Коммутатор для управления шаговым двигателем

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления с шаговыми двигателями, эксплуатируемых в непосредственной близости от источников электромагнитных помех, к примеру в условияхмашиностроительного производства.Цель изобретения - повышение надежности путем устранения возможности 1 Онесанкционированного движения.На фиг. 1 приведена функциональнаясхема коммутатора для управления шаговым двигателем; на фиг. 2эпюрынапряжений в узловых точках схемы павыходах элементов (позиционное обозначение которых согласно фиг, 1 указа"ио в скобках рядом с порядковым номером каждой эпюры напряжений),Коммутатор содержит инвертор 1,первый 2 и второй 3 элементы И, генератор 4 импульсов, двоичный счетчик5 импульсов, одновибратор 6, Р-триггер 7 и распределитель 8 импульсовПри выполнении распределителя 8импульсов в виде многорежимного реверсивного распределителя, обеспечивающего режимы коммутации разных почислу Фаз щаговых двигателей и содержащего, к примеру, блок памяти, эле.менты И и реверсивный двоичньпЪ счетчик, на входы управления распределителя с входа формирования управляющего слова коммутатора могут подаваться потенциальные сигналы разрешения счета,.выбора коэффициента пересчета, реверса, выбора режима коммутации и включения шагового двигателя. Коммутатор работает следующим обМО разом,.При подаче в момент времени Т 1 тактового импульса определенной длительности на тактовьп вход комму, татора (эпюры 11, фиг. 2) этот импульс45 инвертируется инвертором 1 и своим передним фронтом, те, переходом из О в 1, устанавливает Р-триггер 7 в нулевое состояние, переписывая сигнал низкого уровня с информационного вхо" да триггера 7 на его выход, либо под 50 тверждает нулевое состояние триггера. Тем самым на втором входе первого элемента И 2 поддерживается разрешающий сигнал низкого. уровня и тактовый импульс поступает на разрешаю 55 щий вход генератора 4 импульсов и вход установки нуля двоичного счетчика 5 импульсов. По перепаду иэ 1 в О тактовогоимпульса с выхода первого элемента И2 генератор 4 начинает вырабатыватьпоследовательность импульсов (Лиг. 2,эпюра 13) с частотой, превышающейчастоту следования тактовых импульсов и определяемой как контролируе"мой длительностью тактового импульса,так и емкостью двоичного счетчика 5импульсов, разрешение на счет которому выдается также по перепаду из 1в О импульса с выхода элемента 2.Пусть, к примеру, частота импульсовгенератора 4 выбрана таким образом,что в интервале времени, равном длительности тактового импульса, укладывается 7 импульсов, выдаваемых генератором 4, в то время как на выходедвоичного счетчика 5 импульсов , которьц может быть и выходом переноса,соответствующий импульс появляетсяпосле поступления 6 импульсов.на еготактовый вход с выхода генератора 4импульсов. Тем самым в момент времени Т 2 (Фиг. 2, эпюра 14) начинаетформироваться отрицательный импульс,по переднему фронту которого (по перепаду из 1 в О) запускается одновибратор 6, вырабатывающий отрицательный импульс (Фиг, 2, эпюра 15) с длительностью, превышающей длительностьимпульса переноса. Поступая с выходаодновибратора 6 на Б-вход Р-триггера7, этот импульс с некоторой задержкойустанавливает триггер своим переднимфронтом (переиадом из 1 в 0) в единичное состояние,На втором входе первого элементаИ 2 при этом в момент времени ТЗ(фиг, 2, эпюра 12) устанавливаетсязапрещающий сигнал высокого уровня,поступающий с выхода элемента 2 наразрешающий вход генератора 4 импульсов и блокирующий его работу, Одновременно по этому сигналу двоичньпсчетчик импульсов 5 обнуляется и наего выходе восстанавливается исходныйсигнал высокого уровня (Фиг, .2, эпюра 14). Если при этом длительностьтактового импульса не превьппает заданного значения, то в момент времени Т 4, т.е. по окончании тактовогоимпульса, на выходе инвертора 1 появляется сигнал низкого уровня. Присовпадении этого сигнала с выходнымимпульсом одновибратора 6 на выходевторого элемента И 3 появляется отрицательньп импульс (Фиг. 2, эпюра 17), 5 156 соответствующий тактовому импульсу и поступающий на тактовый вход распределителя 8 импульсов, который обеспечивает заданный режим коммута" ции обмоток шагового двигателя (не показан) в соответствии с сигналами, поступающими на входы управления распределителя 8 импульсов.