Устройство для программного управления шаговым двигателем

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 04 С 05 ОПИСА И АВТОРСИО ИЗОБРЕТЕН ВИДЕТЕПЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт химии нефти СО АН СССР (72) В.А,Буртелов(56) Авторское свидетельство СССР В 811477, кл. Н 02 Р 8/00, 1981,Авторское свидетельство СССР 11 1043598, кл. С 05 В 19/40, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится. к автоматике и предназначено для использования в автоматизированных системах управления технологическими процессами от управляющих вычислительных машин. Целью изобретения является повышение надежности и помехозащищенности устроиства, Устроиство содержит задатчик программы 1, распределитель импульсов 2, канальные усилители 3,элемент И 4, обмотки шагового двигателя 5, 28, магниточувствительныеэлементы 6, 7, КБ-триггер 8, элементы И-НЕ 9-12, ключи 13-16, 26, 27,измерительную катушку индуктивности17, выпрямительные диоды 8-22, управляюще-компенсирующую катушку ин.дуктивности 23, резисторы 24, 25,шины силового 29 и управляющего 30питания, В устройстве обеспечивается гальваническая развязка сигнальных и силовых цепей, благодаря чемуповышаются помехоустойчивость и надежность устройства при электромагнитных наводках и при большой частоте отработки шагов. 1 ил.Изобретение относится к автоматике и предназначено для использования в автоматизированных системах управления технологическими процессами от управляющих вычислительных машин.5Цель изобретения - повышение надежности и помехозащищенности устройства.На чертеже представлена функциональная схема устройства.Устройство содержит задатчик 1 программы, распределитель 2 импульсов, канальные усилители 3, элемент И 4, обмотку 5 шагового двигателя,. первый 6 и второй 7 магниточувствительные элементы,КЯ-триггер 8, элементы И-НЕ 9-12,ключи 13-16, измерительную катушку 17 индуктивности, выпрямительные диоды 18-22, управ ляюще-компенсирующую катушку 23 индуктивности 23, резисторы 24 и 25, ключи 26 и 27, обмотку 28 .шагового двигателя, шину 29 силового питания, шину 30 управляющего питания25Устройство работает следующим образом.Пуск осуществляется подачей единичного уровня с выхода запуска за" датчика 1 на элемент И 4, подача уп равляющих импульсов осуществляется из задатчика 1 по частотному выходу через открытый элемент И 4 на вход распределителя 2 импульсов, направление вращения задается, нулевым или единичным уровнем, поступающим на распределитель 2 импульсов с выхода задания направления вращения задатчика 1.Единичный уровень из задатчика 1 40 закрывает ключ 27, чем уменьшает ток через катушку 23 и создаваемую ей ин" дукиию магнитного поля, тем самым задается протекание максимального тока через обмотки шагового двигателя, так как суммарная индукция, создаваемая катушками 23 и 17 постоянна. При поступлении разрешающего единичного уровня с соответствующего выхода распределителя 2 импульсов на входы первого 9 и второго 1 О элементов И-НЕ,50 включаются нулевым уровнем ключи 13 и 4, напряжение постоянного тока прикладывается к обмотке.5 шагового двигателя, ток протекает от плюсовой шины силового питания через первый55 ключ 13, обмотку 5, второй ключ 14, измерительную катушку 17 к минусовой шине силового питания, укаэачный ток создает в катушке 17 магнитное поле, индукция которого пропорциональна току, Магнитные поля, создаваемые катушками 17 и 23, складываются и воздействуют на магниточувствительные элементы 6 и 7. Как только индукция поля, определяемая током, достигнет необходимого значения, первый магниточувствительный элемент 6 нулевым уровнем закрывает первый элемент ИНЕ 9 и закрывает ключ 26, единичный уровень с выхода элемента 9 закрывает ключ 13, а закрывание ключа 26 уменьшит индукцию, создаваемую катушкой 23, что необходимо для компенсации гистерезиса, присущего магниточувствительному элементу 6. Сопротивление резистора 24 определяется параметрами катушки 23 и величиной гистерезиса. Ток, поддерживаемый ЭДС самоиндукции обмотки 5, протекает через диод 19, ключ 14 и катушку 17, Величина индукции магнитного поля, создаваемого катушками 17 и 23, падает ниже порога отпускания первого магниточувствительного элемента 6, вновь включается первый ключ 13. Таким образом первый ключевой элемент 13 включается с частотой, при которой через обмотку 5 протекает задан- ное значение тока. Если ключ 13 своевременно не закрыти наступает аварийная ситуация, срабатывает второй магниточувствительный элемент 7, порог срабатывания которого вышее, чем у первого элемента 6 (разницу порогов срабатывания проще всего получить путем различного расположения элементов в поле катушек) - триггер 8 устанавливается в единичное состояние и нулевым уровнем инверсного выхода закрывает ключ 14 через второй элемент И-НЕ 1 О, После устранения неисправности схема устанавливается в исходное состояние подачей нулевого уровня с выхода сброса задатчика 1 на К-вход КЯ-триггера 8,Диод 18 служит для рекуперации энергии, запасенной в обмотке шагового двигателя, и ограничения напряжения на втором ключе до величины напряжения источника питания.