Устройство для управления шаговым двигателем

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 647516 А 1 9) 51)5 Г 05 В 1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ НИЯ ШАГОВЫМ рантк 2 вый ато екыуад Затчцка в,) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ровенский научно-исследовательский институт технологии машиностроения(56) Авторское свидетельство СССР У 807233, кл. С 05 В 19/40, 1980.Авторское свидетельство СССР В 993212, кл, Г 05 В 19/40, 1981,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕДВИГАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к автотике и вычислительной технике и иназначено для использования в сисмах программного управления. Цельупрощение устройства, Устройствоуправления шаговым двигателем содблок 1 задания перемещения, счетчимпульсов, второй Р-триггер 3, пеР-триггер 4, элемент И-НЕ 5, гене6 импульсов, элемент И 7, мультиплр 8, формирователь 9 импульсов,1647516 коммутатор 10, шаговый двигатель 11, датчик 12 исходного положения, В данном устройстве сигнал с датчика обрабатывается аппаратной частью и произ 5 водится остановка перемещения, после этого выполняется программа обработки сигнала в программном управляющем устройстве (принимается решение о дальнейших действиях: формирование технологической команды, начало нового цикла и т.д,), Это позволяет повысить точность позиционирования за счет уменьшения времени реакции устИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах программного управления.Цель изобретения - упрощение устройства,На фиг1 представлена схема устройства для управления шаговым двигателем; на фиг, 2 - временная диаграмма работы.Устройство содержит блок 1 заданияперемещения, счетчик 2 импульсов,второй 3 и первый 4 Р-триггеры, элемент И-НЕ 5, генератор 6 импульсов,элемент И 7, мультиплексор 8, формирователь 9 импульсов, коммутатор 10,шаговый двигатель 11, датчик 12 исходного положения,Устройство работает следующим образом,Число импульсов в пачке устанавливается параллельным кодом в блоке 1 40задания перемещения и записываетсяв счетчик 2 импульсов (активным уровнем "Лог,О") сигналом по входу"Сброс" при включении питания илиизменении кода, Сигнал поступает через элемент И 7 на вход записи параллельной загрузки счетчика 2 импульсов, Управляющее устройство повходу "+" вырабатывает информацию ознаке направления вращения шагового 50двигателя и формирует сигнал "Выполнение", который поступает на управляющий вход мультиплексора 8 и тактируемый фронтом импульса синхровходВ-триггеров 4 и 3. Так как Р-входы 55подсоединены к шине с уровнем сигнала, равным логической единице("Лог.1"), В-триггеры 3 и 4 устанавройства на сигнал датчика, Если время задержки сигнала аппаратной частью в среднем не превышает задержку35 элементов серии ТТЛ (для К 1555 1 22 нс = 110 нс), то для программной обработки этот интервал значительно больше. Например, при использовании в узле. управления микропроцессора (типа К 580 ВМ 80) время выполнения пяти-восьми простейших операцийтипа регистр-регистр, необходимыхдля обработки сигнала, составляет8 х 2 мкс = 16 мкс. 2 ил. ливаются в единичное состояние, Сигнал с выхода Р-триггера 4 открываетэлемент И-НЕ 5 и частота .генератора6 импульсов поступает на вычитающийвход счетчика 2 и коммутатор 10"Лог 1") коммутирует на К-вход Ртриггера 4 сигнал с выхода формирователя 9 импульсов, Формирователь 9импульсов формирует короткий импульспри срабатывании датчика 12 исходного положения При отсутствии сигнала"Выполнение" (уровень "Лог, 0") мультиплексор коммутирует на К-вход триггера 4 сигнал окончания счета с выхода счетчика 2, Таким образом, приналичии сигнала "Выполнение" сбростриггера 4 (окончание формированияимпульсов) происходит только послесрабатывания датчика 12, а при отсутствии - сигналом сс счетчика 2,Внешнее устройство формирует сигнал "Выполнение" так, что при выходеисполнительного органа в точку позипионирования, остановка шаговогодвигателя происходит по сигналу сосчетчика 2, а при выходе в исходноесостояние - по сигналу с датчика 12,Коммутатор 10 преобразует импульсыв последовательность токов в обмоткахшагового двигателя 11, Сигнал с выхода Р-триггера 3 поступает на выход"Готовность", информируя внешнее устройство о начале формирования первойпачки импульсов, которое формируетимпульс по входу "Запись" и сбрасывает триггер 3, После считывания числа на выходе счетчика 2 импульсов10 5 20 25 45 50 55 формируется сигнал, который поступает на вход элемента И и производитперезапись кода в счетчик. Сигналсо счетчика также поступает на Я-входР-триггера 3 и Формирует сигнал Готовность",Сигнал "Запись" снова сбрасываеттриггер 3 и цикл повторяется до техпор, пока общее количество импульсовпо входуГотовность станет равнымнеобходимому количеству пачек в серии импульсов, После этого внешнееуправляющее устройство снимает сигнал"Выполнение", тем самым мультиплексор8 коммутирует на К-вход триггера 4сигнал с выхоца счетчика 2 импульсов.