числу секций, две группы элементов 2 И-ИЛИ-НЕ, число которых в каждой группе равно числу секций, КБ-триггер установки исходного состояния и реверсивный счетчик, подключенный счетным входом и входом направления счета соответственно к входам тактовому и направления движения распределителя импульсов, соединенного выходами с первыми входами элементов И всех блоков, подключенных выходами к управляющим входам ключей усилителя мощности, второй вход элементов каждого блока подклю" чен к выходу элемента ИЛИ, первый .вход которого соединен с выходом КБ- триггера. установки исходного состояния, а второй вход - с выходом соответствующего КЯ-триггера выбора секции, соединенного входами с выходами элементов 2 И-ИЛИ-НЕ, подключенных, первыми входами элементов первой группы к входам направления движения распределителя импульсов, а вторыми входами - к выходам дешифратора своей и двух смежных секций, причем входы всех дешифраторов номера секции подключены к.выходам реверсивного счетчика.2, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы путем установки исходного состояния, введены датчик положения подвижного элемента, одновибратор, регистр кода секции и дополнительные двухвходовые элементы И по числу разрядов реверсивного счетчика, подключенные выходами к установочным входам разрядов реверсивного счетчика, первыми входами - к выходам соответствующих разрядов регистра кода секции, а вторыми входами - к входу разрешения записи реверсивного счетчика, 8-входу триггера установки исходного состояния и выходу одновибратора, соединенного входом с выходом датчика положения подвижного элемента. Алфимович Корректор С.Шекмар