Устройство для управления четырехфазным шаговым двигателем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 191 1111 А 1 1 М 4 Н 02 Р ЫЙ КОМИТЕТ СССР ОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИСУДАРСТВЕ О ДЕЛАМ ИЗ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН,З.Подколзин и Н.А.Подколзина21.313.525(088.8)вторское свидетельство СССР51, кл, Н 02 Р 7/62, 1975,Авторское свидетельство СССР В 1246332, кл, Н 02 Р 8/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЧЕТНРЕХФАЗНБМ ШАГОВ 11 М ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к элек гротехнике, к многорежимному шаговому электроприводу. Цель состоит в расширении функциональных воэможностей путем реализации режимов несимметричной коммутации. Устройство содержит генератор тактовых прямоугольных импульсов, выход которого связан с входом реверсивного распределителяимпульсов (РРИ), состоящего иэ реверсивного двоичного счетчика и дешифратора из четырех логических элементов И 7-10. Для достижения целимежду выходами РРИ и выходными шинами 50-53 устройства введены входнаягруппа из четырех элементов 2 И 1114, шесть входных логических элементов ИЛИ 15-20, шесть инверторов 2126 четыре выходных группы элементов2 И 27-30 по четыре элемента в каждой группе и четыре выходных элемента ИЛИ 43-46, входы которых связаныс соответствующими выходами выходныхгрупп элементов 2 И 39-42, а выходыприсоединены к выходным шинам 50-53устройства. Нины разрешения режимовкоммутации присоединены к управляющим входам соответствующих выходныхгрупп элементов 2 И, 2 ил.Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано н многорежимном шаговом электроприводе,Цель изобретения - расширение функциональных нозможностей путем реализации режимов несимметричной коммутации.ОНа фиг. 1 показана функциональная схема устройства управления; нафиг. 2 - циклограмма его работы. Выход генератора 1 тактовых прямоугольных импульсов со скважностью два соединен со счетным входом счетного триггера 2 и с информационными входами логических элементов 2 И 3 и 4, выходы которых через элемент ИЛИ 5 связаны со счетным входом счетно 20 го триггера 6, Потенциальные выходы триггеров 2 и 6 присоединены н определенной последовательности к входам дешифратора из элементов 2 И 7-10,25 Элементы 2-10 образуют формиронатель четырехтактной последовательности импульсов. Информационные входы элементов 2 И 11-14 связаны с выходами дешифратора. Выходы входных элемен,тов Ш 1 И 15-20 соединены с входамиЗО инверторон 21-26. Информационные входы элементов 2 И 27-30 соединены соответственно с выходами элементов 2 И 7-10, Информационные входы элементов 2 И 31-34 соединены соответственно с 35 выходами элементов ИЛИ 15 и 20 и иннерторон 21 и 26, Информационные входы элементон 2 И 35-38 соединены соответственно с выходами элементов ИЛИ 16-19, Информационные входы эле ментов 2 И 39-42 соединены соответственно с выходами инверторов 22-25. К входам выходных элементов ИЛИ 43- 46 присоединены выходы соответствующих элементов 2 И 27-42, Нины 47 45 соединяются с усилителями мощности, 1 ина 48 служит для подачи сигнала, разрешающего коммутацию фаэ шагового двигателя в обратной последовательности, а шина 49 - в прямой последовательности. На шину 50 подает" ся сигнал разрешения симметричной пофазной коммутации, на шину 51 сигнал разрешения симметричной парнофазной коммутации на шину 52 - сиг 1 55 нал разрешения несимметричной парнофаэной коммутации, на шину 53 - сигнал разрешения несимметричной парнотрехФазной коммутации. Элементы 2 И 11 - 1 ч образуют входную группу элементов И, элементы 2 И27-30 - первую выходную группу элементов И, элементы 2 И 31-34 - вторуювыходную группу, элементы 2 И 35-38 -третью выходную группу, элементы 2 И39-42 - четвертую выходную группу.Счетные триггеры 2 и 6 с элементами2 И 3 и 4 и элементом ИЛИ 5 образуют ренерсивный двоичный счетчик.Рассмотрим работу устройства вразличных режимах его функционирования для случая коммутации фаэ шагового двигателя (11 Щ) н прямой последовательности.Режим симметричной пофазной коммутации,На шины 50 и 49 подается разрешающий потенциальный сигнал; на шинах51-53 и 48 этот сигнал отсутствует(триггер 6 находится в "0"). Приэтом на выходе элемента 2 И 7 появляется сигнал "1" (на выходах элемен"тов 2 И 8-10 сигнал отсутствует),который поступает через открытыйэлемент 2 И 27 и элемент ИЛИ 43 напервую выходную шину устройстна,11 о второму импульсу Т триггер 2 устанавливается н "0", формируеиий с помощью элемента 2 И 4 импульс переноса поступает на счетный вход триг" гера 6 и устанавливает его н ".