После считывания числа сигнал с еговыхода сбрасывает Р-триггер 4, Формирование серии импульсов на этом заканчивается и вращение шаговых двигателей прекращается,Подсчет необходимого количества пачек импульсов производится вычислительным управляющим устройством путемподсчета количества активных уровнейсигнала по шине "ГотовностьДляудобства управления можно разбитьвсе поле действия исполнительного механизма на координатную сетку с шагом, кратным перемещению механизмапри отработке шаговым двигателем одной пачки импульсов. В программе управления вычислительного устройствадостаточно указать координаты точекпозиционирования исполнительного механизмаПоследовательность такихкоординат определяет последовательность и геометрию перемещений,Длявыхода механизма в требуемую точкувычислительное управляющее устройство считывает координаты, Формируетуправляющие сигналы в необходимой последовательности,При установке исполнительного органа в исходное состояние Формируются сигналы "+" и "Выполнение" и анализируется сигнал с выхода датчикаисходного положения, Мультиплексор8 коммутирует на вход Р-триггера 4сигнал с выхода формирователя 9 импульсов, При срабатывании датчика 12исходного положения Формирователь 9импульсов выдает узкий импульс и сбрасывает Р-триггер, Внешнее управляющее устройство снимает сигнал "Выполнение" и сбрасывает Р-триггер 3.Преимущество изобретения заключается в использовании минимального количества связей с внешним вычйслйтельным устройством, что существеннопри.использовании в качестве такового контроллеров, не имеющих внешних шин адреса и данных и работающих только с унитарными сигналами(например контроллеры программируемые ГСП Микро ДАТ МБ 57,0), а такжеотпадает необходимость использованиясчетчика большой разрядности,В устройстве сигнал с датчика обрабатывается аппаратной частью ипроизводится остановка перемещения,после этого выполняется программаобработки сигнала в программном управляющем устройстве (принимаетсярешение о дальнейших действиях: Формирование технологической команды,начало нового цикла и т,д). Это позволяет повысить точность позиционирования за счет уменьшения времениреакции устройства на сигнал датчика,Если время задержки сигнала аппаратной частью в среднем не превышаетзадержку 3,5 элементов серии ТТЛ(для К 155-5 к 22 нс = 110 нс), тодля программной обработки этот ин тервал значительно больше, Например,30 при использовании в узле управления микропроцессора типа К 580 ВМ 80время выполнения пяти-восьми простейших операций типа регистр - регистр,необходимых для обработки сигнала,35 составляет 82 мкс = 16 мкс,Кроме этого, использование нескольких такйх устройств обеспечиваетодновременное управление несколькимищаговыми двигателями одним цифровым40 вычислительным устройством. Формула изобретения Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее генератор импульсов, соединенный выходом с первым входом элемента И-НЕ, подключенного выходом к вычитающему входу счетчика импульсов и к информационному входу коммутатора, второй вход элемента И-НЕ подключен к выходу первого Р-триггера, соединенного с выходом "Выполнение" устройства для управления шаговым двигателем, К-вход второго Р-триггера соединен с входом Запись" устройства для управления1шаговым двигателем, вход Готовность которого подключен к выходу второго Р-триггера, о т л и ч а ю щ е е с я16475 Составитель И.Швецктор И,Шулла Техред Л.Сердюкова ректор С.Шекма аказ 1398 Тираж 489 Подписное ВНИИПЙ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,тем, что, с целью упрощения устрой" ства, в него дополнительно введены блок задания перемещения, датчик исходного положения формирователь имВ5 пульсов, элемент И и мультиплексор управляющий вход которого соединен с входом "Выполнение" устройства для управления шаговым двигателем и с.С-входами первого и второго Р-тригге 10 ров, первый информационный вход - с выходом последнего разряда счетчика импульсов, с первым входом элемента 16 8И и с 3-входом второго Р-триггера,а второй информационный вход - с выходом формирователя импульсов, входкоторого соединен с выходом датчикаисходного положения, вход записисчетчика импульсов соединен с выходомэлемента И, второй вход которого нод"ключен к входу "Сброс" устройствадля управления шаговым двигателем,вЫходы блока задания перемещения поразрядно соединены с группой информационных входов счетчика импульсов,