Таким образом отрабатывается каждый импульс, поступающий из задатчика 1 на распределитель 2 импульсов через элемент И 4, После отработки заданного программой числа импульсов на первом управляющем выходе задатчика 1 устанавливается нулевой уровень, который запрещает прохождение импульсов через элемент И 4, одновременно открывается ключ 27, дополнительный ток через катушку 23 увеличивает ин 5 дукцию магнитного поля, создаваемого ей, что в итоге приводит к ограничению тока через обмотку 5 в режиме фиксированной стоянки.Работа третьего 15 и четвертого 16 ключей аналогична рассмотренным первому 13 и второму 14 ключам с той разницей, что эти ключи через третий 11 и четвертый 12 элементы И-НЕ .управляются от соответствующего выхода распределителя 2 импульсов, единичный уровень на котором не может совпадать с единичным уровнем на предыдущем выходе распределителя. 20. За счет применяемой гальванической развязки силовых и управляющих цепей повышается помехоустойчивость устройства, что позволяет упростить конструкцию (за счет снижения требо ваний к экранированию и амплитуде пульсаций силового источника питания), повысить надежность устройства, особенно по отношению к единичным сбоям при большой частоте отработки шагов.Формула изобретенияУстройство для программного управления шаговым двигателем, содержащее задатчик программы, распределитель импульсов, элемент И и канальные уси- лителА по числу пар фаз шагового двигателя, каждый из которых содержит четыре элемента И-НЕ, шину управляю 40 щего питания, четыре ключа, КЯ-триггер, четыре выпрямительных диода, причем выход запуска задатчика программы соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с частотным выходом задатчика программы, выход задания направления вращения которого соединен с входом задания направления распределения распределителя импульсов, частотный вход которого соединен с выходом элемента И, выход сброса задатчика программы соединен с К-входом КЯ- триггера, инверсный выход которого соединен с первыми входами второго и четвертого элементов И-НЕ, выходы которых подключены соответственно к управляющим входам второго и четвертого ключей, выходы которых обьединены, первый тактовый выход каждойпары. группы пар тактовых выходов почислу канальных усилителей распределителя импульсов подключен к второмувходу второго элемента И-НЕ, и к первому входу первого элемента И-НЕ,выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, выход которого через первую обмотку шаговогодвигателя подключен к информационному входу второго ключа и к входу первого выпрямительного диода, выход которого подключен к информационномувходу первого ключа, к плюсовой шинесилового питания, к информационномувходу третьего ключа и к выходу третьего выпрямительного диода, вход которого соединен с информационным входом четвертого ключа и через вторуюобмотку шагового двигателя к выходутретьего ключа и к выходу четвертоговыпрямительного диода, вход которогоподключен к минусовой шине силов 9 гопитания и к входу второго выпрямительного диода, подключенного выходом к выходу первого ключа, второйтактовый выход каждой пары группыпар тактовых выходов по числу канальных усилителей распределителя импульсов соединен с вторым входом четвертого элемента И-НЕ и с первым входомтретьего элемента И-НЕ, второй входкоторого соединен с вторым входомпервого элемента И-НЕ, выход третьего элемента И-НЕ соединен с управляющим входом третьего ключа, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения надежности и помехозащищенности устройства, в каждыЛ канальныйусилитель дополнительно введены пятый и шестой ключи, пятый выпрямительный диод, измерительная катушкаиндуктивности, управляюще-компенсирующая катушка индуктивности, первыйи второй магниточувствительные элементы, первый и второй резисторы,причем первый и второй магниточувст"вительные элементы находятся в магнитном поле управляюще-компенсирующейкатушки индуктивности и измерительной катушки индуктивности," выход запуска задатчика программы соединенс управляющим входом шестого ключа,информационный вход которого черезвторой резистор подключен к первомувыводу первого резистора, к входу пятого выпрямительного диода и к перво1 383300 Составитель Е.ВласовРедактор Н.Бобкова Техред М,Ходанич Корректор М.Максимишинец Заказ 1296/45 Тираж 866 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д; 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 му выводу управляюще-компенсирующей катушки индуктивности, второй вывод которой соединен с выходом пятого выпрямительного диода и с шиной управляющего питания, выход первого5 магниточувствительного элемента подключен к второму входу первого элемента И-НЕ и к управляющему входу пятого ключа, информационный вход кото О рого подключен к второму выводу первого резистора, минусовая шина силового питания подключена через измерительную катушку индуктивности к выходу второго ключа, выходы пятого ишестого кличей заземлены , выход второго магниточувствительного элемента подключен к 5 -входуРб-.триггера,