Если длительность сигнала, подан" ного, например, в момент времени Т 5 на тактовый вход коммутатора (фиг. 2, эпюра 11), превышает заданное значение, т.е. если этот сигнал является ложным и обусловлен, к примеру, закорачиванием тактового входа на корпус(шину низкого потенциала), то после запуска одновибратора 6 по импульсу переноса в момент времени Т 6 формирование отрицательного импульса на выходе одновибратора 6 завершится к моменту времени Т 7 (фиг. 2, эпюра 15) до окончания ложного сигнала на тактовом входе коммутатора. Так как при этом второй элемент И 3 сигналом высокого уровня с выхода инвертора 1 закрыт во время действия сигнала низкого уровня на тактовом входе коммутатора, то отрицательный импульс с выхода одновибратора 6 не проходит через второй элемент И 3 на тактовый вход распределителя 8 импульсов, благодаря чему исключается возможность обработки ложного шага.Отрицательный импульс с выхода одновибратора 6 проходит также на установочный вход Р-триггера 7 и устанавливает его своим . передним фронтом (перепадом из 1 в 0) в единичное состояние (фиг, 2, эпюра 16), блокируя тем самым работу генератора 4 импульсов и обнуляя двоичный счетчик 5 импульсов. В дальнейшем генерация импульсов и счетный режим работы двоичного счетчика разрешаются только по приходу следующего сигнала (момент времени Т 8, эпюра 11) по тактовому входу коммутатора. Если длительность этого сигнала соответствует заданной длительности тактового импульса, то в момент времени Т 9 на выходе второго элемента И 3 появляется отрицательный импульс, соответствующий тактовому и поступающий на тактовый вход распределителя импульсов.Появление на тактовом входе коммутатора (к примеру, в момент времени Т 10, эпюра 11) ложного сигнала в видекратковременной помехи обуславливает1) 7 б 30 35 Формула изобретенияКоммутатор для управления шаговым 40двигателем, содержащий распределительимпульсов, входы управления которогосоединены с входами формированияуправляющего слова коммутатора, двоичный счетчик импульсов, генератор 45импульсов, разрешающий вход которогосоединен с входом установки нулядвоичного счетчика импульсов, соединенного тактовым входом с выходомгенератора импульсов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что,"с целью повышения надежности путем устранениявозможности несанкционированного дви 55 51 О15 переброс П-триггера 7 (эпюра 16) в нулевое состояние, прохождение сигнала помехи через первьй элемент И, запуск генератора 4 импульсов (эпюра 13) и разрешение счета, однако сама помеха благодаря своему кратковременному характеру блокируется двоичным счетчиком 5 импульсов, на выходе которого, и тем самым на выходе одновибратора 6 (эпюры 14, 15) продолжает сохраняться сигнал высокого уровня. При этом по окончании каждой помехи двоичный счетчик 5 импульсов обнуляется и пересчитывает каждую вновь поступившую помеху, в т,ч, в составе пакета помех, заново.Таким образом, предлагаемый коммутатор для управления шаговым двигателем обеспечивает,", сравнении с известным более высокую надежпость функционирования, заключающуюся в . том, что коммутатор блокирует прохождение на тактовый вход распределителя импульсов не только кратковременных помех, в т.ч. в составе пакетов помех, но и ложных сигналов, длительность которых превышает заданную длительность тактовых импульсов,а также исключает воэможность отработки ложных шагов при закорачиваниитактового входа коммутатора на корпус (либо обрыве в случае положительных тактовых импульсов), предотвращаятем самым сбои в работе и возможныеаварийные ситуации,жения, в него введены одновибратор,первый и второй элементы ИЛИ, Л- триггер и инвертор, вход которого соединен с первым входом первого элемен та И и с тактовым входом, а выходсоединен с тактовым входом Э в триггера и с первым входом второго элемен,Даик ректор Л,Патай аказ 1221 Тираж 672 Подписно НИИПИ Государственного комитета по изобретениям113035, Москва, Ж, Раушская н открытиям при ГКНТ СССР д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,1 7 15 та И, выход которого соединен с тактовым входом распределителя импульсов, второй вход второго элемента И соединен с выходом одновибратора, соединенного входом с выходом двоич" ного счетчика импульсов, и Ч-входом а оД) дМ о ю(7) П-триггера, информационный вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а прямой выход соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с разрешающим входом генератора импульсов.