Соответственно на выходе элемента 2 И 8 появляется сигнал "1" (на выходах элементов 2 И 7, 9 и 10 сигнал отсутствует), который поступает через открытый элемент 2 И 28 и элемент ИПИ 44 на вторую выходную шину устройства и т.д.Следонательно, н течение одного1периода С= - (Г - частота следованияГимпульсов Т) сигнал присутствует только на одной выходной шине устройства, т.е. обеспечивается следующая последовательность коммутационных сигналов 1-2-3-4-1Режим симметричной парнофаэной коммутации,На шины 51 и 49 подается разрешающий потенциальный сигнал; на шинах 50, 52 и 53 и 48 этот сигнал отсутствует (элементы 2 И 27-30 и элементы2 И И 35-42 остаются закрытыми).По ближайшему импульсу Т, поступающему с генератора 1, триггер 2устанавливается в 1 (триггер 6 на 5ходится в "0"). При этом на выходеэлемента 2 И 7 появляется сигнал "1",который поступает через элемент ИЛИ15, открытый элемент 2 И 31 и элементИЛИ 43 на первую выходную шину устройства. В связи с отсутствием сигнала на выходе элемента ИЛИ 20 с выхода инвертора 26 поступает черезоткрытый элемент И 34, элемент ИЛИ46 на четвертую выходную шину устройства сигнал "1". Элементы 2 И 32и 33 остаются закрытыми, так как наих информационных входах отсутствуют сигналы,20По второму импульсу Т триггер 2устанавливается в "0", импульс переноса с выхода элемента 2 И 4 устанавливает триггер 6 в "1", соответственно на выходе элемента И 8 появляется сигнал "1", который поступаетчерез элементы ИЛИ 15 и 20, открытыеэлементы 2 И 31 и 32, элементы ИЛИ43 и 44 на первую и вторую выходныешины устройства. Элементы 2 И 33 и 34остаются закрытыми, так как на их информационных входах отсутствуют сигналы и т,д,Следовательно, в течение одногопериода сигналы присутствуют одновременно на двух выходных шинах 35устройства, т.е, обеспечивается сле,дующая последовательность коммутационных сигналов 41-12-23-34-41Режим несимметричной парнопофазной коммутации.На шины 52 и 49 подается разпешающий потенциальный сигнал, на шинах 50, 51, 53 и 48 этот сигнал отсутствует (элементы 2 И 27-34 и элементы 2 И 39-42 остаются закрытыми).По ближайшему импульсу Т, поступающему с генератора 1, триггер 2устанавливается в "1" (триггер 6находится в "0"). При этом на выходе элемента 2 И 7 появляется сигнал"1", который поступает через элементИЛИ 16, открытый элемент 2 И 35 иэлемент ИЛИ 43 на первую выходнуюшину устройства. Кроме того, на вре 55мя действия импульса Т открываетсяэлемент 2 И 14 и сигнал с его выходачерез элемент ИЛИ 19, открытый эле"мент 2 И 38, элемент ИЛИ 46 поступает на четвертую выходную шину устройства. Элементы 2 И 11-13 и элементы 2 И 36 и 37 остаются закрытыми, так как на их информационных входах отсутствуют сигналы.По второму импульсу Т триггер 2 устанавливается в "0", импульс переноса с выхода элемента 2 И 4 устанавливает триггер 6 в "1", соответственно на выходе элемента 2 И 8 появляется сигнал "1", который поступает через элемент ИЛИ 17, открытый элемент 2 И 36 и элемент ИЛИ 44 на вторую выходную шину устройства. Кроме того, на время действия второго импульса Т открывается элемент 2 И 11 и сигнал с его выхода через элемент ИЛИ 6, открытый элемент 2 И 35 и элемент ИЛИ 43 поступает на первую выходную шину устройства. Элементы 2 И 12-14 и элементы 2 И 37 и 38 остаются закрытыми, так как на их инФормационных входах отсутствуют сигналы и т.д.Следовательно, в течение действия импульса Т сигнал присутствует одновременно на двух соседних выходных шинах устройства, а во время паузы между импульсами Т - на одной выходной шине устройства, т,е. обеспечивается следующая последовательность коммутационных сигналов 41-1- 12-2-23-3-34-4-41 Режим несимметричной парнотрехФязной коммутации.На шины 53 и 49 подается разре"шающий потенциальный сигнал, нашинах 50-52 и 48 этот сигнал отсутствует (элементы 2 И 27-38 остаютсязакрытыми),По ближайшему импульсу Т, поступающему с генератора 1, триггер 2устанавливается в "1" (триггер 6 находится в 10"),При этом на выходе элемента 2 Ипоявляется сигнал "1", который поступает через элемент ИЛИ 6 на входинвертора 22, на выходе которогосигнал отсутствует, элемент 2 И 39закрыт и на первой выходной шинеустройства сигнал не появляется. Втечение действия импульса Т отсутствует сигнал и на четвертой выходнойшине устройства, так как элемент 2 И14 открыт, а следовательно, на выходе инвертора 25 сигнал отсутствует.