Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе

(5)й Н 02 Р 7/62 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 15 (Ц С Сл 4 ъ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ОТКАЗОВ В 11 АГОВОМ ЭЗТЕКТРОПРИВОПЕ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в шаговом электроприводе с програмнымуправе нем, Цель изобретения - расширение функциональных воэможностейустройства для обнаружения отказовв лаговом электроприводе путем обна 141 ружения отказов типа "обрыв". Устройство содержит блок 16 синхрониэациц логическое устройство 1, включающее реверсивный кольцевой сдвиговый ре гистр 9 и элемент 1 О сравнения кодов, а также пороговые датчики 2 тока, включенные в цепь каждой фазы шагового двигателя (ШД)и пороговые датчики 7 напряжения, подключенные параллельно каждой фазе, причем выходы датчиков тока подключены к первым входам логических схем И 8, а выходы датчиков напряжения - к вторым входам схем И 8, выходы которых подключены к разрядным входам кольцевого реверсивного сдвигового регистра 9 и входам сравнения А элемен 5401та О. Импульсы, поступающие пошине 15 тактовых импульсов , сдвигают информацию, записанную в первомтакте, в регистр 9 синхронно с изменением управляющих импульсов ШД 1по шинам 3-6. На элементе 10 происходит потактное сравнение эталоннойинформации с выходов регистра 9 идействительной информации с фаэ ШД 1,поступающей с датчиков 2 и 7 черезлогическую схему И 8, При несовпадении этой информации в случае обрываили короткого замыкания обмоток ШДипи прекращении поступления управляющих импульсов по шинам 3-6 на выходеустройства появляется сигнал отказа.3 ип.Изобретение относится к управле-нию электрическими машинами и можетбыть использовано в шаговом электро-приводе с программным управлением,Цель изобретения - расширение 5функциональных воэможностей путемобнаружения отказов типа "обрыв",На фиг.1 приведена функциональнаясхема устройства применительно к четырехфазному шаговому двигателю см.симметричной парной коммутацией нафиг,2 - схема блока синхронизации;на фиг. 3 - временные диаграммы сигналов в устройстве.Устройство для обнаружения отка 15эов й шаговом электроприводе содержит шаговый двигатель (ШД) 1 с фаза"ми а, Ь, с, д, в цепь каждой фазыкоторого включены пороговые датчики2 тока между обмотками ШДи входами 3 - 6 управления шаговыми двигателями,.а параллельно каждой обмотке ШД 1 включены пороговые датчики7 напряжения, выходы которых подключены к одному из входов логическойсхемы И 8, к другому входу которойподключены выходы пороговых датчиков 2 тока,Выходы логических схем И 8 под 30ключены к разрядным входам кольцевого реверсивного сдвигового регистра 9 и входами А сравнения элемента 1 О сравнения кодов, входящих в состав логического устройства1, выходы В сравнения элемента 10 сравнения кодов подключены к выходам регистра 9, а выход элемента 10 сравнения кодов является выходом 12 устройства.Шина 13 установки начального состояния подключена к входу разрешениязаписи кольцевого реверсивного сдвигового регистра 9, шина 4 реверса -к его входу реверса, а шина 15 тактовых импульсов подключена к входублока 16 синхронизации, первый выход17 которого подключен к входу сдвига регистра 9, а второй выход 8 -к входу разрешения сравнения элемента 1 О сравнения кодов,Пороговый датчик 2 тока содержитрезистор и подключенный параллельнок нему светодиод оптрона. При протекании через резистор тока большезаданной величины падение напряжения на резисторе становится достаточным для включения светодиода оптрона, с выхода которого сигнал поступает на схему И 8.Пороговый датчик 7 напряжения состоит иэ резистора и светодиода оптрона, включенного последовательнос резистором, При подаче на датчикнапряжения выше заданной величины,ток через светодиод, определяемыйрезистором, становится достаточнымдля включения светодиода оптрона,с выхода которого сигнал поступаетна схему И 8.Блок 16 синхронизации (фиг,2)содержит два одновибратора 19 и 20и дна элемента 2 и 22 задержки,включенных последовательно,Устройство работает следующимобразом,На ШД 1 поступают сигналы эапиткиобмоток, например, комбинация аЬсд(символ беэ черты означает высокийпотенциал, а с чертой - низкий),При этом по обмоткам а и Ь протекает ток и датчики 2 в этих фазах ШДсрабатывают, Падение напряжения няобмотках а и Ь включает и датчикинапряжения, подключенные к этим обмоткам. Таким образом, на всех входах схем И 8, подключенных к датчикам фаэ а и Ь,.присутствуют сигналы,следовательно, и на их выводах появляется сигнал, На выходах двух других схем И сигналы отсутствуют, Пошине 13 установки начального состояния поступает сигнал разрешения г.араллельной эпии на вход регистра 9,На вход блока 16 синхронизации пошине 15 тактовых импульсов поступаетсигнал и, по появлению сигнала напервом выходе 7 блока 16 синхронизации происходит запись комбинации навыходах схем И 8 в регистр 9, Записанная в регистр 9 информация поступает с его выходон на входы В сравнения элемента 10 сраннения кодов,на входах А сравнения которого присутствует информация с выходов схемИ 8, соответствующая состоянию запитки обмотки ШД 1,Таким образом, комбинации на входах А и В сравнивания элемента 10.сравнения кодов одинаковы и на выходе 12 устройства сигнал отказа отсутствует, а регистр 9 запоминает информацию, записанную с выходов схем И.8,Первоначальная запись информациипроизводится один раэ в начале работы ШД 1, Повтор записи во время работы может быть использован дпя кор"рекции запитки обмоток в результатеобнаружения отказа,Для осуществления вращения ШД 13по цепям 3-6 падаются импульсы запиткиобмоток О - О, 11 ри этом в блок 16синхронизации по шине 15 подаются10152025 30 35 40 45 50 55 тактовые импульсы О 1 начиная с второго импульса. Однонибратор 19 запускается сигналами, поступающими с шины 15, и вырабатывает короткий импульс, который задержинается элементом 21 задержки на время, необходимое для завершения переходных процессон н обмотках ШД 1, датчиках 2 и 7и схеме И 8, С выхода элемента 21задержки импульс . поступает на первый выход блока 16 синхронизации и на вход второго одновибратора 20. Последний вырабатывает короткий импульс, который задерживается на время, необходимое для завершения переходныхпроцессов в регистре 9 при сдвигеили записи в него информации, и появляется на втором выходе Я блока16 синхронизации. Импульс с выхода 17сдвигает информацию в регистре 9, аимпульс с выхода 8 поступает на входразрешения сравнения элемента 10сравнения кодов,Вращение ШД 1 н противоположную сторону осуществляется при формировании на входах обмоток 3-6 временной диаграммы импульсов, соответствующей по времени наличию сигнала по шине 4 реверса. При этом сдвиг информации н регистре 9 также реверсируется,При отсутствии неисправностейпосле первого сдвигающего импульса,поступившего по шине 14 тактовыхимпульсов (О , второй импульс), нафазах ШДпоявляется комбинацияаЬсд (при отсутствии сигнала реверса), т,е, эапитаны обмотки Ь и с,Срабатывают датчики, "подключенныек этим обмоткам, и комбинация аЬсспоявляется на выходах схем И 8, и,следовательно, на входах А сравненияэлемента 1 О сравнения кодов. Послевторого импульса сдвига появляетсякомбинация аЬсд, после третьего -аЬсд, после четвертого - аЬсс 1, Такиеже комбинации появляются на выходахрегистра 9 в результате синхронногос вращением ШДсдвига информации,записанной в регистр 9 перед началомвращения. Информация с выхода регистра 9 поступает на входы В элемента 1 О,сравнения кодон, Так как на входахА и В сравнения элемента 10 сраннения одинаконые сигналы, то с приходом на его вход управления сигналовс второго выхода 18 блока синхронизации на его выходе и, следователь"401 6 5 1 ч 15но, на выходе 12 устройства сигналотказа отсутствует,При отсутствии запитки какой-либофазы ШД 1, например, по цепи 3 датчики 2 и 7, подключенные к этой фазе,не вырабатывают сигнала и на выходесоотнетствующей схемы И 8 нет сигнала, что приводит к пропаданию сигналон на соответствующем входе регистра 9. Вместо требуемой последовательности комбинацйй имеет место последонательность: н первом такте аЬсд, новтором - ЗЬсК, н третьем - аЬсс 1, вчетвертом - аЬсд. В регистр 9 в такте эапитки ЛЛ 1 записывается код0100, изменяющийся с приходом первого тактового импульса с блока синхронизации на код 0010, Следовательно, но втором такте на выходе регистра 9 код 00 О не совпадает с кодом0110, соответствующим комбинациивторого такта аЬсд на входах А элемента 10 сравнения кодов, На выходепоследнего и выходе 12 устройства 25и этом такте появляется сигнал откаэа.Аналогичным образом устройство фиксирует и постоянную эапитку фазы ШД 1. При постоянной эапитке, например, фазы а требуемая последовательность комбинаций изменяется на последовательность аЬсО, аЬсс 1, аБсд, аЬсд, Элемент 10 сравнения при совпадении с информацией на выходах регистра 9 вырабатывает сигнал отказа.Неисправность типа "эамыканиеп цепи обмотки ШД 1, например, фазы а приводит к тому что пороговый дат 1 40 чик напряжения не вырабатывает сигнал и соответствующая схема И 8 не включается, несмотря на присутствие сигнала с порогового датчика тока, Это приводит к появлению последовательности аЬсд, аЬсс 1, аЬсд, абсс 1,45 также отличающейся от требуемой,Неисправность типа "обрыв" обмотки ШД 1, например, фазы а приводит к тому, что пороговый датчик тока не вырабатывает сигнал и соответствующая схема И 8 не включается, несмотря на присутствие сигнала с порогового датчика напряжения, Это приводит к поянленню последовательности комбинаций аЬсЯ, аЬсЮ, аЬсд, аБсО, также отличающейся от требуемой,Предлагемое устройство обнаруживает неисправность типа "пропуск шагов",Если на обмотки 1 ПД 1 по какой-либопричине н течение нескольких (хотябы двух) тактов . приходит одна ита же комбинация, например, аЬсд,то уже в следующем такте 1 на выходе элемента 1 О сравнения и выходе12 устройства появляется сигнал отказа.Устройство обнаруживает любую, отличающуюся от обусловленной, выдачусигналов на обмотки ШД 1, а такжекороткое замыкание и обрыв н обмоткедвигателя при любом алгоритме коммутации. Формула изобретения Устройство для обнаружения отказов в шаговом электроприводе, содержащее блок синхронизации и логический блок, включающий в себя кольцевой реверсивный сдвиговый регистр и элемент сравнения кодов, входы которого соединены с разрядными входами записи и выходами сдвигового регистра, вход ре верса которого соединен с шиной реверса электропривода, вход разрешения записи - с шиной установки началь" ного состояния, вход сдвига - с первым выходом блока синхронизации, второй ныход которого соединен с входом разрешения сравнения элемента сравнения кодов, вход - с шиной тактовых импульсов электропривода, при этом выход элемента сравнения кодов является выходом устройства, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем обнаружения отказов типа "обРыв", введены элементы 2 И по числу фаэ двигателя, пороговые датчики тока и пороговые датчики напряжения, подключенные параллельно фазам двигателя, в цепи которых включены пороговые датчики тока, выходы которых подключены к первым входам элементов 2 И, вторые входы которых подключены к выходам пороговых датчиков напряжения тех же фаз, а выходы - к разрядным входам записи кольцевого реверсивного сдвигового регистра.14540 1 ц Щг 3 Алфимо оставитель ехред Л.Ол орректор Г,Решетник ор Н,Бобков аказ 3884/54 Тирах 58 одписное Уж ул, Проектная вен ои Ъ НВв Нч Н ВИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5