Устройство для программного управления шаговым двигателем

(5)5 6 05 ЕТ нени НОГОЛЕМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1267363, кл. 6 05 В 19/40, 1986.Авторское свидетельство СССРМ 1314312, кл. б 05 В 19/40, 1987,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММУПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТ(57) Изобретение относится к автоматике и предназначено для использования в системах управления с шаговыми двигателями. Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет сокращения оборудования и уменьшения тока. Устройство содержит задатчик 1 программы, распределитель 2 импульсов, многоканальные усилители 3, блок 4 фиксации аварии, управляемый пороговый элемент 5, элементы И 6 и 7, ключи 8 - 11, элементы НЕ 17 и 18, обмотки 19 и 20 двигателя, триггер 21, пороговый элемент 22,2 ил,Изобретение относится к автоматике ипредназначено для использования в системах управления с шаговыми двигателями.Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет сокращения оборудования и уменьшения тока,На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; нафиг. 2 - функциональная схема распределителя импульсов.Устройство содержит задатчик 1 программы, распределитель 2 импульсов, многоканальные усилители 3, блок 4 фиксацииаварии, управляемый пороговый элемент 5,элементы И б и 7, ключи 8-11, элементы12 - 16 односторонней проводимости (вентили), элементы НЕ 17 и 18, обмотки 19 и 20двигателя, датчик 21 тока, пороговый элемент 22, сдвиговый регистр 23.Устройство работает следующим обра зом.При включении питания или по командепрограммы, защитой в ПЗУ задатчика программы, он выдает единичный сигнал навходе Н/В и короткий единичный сигнал"НУ", По этим сигналам происходит параллельное занесение в расг ределитель импульсов, находящихся на входах 1 п (фиг,2),Кроме этого, единичным сигналом "НУ"устанавливается в исходное состояние блокфиксации аварии и на его выходе формируется нулевой сигнал "Авр", .оторый разблокирует распределитель имгульсов,Далее задатчик 1 программы определяет направление вращения шаговогодвигателя путем формирования соответствующего уровня сигналаН/В":1 - левоевращение, О - правое, а на выходе "Такт"формирует импульснук) последовательность, число импульсов которой соответствует количеству шагов перемещения,На выходе "Упр" формируется сигналнизкого уровня, который обеспечивает высокий уровень срабатывания пороговогоэлемента 5, при котором ток через обмотки19 и 20 достигает своего максимальногозначения (режим форсажа при разгоне иторможении),Возбуждение обмоток шагового двигателя происходит следующим образом, С выхода распределителя импульсов, на первыйвход элемента И 6 поступает "1", а на входИ. 7 - "04", При этом на вход элемента И 6поступает "1", а на вход И 1 - "0", На выходеэлемента И 7 формируется нулевой сигнал,который закрывает ключ 11, а ключ 9 открывается, так как на выходе, элемента НЕ 18формируется единичный сигнал, ключ 8 закрыт, так как на выходе элемента НЕ 17 5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 сфоомирован нулевой сигнал, а ключ 10 открыт. Через открытые ключи 9 и 10, датчик 21 тока и последовательно соединенные обмотки 19 и 20 начинает протекать ток, который увеличивается до тех пор, пока уровень напряжения на датчике не достигает порога срабатывания управляемого порогового элемента,На его выходе формируется сигнал низкого уровня, который через элемен И 6 закроет ключ 10. Возникающая при включении ключа 10 ЭДС самоиндукции замыкается по следующей цепи: вентиль 15 - нулевая шина - датчик 21 тока - открытый ключ 9 - последовательно соединенные обмотки 19 и 20.Ток в цепи начинает медленно уменьшаться до уровня, при котором уровень напряжения на датчике 21 тока переключит пороговый элемент 5 в исходное состояние и на его выходе снова возникает единичный сигнал, которым через элемент И 6 будет открыт ключ 10 и т,д.Через два импульса "Такт" ( в случае четырехтактной коммутации) сигналы на первых входах элементов И б и 7 сменяются на противоположные и ключи 9 и 10 закроются, а ключи 8 и 11 будут открыты.При этом ток в обмотках 19 и 20 изменит свое направление, а процесс стабилизации тока будет аналогичен описанному. Необходимо отметить, что в отличие от прототипа, ток в обмотках 19 и 20 существует одновременно и, следовательно, его величина может быть в два раза меньше, чем у прототипа, у которого обмотки питаются поочередно,Например, если пренебречь потерями в ключах, то тепловая мощность потерь, выделяемая в последовательно ссединенных обмотках выражается следующим образом:Р 1= 1 2 й,2где 1- ток в обмотках;Б - сопротивление одной обмотки.Тепловая мощность, выделяемая в обмотках прототипа, выражается такР 2 =12 К,где 2 - ток в обмотках,Если учесть, что 12 =. 21, то получим Р 2= 418, следовательно Р 22 Р, т.е, предлагаемое устройство имеет в два раза меньше тепловые потери на активном сопротивлении обмоток двигателя, что снижаеттемперагуру их нагрева и, следовательно, увеличивает надежность работы ус. ройства.Если же учесть потери в ключах, то эффект будет еще выше, После разгона шагового двигателя до номинальной скорос"и, сигнал на выходе "УПР" повышается. порогсрабатывания порогового элемента 5 снижается и снижается ток в фазах.При торможении процесс, аналогиченразгону, а в режиме стоянки ток в фазах ещеснижается путем повышения уровня сигнала "Упр".При увеличении тока в обмотках вышедопустимого уровня сигнала с датчика 21тока, через вентиль 12 приводит к срабатыванию порогового элемента 22 и устанавливает триггер 21 в состояние, при котором наего выходе формируется единичный сигнал"Авр", Этим сигналом по В-входу блокируется распределитель импульсов и нэ его всехвыходах формируется нулевой уровень, что 15приводит к одновременному закрытию ключей 10 и 11 и прерыванию тока в обмоткахдвигателя,Кроме этого, сигнал "АВ Р" поступает навход задатчика программы, который,отрабатывэет прерывание в соответствии с заданной программой и формирует сигналтревоги обслуживающему персоналу,При возникновении КЗ между выводами обмоток или при их перегреве, уменьшается постоянная цепи т=, гдеиндуктивность цепи; Й - сопротивление цепи, При этом возрастает скорость нарастания тока в цепи, что отслеживается уровнем ЗОсигнала на датчике 21 тока. В связи с тем,что управляемый пороговый элемент 5, вотличие от прототипа, имеет временную задержку сигнала от датчика тока за счет интегрирующей ВС-цепочки, на его выходе 35сигнал изменяется с некоторой задержкойотносительно входного. Это приводит к тому, что ток в обмотках превысит номинальный ток и произойдет срабатывание блокафиксации аварии, аналогично описанному, 40как и при увеличении тока выше допустимого уровня. Формула изобретенияУстройство для программного управле ния шаговым двигателем, содержащее задатчик программы, выходы тактирования и задания направления вращения которого соединены с соответствующими управляющими входами распределителя импульсов, 50 а выход начальной установки соединен с входом начальной установки распределителя импульсов и блока фиксации аварии, управляющий вход которого соединен с выходами соответствующих многоканал,ьных усилителей, управляющие входы которых подключены к управляющему выходу задатчикэ программы, вход сброса которого соединен с выходом блока фиксации аварии, а первые и вторые информационные входы многоканальных усилителей соединены с соответствующей группой выходов распределителя импульсов, при этом многоканальный усилитель содержит четыре ключа, пять элементов односторонней проводимости, уп- равляемый пороговый элемент, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым информационными входами многоканального усилителя, первый вход управляемого порогового элемента соединен с управляющим входом многоканального усилителя, второй вход - с выходом датчика тока и через первый элемент односторонней проводимости - с управляющим выходом многоканального усилителя, выходы первого и второго ключей подключены соответственно к началам первой и второй обмоток шагового двигателя и через второй и третий элементы односторонней проводимости соединены с входом первого и второго ключей и с шиной питания, концы первой и второй обмоток шагового двигателя объединены, выходы первого и второго элементов И соединены с управляющими входами соответственно, первого и второго ключей, отл ича ющееся тем,что,с целью повышения надежности зэ счет сокращения оборудования и уменьшения тока, протекающего через ключи, выход блока фиксации аварии соединен со сбросовым входом распределителя импульсов, а каждый многоканальный усилитель содержит первый и второй элементы НЕ, выходы которых соединены с управляющим входом соответственно третьего и четвертого ключей, а входы - с вторыми входами соответственно первого и второго элементов И, э информационные входы третьего и четвертого ключей подключены к датчику тока и выходу первого и второго ключей соответственно и через соответственно четвертый и пятый элементы односторонней проводимости - к шине нулевого потенциала, а выходы соединены с ддтчиком тока.1 бб 7007 ректор В Гирня едакт да ям при ГКНТ СССР гарина, 101 роизводственно-издательский комбинат "Патент",г, Ужго каз 2521 ВНИИПИ ставитель И,Швецсред М,Чоргентал Тираж 478 Подписноесударственного комитета по изобретениям и откры 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5