Сигналы с выходов инверторов 23 и 241379934 сутствуют) через открытые элементы 2 И 40 и 41, элементы ИЛИ 44 и 45 поступают соответственно на выходные вторую и третью шины устройства, По5 окончании действия импульса Т появится сигнал и ца четвертой выходной лице устройства с выхода инвертора 25 через открытый элемент 2 И 42 и элемент ИЛИ 46, 1 ОПо второму импульсу Т триггер 2 устанавливается в "0", импульс переноса с выхода элемента И 4 устанавливает триггер 6 в "1", соответственно на выходе элемента 2 И 8 появляется сигнал "1", который поступает через элемент ИЛИ 17 на вход инвертора 23, на выходе которого сигнал отсутствует, элемент 2 И 40 закрыт и на второй выходной шине устройства сигнал отсутствует, В течение действия импульса Т отсутствует сигнал и на первой выходной шине устройства, так как элемент 2 И 11 открыт, а следовательно, на выходе инвертора 22 сигнал отсутствует, Сигналы с выходов иверторов 24 и 25 (на элементах ИЛИ Я ц 19 сигналы отсутствуют) через открытые элементы 2 И 41 и 42, элементы ИЛ 11 45 и 46 поступают соответст 30 вено ца выходные третью и четвертую шиы устройства, По окончании действия второго импульса Т появится сигнал и ца первой выходной шине устройста с выхода инвертора 22 через открытый элемент 2 И 39 и элемент ИЛИ 43,35Следовательно, в течение действия импульса Т сигнал присутствует одовременно на двух соседних выходных лшцах устройства, а во время паузы между импульсами Т - на трех выход цых лицах устройства, т.е. обеспечиается следующая последовательность коммутационных сигналов - 23-234-34- 341-41-412-12-123-23-Формирование последовательностей 45 коммутационных сигналов для управления ИД лри обратном направлении переключения его фаз происходит аналогичым образом с той лишь разницей, что потенциальные сигналы разрешения ло даются ца шипу 48 и лины 50-53Технико-экономическая эффективность устройства заключается в расши"рсццц фуклиоальных воэможностей,связаццом с обеспечением симметрич"ой ларцофазцой коммутации и несимметрлчых ларцолофазцой и ларнотрехфа.ой коммутации. формула изобретения Устройство для управления четырехфазным шаговым двигателем, содержащее генератор тактовых импульсов,формирователь четырехтактной последовательности импульсов, нину выборарежима и четыре канала управления,каждый из которых включает в себяэлемент 2 И, элемент ИЛИ и усилительмощности, соединенный выходом с фазой двигателя, а входом - с выходомэлемента ИЛИ, первый вход которогосоединен с выходом элемента 2 И, одинвход которого соединен с шиной выбора режима, а второй - с выходом формирователя четырехтактной последовательности импульсов, соединенного слинами прямого и обратного хода,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения функциональныхвозможностей путем реализации рекимов несимметричной коммутации, введены три шины выбора режима, четыреэлемента 2 И, шесть элементов ИЛИ,шесть инверторов, а в каждый каналвведены три дополнительных элемента2 И, соединенные выходами с входамиэлемента ИЛИ, первыми входами - свведенными шинами выбора режима, вторые входы первых дополнительных элементов 2 И двух каналов соединены свыходами первого и второго введенныхэлементов ИЛИ непосредственно, адвух других каналов - через инверторы, вторые входы вторых дополнительных элементов 2 И соединены каждыйс выходом одного иэ остальных введенных элементов ИЛИ, соединеннымчерез инвертор с вторым входом третьего дополнительного элемента 2 И того же канала, первые входы первого ивторого введенных элементов ИЛИ соединены между собой и с одним выходомформирователя четырехтактной последовательности импульсов, смежные выходы которого соединены с вторымивходами указанных элементов ИЛИ,первые входы остальных элементов ИЛИсоединены с выходами формирователячетырехтактной последовательностиимпульсов, смежные выходы которогосоединены с первыми входами введенных элементов 2 И, выходы которыхсоединены с вторыми входами тех жеэлементов ИЛИ, а вторые входы - сгенератором тактовых импульсов соскважностью, равной двум,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, у ектная каз 992/57 Тираж 583 ВНИИПИ Государственн по делам изобретении 113035, Москва, Ж, РаПодписноео комитета СССРи открытийская наб., д. 4/5