Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе

(51) 4 Н 02 Р 8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ шо во СССР1976.СССР1982. 1 ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙ ЗОВ В ШАГОВ (57) Иэобре технике, а и может быт управления с программн тоит в расш можностей п СТВО ДПЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ОТКАОМ ЗЛЕ КТРОПРИВОДЕтение относится к электроименно к электроприводу,ь использовано в системахшаговыми двигателями (ШД)ым управлением, Цель сосирении функциональных возутем регистрации отказов131 при любом алгоритме коммутации фаз. Устройство содержит формирователь импульсов 3, коммутатор 2 фаз ШД 1, блок синхронизации 4. Логический блок 5 содержит элемент сравнения кодов 7 и кольцевой сдвиговый регистр 6, информационные входы которого подключены к фазам ШД 1, управляющие входы - к выходам блока синхронизации 4, а выходы, - к входам сравнения В элемента сравнения кодов 7, входы сравнения А которого подключены к Фазам ШД 1.Сдвиговые импульсы с шины управления 10 производят сдвиг управляющих Фаза 9227ми ШД 1 импульсов. Одновременно сдви- говыми импульсами производится вращение записанной в первом такте в регистр 6 с фаз ШД 1 комбинации. На элементе сравнения кодов 7 происходит потактное сравнение эталонной информации с выходов кольцевого сдвигового регистра 6 и действительной информации с фаз ШД 1, При несравнении этой информации в случае обрыва или корот-.кого замыкания обмоток или пропуска шагов формирователем 3 на выходе устройства появляется сигнал отказа.1 з,п. Ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в шаговом электроприводе с программным управлением.Цель изобретения - расширение функ циональных возможностей путем регистрации отказов при любом алгоритме коммутации фаз.На фиг. 1 приведена Функциональная схема устройства применительно четырехфазному ШД с симметричной парной коммутацией; на фиг. 2 - пример реализации блока синхронизации; на фиг. 3 - представлены временные диаграммы входных управляющих сигналов (эпюры а-ж).Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе, включающем шаговый двигатель (ШД) 1 с фазами а, Ь, с, Й, подключенный к одноименным выходам коммутатора 2, формирователь З,управляющих импульсов, выходами соединенный с входами управления коммутатора 2, содержит блок 4 синхронизации и логический блок 5, включающий в себя кольцевой реверсивный сдвиговый ренгистр 6, выходы которого подключены к входам сравнения, В элементе 7 сравнения кодов, выход которого является выходом логического устройства 8 и устройства 9 для обнаружения отказов, шина 10 управления которого подключена к входу формирователя 3 управляющих импульсов 3 и блока 4 синхронизации, а 35 также к управляющему входу 11 логического блока 5. Входы параллельной записи регистра 6 соединены с входами сравнения А элемента 7 сравнения кодов и подклочены к входам 12 логического устройства 5 и фазам ШД 1, а его управляющие входы соединены с входами 11 и 13 управления логического блока 5, первый выход 14 блока 4 синхронизации подключен к входу 13 логического блока 5, второй выход 15 - к входу 16 логического блока и к входу управления элемента 7 сравнения кодов.Блок 4 синхронизации может быть реализован как, например, показано на фиг. 2. Он включает в себя два одновибратора 17 и 18 и два элемента 19 и 20 задержки, включенных последовательно.Шина 10 управления состоит из семи цепей (эпюры а-ж, Фиг. 3): по цепио поступает сигнал управления, разрешающий параллельную запись информации в формирователь 3 импульсов управления и регистр 6; по цепям о ,, 3 поступают сигналы на первоначальную запитку обмоток ЫД 1, соответственно а , Ь , С , с 1; по цепи е на формирователь 3 поступают сдвиговые импульсы, число которых равно заданному числу шагов ШД 1; по цепи ж поступает признак реверса ШД 1, установливающий Формирователь 3 и регистр 4 в режим обратного сдвига.Устройство работает следующим образом.На формирователь 3 управляющих импульсов по шине 10 управления пос 3 13192тупают сигналы первоначальной запитки обмоток (эпюры б-д, фиг. 3) исигнал разрешения параллельной записи (эпюра а, фиг. 3). Коммутатор 2,управляемый формирователем 3, включает соответствующие обмотки ЩЦ 1.На фазы ШД 1 поступает комбинация,например, асс, где символ безчерты обоз мчает высокий потенциал,а с чертой - низкий. Сигнал разрешения параллельной записи по шине 10управления поступает на регистр 6и блок 4 синхронизации, а появившаяся на фазах ШД 1 комбинация поступаетна входы сравнения А элемента 7 сравнения кодов и записывается в регистр6 по сигналу с первого выхода 14блока синхронизации 4 (эпюра и,фиг. 3). Записанная в регистр 6 информация поступает с его выходов на 20входы сравнения 8 блока 7 сравнениякодов,.Таким образом, комбинации на входах сравнения А и Ь блока 7 сравнениякодов одинаковы и на выходе устройст ва 9 сигнал отказа отсутствует, арегистр 6 "запоминает" информацию,записанную с обмоток ШД.Блок 4 синхронизации работает следующим образом. Одновибратор 17 за- З 0пускается сигналами, поступающими сшины 10 управления (эпюры б-е, фиг.3).Одновибратор 17 вырабатывает короткийимпульс, который задерживается элементом 19 задержки на время, необхо"димое для завершения переходных процессов в формирователе 3 и коммутаторе 2, и с выхода элемента 19 задержки поступает на первый выход 14блока синхронизации (эпюра и . Фиг. 3), 40и на вход второго одновибратора 18.,Второй одновибратор 18 вырабатываеткороткий импульс, который задерживается элементом 20 задержки на время,необходимое для завершения переходных 45процессов в регистре 6 при записи внего информации или сдвиге и появляется на втором выходе 15 схемы 4 синхронизации (эпюра к, фиг. 3).Первоначальная запитка обмотокШД 1 осуществляется один раз в начале работы ШД 1. Повтор запитки обмоток в процессе работы может быть использован для коррекции запитки обмоток в результате обнаружения отказа,Для осуществления вращения ШДпо шине 10 управления на формирова"тель 3 управляющих импульсов и блок 4синхронизации поступают импульсы 27 4 сдвига (эпюра е, фиг, 3), Блок синхронизации вырабатывает импульсы синхронизации регистра 6, сдвигающиеинформацию в регистре и импульсы раэрешения сравнения (эпюра к, Фиг. 3),Эти импульсы поступают на входырегистра б и элемента 7 сравнениякодов через входы 13 и 16 логических блоков соответственно. При необходимости на формирователь 3 и вход 11 логического блока может быть подан сигнал реверса (эпюра ж, фиг, 3).При отсутствии неисправностей послепервого импульса сдвига на фазах ШД 1и входах сравнения А элемента 7 срав"нения кодов появляется комбинациясЪ сд(при вращении по часовой стрелке), после второго импульса - о.Ь сд,после третьего - а Ьс д, после четвертого - а Ьс д,Такие же комбинации появляются на выходах регистра 6 в результате синхронного с вращением ШД 1 сдвига информации, записанной в регистр 6 перед началом вращения. Сдвиг осуществляется импульсами, появляющимися на первом выходе 14 блока 4 синхронизации. Информация с выхода регистра 6 поступает на входы 8 элемента 7 сравнения кодов. Так как на входах сравнения А и 8 элемента 7 сравнения кодов одинаковые сигналы, тос приходом на вход управления сигналас второго выхода 15 схемы 4 синхро"низации на ее выходе и на выходе 8логического устройства 5 и, соответственно, на выходе устройства 9 сигнал отказа отсутствует,Наличие в коммутаторе 2 неисправностей типа "обрыв" приводит к пропаданию сигналов на соответствующихвходах 12 логического устройства, 5,При обрыве, например, в фазе а коммутатора 2 на фазе о, ШД 1 не можетпоявиться высокий потенциал, т.е.вместо требуемой последовательностикомбинаций имеет место последователь.ность: в первом такте аЬсс во втором - аЬсд, в третьем -о Ьсд, вчетвертом - о,ЬсА Соответственно врегистр 6 в такте запитки ШД 1 записывается комбинация а ЬсЛ, соответствующая коду 0100, который с приходом первого сдвигового импульса сосхемы синхронизации изменяется накод 0010. Следовательно, во второмтакте на выходе регистра 6 комбинация а Ьсс соответствующая коду 0010,5 13192не совпадает с комбинацией а Бс д навходах А элемента 7 сравнения кодов.На выходе 8 логического блока 5 ивыходе 9 устройства в этом тактепоявляется сигнал отказа. 5 Неисправность типа "замыкание" цепи обмотки ШД 1 приводит к появлению последовательности оБед ББсс 1о Ьс о,Ьсд также отличающейся от требуемой. го Предлагаемое устройство обнаруживает также неисправность типа "про пуск шагов", Если на обмотки ШД 1 по какой-либо причине в течение нескольких (хотя бы двух) тактов приходит одна и та же комбинация, напримероЬс дто уже в следующем такте на выходе элемента 7 и выходе устройства 9 появляется сигнал отказа. Предлагаемое устройство обнаруживает обрыв, короткое замыкание и сбой 35 коммутатора, а также короткое замыкание в обмотке двигателя при любом, в том числе и случайном, алгоритме коммутации, чем достигается цель изобретения. 40 Аналогичным образом устройство фиксирует неисправность коммутатора ,2 типа "замыкание". Замыкание, например, контакта о приводит к изменению 10 последовательности требуемых комбинаций на последовательность а Ьсд оЬсд аЬсдо.ЬсА Элемент 7 при несовпадении с информацией на выходах регистра 6 вырабатывает сигнал от каза. 27 6 Формула из обре тения 1. Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе, снабженном шинами тактовых импульсов, реверса, установки начального положения, содержащее логический блок, подключенный входами к фазам двигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем регистрации отказов при любом алгоритме коммутации фаз, в него дополнительно введен блок синхронизации, задерживающий выходные импульсы на различающиеся интервалы времени относительно входного импульса, а логический блок состоит из кольцевого реверсивного сдвигового регистра и элемента сравнения кодов, входы сравнения которого соединены с разрядными входами записи и выходами кольцевого реверсивного сдвигового регистра, вход сдвига которого соединен с шиной тактовых импульсов, вход реверса - с шиной реверса, вход разрешения записи - с первым выходом блока синхронизации, разрядные входы записи - с фазами двигателя, а вход разрешения сравнения элемента сравнения кодов соединен со вторым выходом блока синхронизации, вход которого соединен с шиной тактовых импульсов.2. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок синхро. низ ации содержит две цепи из последовательно соединенных одновибратора и эле мента задержки, причем первая цепь включена между входом и первым выходом блока, а вторая - между первым и вторым выходами блока.1319227 г е Составитель В. АлфимовТехред В.Кадар Корректор Л. Пилипенк Редактор А. Саб ираж 66 Заказ 2526/ Подписи ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 ектна Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул